DE9214659U1 - Vorrichtung zur Dauerknick-/Ermüdungsprüfung von Proben - Google Patents
Vorrichtung zur Dauerknick-/Ermüdungsprüfung von ProbenInfo
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Description
"Vorrichtung zur Dauerknick-/Ermüdungsprüfung von Proben"
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dauerknick-/Ermüdungsprüfung
von Proben, insbesondere aus Gummi- oder Kunststoffstreifen, mit einem Probenhalter und einem Gegenhalter,
zwischen denen die Probe einspannbar ist, und mit einem Kraftaufnehmer zur kontinuierlichen Bestimmung
der mechanischen Eigenschaften der Probe, wobei der Probenhalter und der Gegenhalter in einer verschließbaren
Temperierkammer mit Leitungsanschlüssen zur Einleitung eines Gases angeordnet sind und wobei der Probenhalter von
einem außerhalb der Temperierkammer angeordneten Antrieb oszillierend antreibbar ist.
Die Ermüdung unter dynamischer Beanspruchung kontinuierlich zu messen und über die Lebensdauer schon im Technikumsmaßstab
Auskunft geben zu können, ist eine Forderung, die insbesondere in der gummiverarbeitenden Industrie und
auch in der Kunststoffentwicklung gestellt wird.
Hierzu ist bereits eine gattungsgemäße Vorrichtung bekannt geworden, bei der eine entsprechende Kunststoff- oder Gummiprobe
in Streifenform zwischen einem Halter und einem Gegenhalter eingespannt wird, wobei anschließend der Halter
und der Gegenhalter in eine oszillierende Bewegung
versetzt werden, derart, daß eine Dauerknickbeanspruchung oder Dehnung der Probe durchgeführt wird. Um die mechanischen
Eigenschaften der Probe während der Beanspruchung bis zum Reißen erfassen zu können, ist der Gegenhalter mit
einem Kraftaufnehmer verbunden, über den die entsprechenden mechanischen Eigenschaften gemessen werden. Um die
Probenprüfung auch bei unterschiedlichen Temperaturen durchführen zu können, ist es dabei bereits bekannt geworden,
eine derartige Vorrichtung mit einer Temperierkammer zu umgeben, die den Probenraum im wesentlichen umschließt.
Die bekannte Ausführung ist jedoch derart, daß keine dichte Temperierkammer zur Verfügung steht, so daß zur Temperierung
nur Inertgase oder Luft eingesetzt werden können, da die Gase aus der Temperierkammer in die Umgebung austreten.
Darüber hinaus ist der Kraftaufnehmer in relativ großem Abstand von der Probe außerhalb der Temperierkammer
angeordnet, was zu ungenauen Meßergebnissen führen kann.
Es ist auch bereits eine Vorrichtung bekannt geworden, die eine dicht schließende Temperierkammer aufweist, in der
ein Probenhalter und ein entsprechender Gegenhalter angeordnet sind, diese Vorrichtung weist jedoch keine weiteren
Meßeinrichtungen auf, so daß es mit dieser Vorrichtung nur möglich ist, die Anzahl der Dauerknickbeanspruchungen bei
einer Probe festzustellen, d.h. die Anzahl, bei der die betreffende Probe reißt. Die Bestimmung weiterer mechani-
scher Daten bzw. Eigenschaften mit dieser Vorrichtung ist
jedoch nicht möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine gattungsgemäße Vorrichtung so zu verbessern, daß eine exakte Probenprüfung
gefahrlos bei unterschiedlichen Temperaturen auch mit nicht umweltverträglichen Gasen möglich ist, wobei zusätzlich
die Effektivität der Prüfvorgänge verbessert werden soll.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten
Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Temperierkammer gasdicht schließbar ausgebildet ist und
der Kraftaufnehmer reibungsfrei mit dem Gegenhalter verbunden
ist.
