PATENTAMT. <e> Offenlegungsschrift

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1 <g> Int. Ct 2: < BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES PATENTAMT G Ot L 5/00 B 23 B 49/02 < 3 IA IA CM H Ü <e> Offenlegungsschrift Aktenzeichen: P Anmeldetag: Offenlegungstag: 7. Unionspriorität: Bezeichnung. Dehnungsmeßstreifen-Rosette zur Eigenspannungsmessung, Verfahren zum Ausrichten der Rosette und Bohrvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Anmelder: Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH, 6100 Darmstadt Erfinder: Ort, Werner, Dipl.-Phys. Dr., 6100 Darmstadt Prüfungsantrag gem b PatG ist gestellt < S r*. eo in IA CM H Q /468 5/70

2 - & D P a t e n t a n s p r ü c h e Ijj Dehnungsmeßstreifen-Rosette zur Eigenspannungsmessung an Werkstücken nach dem Bohrlochverfahren, mit einer an der Rosette angebrachten Zentriereinrichtung zum zentrischen Ausrichten einer Bohrvorrichtung relativ zur Rosette, dadurch gekennzeichnet, daß an der Dehnungsmeßstreif en-rosette C1) eine Zentrierbuchse (6) angebracht ist. 2. Dehnungsmeßstreifen-Rosette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungsmeßstreifen-Rosette (1) an ihrer Oberseite durch eine Leiterplatte C4) verstärkt ist, an der die Zentrierbuchse 06) angelötet ist und zu deren Leiterbahnen die Dehnungsmeßstreifenanschlüsse durchkontaktiert sind. 3. Verfahren zum Ausrichten der Bohrvorrichtung zu einer Dehnungsmeßstreifen-Rosette nach Anspruch 1 oder 2 wobei zunächst die Dehnungsmeßstreifen-Rosette auf das Werkstück aufgeklebt und eine Bohrerführung der Bohrvorrichtung nach der Rosette ausgerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß in die Bohrerführung der Bohrvorrichtung ein Zentrierstift gesteckt wird, der mit seiner Spitze in die Zentrierbuchse paßt, daß die Bohrvorrichtung mittels des Zentrierstiftes zur Dehnungsmeßstreifen-Rosette ausgerichtet und in der ausgerichteten Stellung am Werkstück befestigt wird, und daß der Zentrierstift herausgenommen und durch den Bohrer ersetzt wird, mit dem die Bohrung hergestellt wird. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrvorrichtung am Werkstück angeklebt wird /0468 ORIGINAL INSPECTED

3 / D l 5. Verfahren nach Anspruch 4 bei Werkstüc-ken aus ferromagnetischem Werkstoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahrvorrichtung mittels Magneten am Werkstück befestigt wird. 6. Bohrvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrvorrichtung sin U-färmiger Metallbügel ist, der in seinem Quersteg eine Bohrung zur Aufnahme des Zentrierstiftes und zur Führung des Bohrers aufweist.

4 11.65 D HOTTINGER BALDWIN MESSTECHNIK GMBH 22, Dezember 1975 y Dehnungsmeßstreifen-Rosette zur Eigenspannungsmessung, Verfahren zum Ausrichten der Rosette und Bohrvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft eine Dehnungmeßstreifen-Rosette zur Eigenspannungsmessung an Werkstücken nach dßm Bohrlochverfahren, mit einer an der Rosette angebrachten Zentriereinrichtung zum zentrischen Ausrichten einer Bohrvorrichtung relativ zur Rosette, ein Verfahren zum Ausrichten der Rosette und eine Bohrvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Bei der Vorbereitung der Eigenspannungsmessung von Werkstücken nach dem Bohrlochverfahren liegen besondere Schwierigkeiten darin, das Werkstück genau in der Mitte der aufgeklebten Dehnungsmeßstreifen-Rosette anzubohren. Ein Ankörnen ist nicht möglich, da dadurch sehr hohe Spannungen im Bereich der Rosette erzeugt würden. Wichtig ist auch, daß der Bohrer beim Bohren möglichst wenig Druck auf die Bohrlochwand ausübt. Bisher werden aufwendige Hilfsgeräte verwendet, um eine Bohrerführung zunächst optisch auf die Rosettenmitte auszurichten. Dazu wird^öie Bohrerführung ein Mikroskop eingesetzt, mit dessen Hilfe die Bohrvorrichtung auf die Mitte der Rosette ausgerichtet und die Bohrerführung in dieser Lage festgelegt wird. Dann wird das Mikroskop entfernt und durch ein Bohrwerkzeug ersetzt. Dieser Vorgang ist verhältnismäßig umständlich und erfordert einen großen Geräteaufwand. Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache Ausrichtmöglichkeit für das Bohrwerkzeug zu schaffen, die mit einfachen Mitteln verwirklicht werden kann

