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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Zugfestigkeit von einzelnen Fasern, insbesondere Chemiefasern, oder von Metalldrähten, wobei eine Faser auf einer bestimmten Länge in zwei Klemmen geklemmt wird, von denen die eine festgehalten und die andere mit regelbarer Geschwindigkeit bewegt wird, die an der festgehaltenen Klemme auftretende Kraft gemessen und diese Kraft gemeinsam mit der zugehörigen Lage der bewegten Klemme registriert wird.
Bei Verfahren dieser Art wird zur Messung der Kraft an der festgehaltenen Klemme zweckmässig eine elektronisch arbeitende, wegarme Kraftmesseinrichtung, insbesondere eine Kraftmessdose, verwendet. Die Aufzeichnung der Kraft und der zugehörigen Lage der bewegten Klemme erfolgt in der Regel mit einem Schreibgerät, z. B. einem Koordinatensehreiber, wobei in jedem Augenblick sowohl die Kraft als auch die Lage der unteren Klemme in einem Kraftdehnungsdiagramm registriert wird. Die Aufzeichnung erfolgt bis zum Bruch der einzelnen Fasern, wodurch die Aufzeichnungslinie abreisst. Es sind im wesentlichen zwei Verfahren bekannt, solche Zugprüfungsversuche durchzuführen. Bei dem einen bekannten Verfahren wird die untere Klemme mit gleichbleibender Geschwindigkeit bewegt.
Diese Art der Prüfung lässt sich mit relativ geringem technischen Aufwand realisieren und entspricht im wesentlichen der in der Praxis auftretenden Beanspruchung, etwa bei der Verarbeitung der Faser ; sie ist allerdings auch mit dem bedeutenden Nachteil behaftet, dass bei Inbetriebnahme der unteren Klemme eine theoretisch unendlich grosse Beschleunigung auftritt, wenn die Klemme aus dem Ruhezustand auf die gewünschte, vorwählbare Geschwindigkeit gebracht wird. Als Folge der damit verbundenen ruckartigen Beanspruchung wird die Faser bei Prüfbeginn in ihrem strukturellen Aufbau verändert. Das Prüfergebnis ist daher nicht für die Faser im ursprünglichen Zustand repräsentativ, sondern hängt zum Teil von der Konstruktion der Antriebsvorrichtung des Gerätes ab, welche die tatsächlich auftretende Anfangsbeschleunigung bewirkt.
Das gilt besonders für die Messungen im unteren Teil des Kraftdehnungsdiagrammes.
Bei dem andern bekannten Verfahren wird die Prüfung mit konstanter Kraftzunahme durchgeführt.
In diesem Fall erfolgt der Antrieb der unteren Klemme mit variabler Geschwindigkeit. Die von der Kraftmessdose in jedem Augenblick gemessene Kraft wird dazu verwendet, den Klemmenantrieb so zu steuern, dass die Kraft von der Kraft Null ausgehend mit einstellbarer Geschwindigkeit, jedoch gleichmässig, zunimmt. Dies hat den Vorteil, dass jeglicher Anfangs druck vermieden und die Faser geprüft wird, ohne sie beim Prüfbeginn in ihrem strukturellen Aufbau massiv zu verändern. Ein Nachteil der Methode besteht jedoch darin, dass eine so festgestellte Bruchlast nicht unter praxisnahen Bedingungen gemessen wird, da ja die stetige Kraftzunahme bis zum Bruchpunkt aufrecht bleibt.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung der Nachteile der bekannten Verfahren und hat insbesondere zum Ziel, unter Vermeidung eines den strukturellen Aufbau der Faser verändernden Anfangsruckes die Prüfung der Faser unter praxisnahen Bedingungen zu verwirklichen und schon an einer verhältnismässig geringen Anzahl von Prüffasern repräsentative, nur einen geringen Streubereich aufweisende Ergebnisse zu erhalten.
Das erfindungsgemässe Verfahren, mit dem diese Aufgabe gelöst wird, besteht darin, dass die bewegliche Klemme bei Prüfbeginn unter Einhaltung einer konstanten Kraftzunahme an der feststehenden Klemme und nach Erreichen einer bestimmten, wählbaren Lage oder Geschwindigkeit der beweglichen Klemme unter Einhaltung einer konstanten Dehnungszunahme an der Faser bewegt wird.
Vorzugsweise geht man so vor, dass die bewegliche Klemme durch einen mittels eines Drehzahlreglers regelbaren Motorantrieb bewegt wird, wobei die an der festgehaltenen Klemme, vorzugsweise mit Hilfe einer Kraftmessdose, gemessene Kraft als Istwert einem Kraftregler zugeführt wird, der den Sollwert des Drehzahlreglers fortlaufend beeinflusst und dass nach Erreichen einer vorbestimmten Lage bzw.
Geschwindigkeit der beweglichen Klemme der Kraftregler abgeschaltet und dem Drehzahlregler eine vorgewählte, oder die vor der Umschaltung zuletzt anliegende Drehzahl als Sollwert vorgegeben wird.
Zweckmässig wird zur Registrierung der an der beweglichen Klemme auftretenden Kraft zusammen mit der zugehörigen Lage der bewegten Klemme ein Koordinatensenreiber verwendet, wobei im Zeitpunkt der Umschaltung ein Markierungsimpuls dem Koordinatenschreiben übertragen wird.