Es steht somit eine vollständig dicht geschlossene Temperierkammer
zur Verfügung, so daß es möglich ist, auch nicht umweltverträgliche Gase zur Temperierung bzw. Simulierung
von Umwelteinflüssen einzusetzen, z.B. Ozon. Es ist dann möglich, neben reiner mechanischer Beanspruchung
auch Materialalterungen zu simulieren oder dgl. mehr. Durch die reibungsfreie Verbindung des Kraftaufnehmers mit
dem Gegenhalter ist eine entsprechend reibungsfreie Krafteinleitung
gewährleistet, so daß exakte Meßergebnisse erzielbar sind. Dabei kann der Kraftaufnehmer bei gasdichter
Temperierkammer an der oder in der Temperierkammer plaziert sein.
In ganz besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Kraftaufnehmer innerhalb der
gasdicht schließbaren Temperierkammer am Gegenhalter angeordnet und mit einer in einem hülsenförmigen Dichtelement
aus der Temperierkammer geführten Welle verbunden ist, die mit einem zusätzlichen Linearantrieb gekoppelt ist. Durch
die direkte Anordnung des Kraftaufnehmers innerhalb der Temperierkammer ist gewährleistet, daß gegenüber der bekannten
Anordnung des Kraftaufnehmers außerhalb der Temperierkammer
Dichtungen die Krafteinleitung der Proben nicht beeinflussen, so daß exakte Meßergebnisse erzielbar sind.
Darüber hinaus ist durch die Verbindung des Gegenhalters mit Kraftaufnehmer mit einem zusätzlichen Linearantrieb
die Möglichkeit gegeben, den Kraftaufnehmer exakt einzustellen bzw. abhängig von der eingesetzten Probe auch
nachzujustieren.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß eine Mehrzahl von Probenhaltern mit Gegenhaltern
und jeweils eigenem Kraftaufnehmer in der Temperierkammer angeordnet sind, wobei die mit den Kraftaufnehmern
verbundenen Wellen mit jeweils eigenem Linearantrieb in einem Dichtblock geführt sind, der jeweils ein hülsen-
förmiges Dichtelement aufweist. Bei dieser Ausgestaltung
ist von besonderem zusätzlichen Vorteil, daß in einem Arbeitsgang eine Mehrzahl von Proben untersucht werden können, um beispielsweise statistische Aussagen über ein Probenmaterial machen zu können. Es ist darüber hinaus aber
auch möglich, in einem Arbeitsgang unterschiedliche Proben einzusetzen und die Proben auch unterschiedlich zu belasten, da jeder Gegenprobenhalter mit einem eigenen Linearantrieb versehen ist.
ist von besonderem zusätzlichen Vorteil, daß in einem Arbeitsgang eine Mehrzahl von Proben untersucht werden können, um beispielsweise statistische Aussagen über ein Probenmaterial machen zu können. Es ist darüber hinaus aber
auch möglich, in einem Arbeitsgang unterschiedliche Proben einzusetzen und die Proben auch unterschiedlich zu belasten, da jeder Gegenprobenhalter mit einem eigenen Linearantrieb versehen ist.
Dazu ist vorteilhaft auch vorgesehen, daß jeder Kraftaufnehmer unabhängig von den anderen Kraftaufnehmern ein- und
nachstellbar ist. Es ist dann möglich, die Verstellwege
der Kraftaufnehmer gleich einzustellen, oder auch unterschiedlich, je nach dem, ob unterschiedliche Proben eingesetzt werden oder die einzelnen Proben unterschiedlich belastet werden sollen.
der Kraftaufnehmer gleich einzustellen, oder auch unterschiedlich, je nach dem, ob unterschiedliche Proben eingesetzt werden oder die einzelnen Proben unterschiedlich belastet werden sollen.
Dabei ist besonders vorteilhaft vorgesehen, daß jeder Linearantrieb
mit einer eigenen Steuereinrichtung zur kontinuierlichen Steuerung der Antriebskraft versehen ist. Jede
Belastungsstelle und die entsprechende Probenspannvorrichtung sind dabei vorzugsweise mit einem Computer geregelten
Schrittmotor verbunden, um eine konstante Spannung während der gesamten Versuchsdauer zu gewährleisten, d.h. aufgrund
der Steuereinrichtung ist es dann z.B. möglich, bei Verän-
derung der Materialeigenschaft der Probe die Spannung konstant zu halten.