5 / << D Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an der Dehnungsmeßstreifen-Rosette eine Zentrierbuchse angebracht ist. Dadurch ist es in sehr einfacher Weiss möglich, mechanisch eine Ausrichtung zwischen der Dehnungsmeßstreifen-Rosette und der Bohrvorrichtung zu erreichen. In Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß die Dehnungsmeßstreifen-Rosette an ihrer Oberseite durch eine Leiterplatte verstärkt ist, an der die Zentrierbuchse angelötet ist und zu deren Leiterbahnen die Dehnungsmeßstreifenanschlüsse durchkontaktiert sind. Die Leiterplatte bietet nicht nur eine zuverlässige Möglichkeit für den Lötanschluß der Zuleitung zu den Dehnungsmeßstreifen der Rosette, sondern auch eine einfache und für das Fertigungsverfahren günstige Befestigungsmöglichkeit für die Zentrierbuchse. Ein besonders vorteilhaftes Verfahren zum Ausrichten der Bührvorrichtung zu einer Dehnungsmeßstreifen-Rosette, wobei zunächst die Dehnungsmeßstreifen-Rosette auf das Werkstück aufgeklebt und eine Bohrerführung der Bohrvorrichtung nach der Rosette ausgerichtet wird, ist in Weiterbildung des Erfindungsgedankens dadurch gekennzeichnet, daß in die Bohrerführung der Bohrvorrichtung ein Zentrierstift gesteckt wird, der mit seiner Spitze in die Zentrierbuchse paßt, daß die Bohrvorrichtung mittels des Zentrierstiftes zur Dehnungsmeßstreifen-Rosette ausgerichtet und in der ausgerichteten Stellung am Werkstück befestigt wird und daß der Zentrierstift herausgenommen und durch den Bohrer ersetzt wird, mit dem die Bohrung hergestellt wird. Als Bohrvorrichtung kann ein U-förmiger Metallbügel verwendet werden, der an seinem Quersteg eine Bohrung zur Aufnahme des Zentrierstiftes und zur Führung des Bohrers aufweist. Der Metallbügel oder Hilfsbügel wird mit Hilfe des gleichzeitig in die Bohrung und in die Buchse gesteckten Zentrierstiftes auf die auf dem zu untersuchenden Werkstück applizierte Rosette ausgerichtet. Die Füße oder Schenkel des Hilfsbügels werden in diesem - 3 -

6 st - $ D Zustand fixiert, vorzugsweise durch Ankleben auf dem zu untersuchenden Material. Wenn das Werkstück aus einem ferromagnetischen Werkstoff besteht, wird die Befestigung mittels Magnet erleichtert. Danach wird der Zentrierstift entfernt und ein Schaftbohrer mit gleichem Schaftdurchmesser wie. der Zentrierstift eingeführt und die Bohrung niedergebracht. Der Bahrerdurchmesser ist vorzugesweise etwas kleiner als der Innendurchmesser der Buchse, damit sich die Bohrspäne nichb an der Buchse festhaken. Die Anschlußfahnen der Rosette sind zur Oberseite der Leiterplatte durchkontaktiert. Die Anschlußdrähte werden direkt an die Leiterplatte gelötet. Während des Bohrvorgangs werden die von den drei Dehnungsmeßstreifen der Bohrlochrosette aufgrund der ausgelösten Dehnungen bei vorhandenen Eigenspannungen auftretenden Widerstandsänderungen registriert und aus diesen Meßwerten die Eigenspannung errechtnet. Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemäße Dehnungsmeßstreifen-Rosette in axial aussinandergezogener Darstellungsweise. Fig. 2 im Schnitt eine Bohrvorrichtung, die mittels eines Zentrierstiftes nach der am Werkstück angebrachten Rosette ausgerichtet wird, und Fig. 3 in einer Darstellung ähnlich der Fig. 2 den Bohrvorgang. Die Dehnungsmeßstreifen-Rosette 1 besteht aus einer Folie 2 mit drei in den Winkelstellungen von 0, 45 und 90 angeordneten Dehnungsmeßstreifen 3 und einer Leiterplatte 4, die mittels einer doppelseitig klebenden Folie 5 verklebt sind. Anschlußfahnen der Dehnungsmeßstreifen 3 sind mit einzelnen Leiterfeldern der Leiterplatte 4 verbunden, bei

7 D 6 spielsweise durch Lötung, so daß die (nicht dargestellten) Anschlußleitungen für die Dehnungsmeßstreifen-Rosette an den Leiterfeldern der Leiterplatte 4 angelötet werden können. Eine metallische Zentrierbuchse 6 ist in der Mitte der Leiterplatte 4 angelötet. Die Buchse 6 besteht beispielsweise aus Stahl; ihre Bohrung ist auf den Außendurchmesser eines zu verwendenden Zentrierstiftes 13 abgestellt und größer als der Bohrerdurchmesser, damit sich die Bohrspäne nicht an ihr festhaken. Rosette und Leiterplatte werden mit einer doppelseitig klebenden Folie 5 zusammengeklebt, die eine Behinderung der Übertragung der ausgelösten Dehnungen auf die Dehnungsmeßstreifen ausschließt. Beim Verkleben wird die Buchse 6 durch eine Bohrung in der Leiterplatte 4 hindurch genau auf die Rosettenmitte ausgerichtet. Die Leiterfelder der Leiterplatte 4 sind auf einer Kunststoffolie 4a angebracht. Sie sind im Bereich der Anschlußstellen der Dehnungsmeßstreifen 3 gelocht, um eine Lötverbindung zu den Anschlußfahnen der Dehnungsmeßstreifen zu ermöglichen. Zunächst wrd die Dehnungsmeßstreifen-Rosette 1 mit herkömmlichem Dehnungsmeßstreifen-Kleber an der Oberfläche des zu untersuchenden Werkstücks 7 befestigt. Eine Bohrvorrichtung 8 (Figuren 2 und 3) besteht aus einem einfachen (J-förmigen Metallbügel mit einer die Bohrerführung bildenden Bohrung 9. An zwei gegenüberliegenden Seiten sind parallel zur Bohrung 9 größere Bohrungen 10 vorgesehen, in denen jeweils ein Magnet 11 mittels einer Schraube 12 gehalten wird. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich hier um Permanent- Topfmagnetej stattdessen können aber auch Elektromagnete oder mechanisch ein- und ausschaltbare Permanentmagnete verwendet werden. In die Bohrung 9 wird zunächst der Zentrierstift 13 angeführt, der mit seinem zylindrischen Schaft 13a genau in die Bohrung 9-5 -

8 sr D paßt. Die Spitze 13b des Zentrierstiftes 13 entspricht in ihrem Durchmesser der vorgesehenen Bohrung und paßt genau in die Zentrierbuchse 6. Auf diese Weise wird die Bohrvorrichtung 8 genau zu der am Werkstück 7 angeklebten Dehnungsmeßstreifen-Rosette 1 ausgerichtet (Fig. 2). Wenn die Bohrvorrichtung 8 ausgerichtet und gegebenenfalls am Werkstück 7 mit magnetischer Haltekraft gehalten ist, wird sie angeklebt, wonach der Zentrierstift 13 herausgenommen und durch einen Bohrer 14 ersetzt wird, dessen Schaft ebenfalls genau in die Bohrung 9 paßt und dessen Spitze einen kleineren Durchmesser hat als die Spitze 13b des Zentrierstiftes 13. Der Bohrer 14 ist über eine kardanische Kupplung 15 mit einem Anschlußschaft 16 -Für eine Bohrmaschine verbunden. Der Bohrer 14 trägt einen Stellring 17, der einen Anschlag zur Festlegung der Tiefe der vorzunehmenden Bohrung 18 bildet. Üblicherweise wird die Bohrtiefe annähernd gleich dem Bohrerdurchmesser gewählt. Die während des Bohrvorgangs ausgelösten Dehnungen in der Umgebung der Bohrung werden durch die Dehnungsmeßstreifen 3 in elektrische Signale umgesetzt. Aus diesen Meßwerten kann man die vorhandenen Eigenspannungen errechnen. Statt der in den Figuren 2 und 3 gezeigten Ausführung der Bohrvorrichtung 8 mit Haltemagneten kann auch ein noch einfacherer Metallbügel verwendet werden, der nur die Bohrung 9 und eine Auflageflache am Werkstück aufweist«- 6 -

9 . 9- Nummer: lnt.ci.2; Anmeldetag: Offenlegungstag: G 01 L 5/ Dezember Juli 1977 r 13a 13 9 \ / f / / 13b 1

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