Es ist besonders zweckmäßig, wenn die Probenhalter in einer Ebene an einer Schubplatte befestigt sind, die über
eine Schubstange mit dem Antrieb gekoppelt ist. Es reicht dann ein zentraler Antrieb für die eigentliche oszillierende
Bewegung aus; dieser Antrieb kann beispielsweise von einem Elektromotor oder einem Hydraulikmotor gebildet
sein.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Diese zeigt schematisch in
einer Schnittdarstellung die wesentlichen Teile einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung.
Eine in der Zeichnung nur schematisch teilweise wiedergegebene erfindungsgemäße Vorrichtung zur Dauerknick-/Ermüdungsprüfung
von Proben, insbesondere aus Gummi- oder Kunststoffstreifen, ist in der Zeichnung allgemein mit 1
bezeichnet.
Diese Vorrichtung 1 weist zunächst eine gasdichte verschließbare Temperierkammer 2 auf, die durch Öffnen bzw.
Schließen einer nicht dargestellten Tür zum Einsetzen bzw. Herausnehmen von Proben geöffnet bzw. dicht verschlossen
werden kann. Die Temperierkammer 2 ist außerdem mit nicht
dargestellten Leitungsanschlüssen zur Zuleitung und Ableitung von Gasen versehen, die temperiert sein können. Hier
sind beispielsweise Temperaturbereiche von minus 50 bis plus 150° C vorgesehen. Da die Temperierkammer 2 dicht
ist, können neben umweltverträglichen Gasen, wie Luft oder Stickstoff, auch Ozon oder andere Prüfgase eingesetzt werden,
um Probenalterungen simulieren zu können.
Innerhalb der Temperierkammer 2 ist zunächst eine Schubplatte 3 angeordnet, die mit einer Schubstange 4 gekoppelt
ist, die nach unten aus der Temperierkammer 2 hinausgeführt ist, und zwar durch eine geeignete Dichthülse, und
die mit einem nicht dargestellten Antrieb (angedeutet durch den Pfeil 5) verbunden ist, wobei der Antrieb eine
oszillierende Bewegung der Schubstange 4 ermöglicht, hier kann beispielsweise ein Elektromotor, aber auch ein Hydraulikmotor
vorgesehen sein, wie dies an sich bekannt ist.
Auf der Schubplatte 3 sind nebeneinander eine Mehrzahl von Probenhaltern 6 in einer gemeinsamen Ebene angeordnet.
Diese Probenhalter 6 sind mit entsprechenden Spannelementen versehen, in die jeweils ein Probenstreifen 7 fest
eingespannt einsetzbar ist. Zur oberen Einspannung der Probenstreifen 7 sind entsprechend angeordnete Gegenhalter
8 vorgesehen, an denen direkt, d.h. also innerhalb der
Temperierkammer 2, jeweils ein Kraftaufnehmer 9 angeordnet
ist. Der jeweilige Gegenhalter 8 bzw. der jeweilige Kraftaufnehmer 9 ist mit einer Welle 10 verbunden, d.h. es sind
entsprechend der Anzahl der Gegenhalter 8 nebeneinander entsprechend viele Wellen 10 vorgesehen, die durch einen
Dichtblock 11 aus der Temperierkammer 2 nach außen geführt sind, wozu entsprechende Bohrungen 12 in dem beispielsweise
aus Aluminium bestehenden Dichtblock 11 vorgesehen sind. Dabei sind in die Bohrungen 12 Dichthülsen oder dgl.
eingesetzt, was zeichnerisch nicht dargestellt ist, so daß gewährleistet ist, daß die Wellendurchführungen für die
Wellen 10 druck- und gasdicht sind, derart, daß aus der Temperierkammer 2 kein Gas austreten kann.
Die Wellen 10 sind ggf. mit Wellenverlängerungen 13 versehen und münden in Linearführungen 14, die jeweils mit einem
als Schrittmotor ausgebildeten zusätzlichen Lineartrieb 15 gekoppelt sind.
Dabei ist jeder Linearantrieb 15 mit einer Steuereinrichtung versehen, die unabhängig von den Steuereinrichtungen
der anderen Linearantriebe 15 wirksam ist. Durch die unabhängig steuerbaren Linearantriebe 15 ist es möglich, die
einzelnen Kraftaufnehmer 9 für jede Probe einzeln unabhängig
voneinander ein- bzw. nachzustellen (angedeutet durch
unterschiedliche Pfeile 16), so daß jeweils konstante mechanische
Beanspruchungen aufgebracht werden können, auch wenn sich die mechanischen Eigenschaften der Probe bei der
Belastung verändern bzw. auch unterschiedliche Proben eingesetzt werden.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es somit möglich,
gleichzeitig mehrere Proben zu prüfen, wobei gleiche Proben oder auch unterschiedliche Proben eingesetzt werden
können. Es ist darüber hinaus möglich, umweltunverträgliche Prüfgase einzusetzen, um beispielsweise mittels Ozon
Alterungsversuche durchzuführen. Trotzdem ist eine exakte mechanische Datenaufnahme möglich, da der jeweilige Kraftaufnehmer
in unmittelbarer Nähe der Probe am Gegenhalter innerhalb der Temperierkammer 2 angeordnet ist. Es ist
beispielsweise möglich, kontinuierlich die maximale und minimale Dehnung und Spannung, die gesamte absorbierte
Energie, elastisch gespeicherte Energie und die Differenz zwischen beiden, also die irreversible Verlustleistung
aufzuzeichnen und zu messen.
Darüber hinaus ist es möglich, die Rißkonturlänge mittels einer geeigneten Videokamera oder dgl. zu erfassen und
auszuwerten. Dabei fährt die zeichnerisch nicht dargestellte Kamera bevorzugt von Probe zu Probe. Die Kamera
wird bei einer einstellbaren Dehnung ausgelöst und das Restbild auf einen Monitor übertragen.
Natürlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Weitere Ausgestaltungen
der Erfindung sind möglich, ohne den Grundgedanken zu verlassen. Die Vorrichtung 1 eignet sich selbstverständlich
auch zur Prüfung anderer Probenmaterialien, z.B. aus Keramik oder Metall.
Claims (6)
1. Vorrichtung zur Dauerknick-/Ermüdungsprüfung von Proben, insbesondere aus Gummi- oder Kunststoffstreifen, mit einem
Probenhalter und einem Gegenhalter, zwischen denen die Probe einspannbar ist, und mit einem Kraftaufnehmer zur
kontinuierlichen Bestimmung der mechanischen Eigenschaften der Probe, wobei der Probenhalter und der Gegenhalter in
einer verschließbaren Temperierkammer mit Leitungsanschlüssen zur Einleitung eines Gases angeordnet sind und
wobei der Probenhalter von einem außerhalb der Temperierkammer angeordneten Antrieb oszillierend antreibbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Temperierkammer (2) gasdicht schließbar ausgebildet ist und der Kraftaufnehmer (9) reibungsfrei mit dem
Gegenhalter (8) verbunden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kraftaufnehmer (9) innerhalb der gasdicht schließbaren Temperierkammer (2) am Gegenhalter (8) angeordnet
und mit einer in einem hülsenförmigen Dichtelement aus der Temperierkammer geführten Welle (10) verbunden ist, die
mit einem zusätzlichen Linearantrieb (15) gekoppelt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Mehrzahl von Probenhaltern (6) mit Gegenhaltern (8) und jeweils eigenem Kraftaufnehmer (9) in der Temperierkammer
(2) angeordnet sind, wobei die mit den Kraftaufnehmern (9) verbundenen Wellen (10) mit jeweils eigenem
Linearantrieb (15) in einem Dichtblock (11) geführt sind, der jeweils ein hülsenförmiges Dichtelement aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Kraftaufnehmer (9) unabhängig von den anderen Kraftaufnehmern (9) ein- und nachstellbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Linearantrieb (15) mit einer eigenen Steuereinrichtung zur kontinuierlichen Steuerung der Antriebskraft
versehen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet,
daß die Probenhalter (6) in einer Ebene an einer Schubplatte (3) befestigt sind, die über eine Schubstange (4)
mit dem Antrieb gekoppelt ist.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE9214659U DE9214659U1 (de) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | Vorrichtung zur Dauerknick-/Ermüdungsprüfung von Proben |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE9214659U DE9214659U1 (de) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | Vorrichtung zur Dauerknick-/Ermüdungsprüfung von Proben |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE9214659U1 true DE9214659U1 (de) | 1993-11-18 |
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ID=6885398
Family Applications (1)
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