Die Erfindung umfasst ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens mit einer Klemmeinrichtung zum Einspannen des zu prüfenden Fadens, wobei eine festgehaltene Klemme mit einer Kraftmessdose verbunden und eine bewegliche Klemme von einem drehzahlgeregelten Motor angetrieben ist, mit einer Wegmesseinrichtung und einem Koordinatenschreiber zur Aufzeichnung eines Kraftdehnungsdiagrammes, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass ein von einem linear ansteigenden
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Sollwert beaufschlagter Kraftregler, dem von der Kraftmessdose ein der gemessenen Kraft entsprechendes Signal zugeführt wird, mit einer elektronischen Umschalteinrichtung verbunden ist, die ihrerseits mit dem Drehzahlregler des Motors in Verbindung steht.
Durch die Zweiteilung des erfindungsgemässen Prüfverfahrens, wobei zuerst unter konstanter Kraftzunahme und dann unter konstanter Dehnungszunahme gearbeitet wird, ist es möglich, den Anfangsruck zu vermeiden und die Beanspruchung der Faser mit grösstmöglicher Schonung zu beginnen.
Da die Umschaltung von konstanter Kraftzunahme auf konstante Dehnungszunahme völlig stetig und ruckfrei erfolgt, wird eine Schädigung der Faser sicher vermieden. Die Umschaltung soll möglichst kurz nach Beginn der Prüfung durchgeführt werden, um den wesentlichen Teil des Kraftdehnungsdiagrammes bei konstanter Dehnungszunahme zu durchlaufen.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird an Hand der schematischen Darstellung in den Zeichnungen näher erläutert, wobei Fig. 1 ein Schaltschema und Fig. 2 ein Kraftdehnungsdiagramm zeigen.
Mit --1-- ist die obere Klemme und mit --2-- die untere Klemme eines Zugfestigkeitsprüfgerätes
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bewegliche Klemme --2-- wird von einem Motor --4-- angetrieben, der durch einen Drehzahlregler--5-geregelt wird. Hiebei wird ein dem Istwert entsprechendes Signal der Drehzahl vom Motor --4-- über die Leitung --6-- dem Drehzahlregler zugeführt. Die untere Klemme --2-- ist des weiteren mit einer Wegmesseinrichtung --7-- verbunden, die vorzugsweise als Differentialtransformator oder als Potentiometer ausgebildet sein kann. Bei Bewegung der beweglichen Klemme in Richtung des Pfeiles nach unten wird an
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gibt dem Kraftregler ein linear ansteigendes Signal.
Erfindungsgemäss ist der Kraftregler --10-- mit der elektronischen Umschalteinrichtung --13-- verbunden, die ihrerseits auch mit der Wegmesseinrichtung --7-in Verbindung steht und über die Leitung --14-- ein dem Sollwert entsprechendes Signal dem Drehzahl- regler --5-- zuführt. Das der Motordrehzahl entsprechende Signal wird ausserdem einem Speicher --16-- über die Leitung --17-- zugeführt. Die Wegmesseinrichtung--7--, der Drehzahlregler --5-- und der Kraftregler --10-- wirken durch Verbindung mit der elektronischen Umschalteinrichtung --13-erfindungsgemäss in der Weise zusammen, dass vom Prüfbeginn bis zur Erreichung eines bestimmten Lagepunktes der unteren Klemme die Messung unter konstanter Kraftzunahme erfolgt,
dann jedoch von der elektronischen Umschalteinrichtung das von dem Kraftregler --10-- kommende Sollsignal unterbrochen und durch ein konstantes, vom Speicher --16-- über die Leitung --18-- der Umschalteinrichtung zugeführtes Sollsignal ersetzt wird, so dass von diesem Umschaltpunkt an die Messung unter Einhaltung konstanter Geschwindigkeit der unteren Klemme und damit konstanter Dehnungsänderung der Faser erfolgt. Da die vor der Umschaltung zuletzt vorliegende Geschwindigkeit im Speicher --16-- festgehalten ist, erfolgt der Übergang auf die zweite Prüfphase vollkommen ruckfrei.
Ein erfindungsgemäss an vier Zellulosemodalfasern aufgenommenes Kraftdehnungsdiagramm ist aus Fig. 2 zu entnehmen, wobei auch der über die Leitung --15-- von der Umschalteinrichtung --13-- dem Koordinatenschreiber --11-- zugeführte Markierungsimpuls durch die Linie --19-- angedeutet ist. Auf der Ordinate sind in diesem Diagramm die auf den Querschnitt der Faser bezogene Kraft als p/dtex und auf der Abszisse die Dehnung in Prozenten aufgetragen.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Umschaltung der Messung von konstanter Kraftzunahme auf konstante Dehnungszunahme nach Erreichung einer Faserdehnung von etwa 1 bis 3% vorzunehmen, so dass die restliche Dehnung von z. B. 10 bis 15% unter konstanter Dehnungszunahme vorgenommen werden kann.
Falls statt der Weglänge der beweglichen Klemme die Geschwindigkeit ihrer Bewegung für die Wahl des Umschaltungszeitpunktes herangezogen werden soll, so ist ein der Geschwindigkeit entsprechendes Signal vom Motor --4-- über die Leitung --6-- der Umschalteinrichtung --13-- zuzuführen, was im einzelnen jedoch nicht dargestellt ist.
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Es ist für den Fachmann verständlich, dass die im einzelnen für Textilfasern beschriebene erfindungsgemässe Zugfestigkeitsbestimmungsmethode in gleicher Weise auch für Monofilamente, Metalldrähte, -litzen, Glasfasern u. dgl. verwendet werden kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Bestimmung der Zugfestigkeit von einzelnen Fasern, insbesondere Chemiefasern, oder von Metalldrähten, wobei eine Faser auf einer bestimmten Länge in zwei Klemmen geklemmt wird, von denen die eine feststeht und die andere mit regelbarer Geschwindigkeit bewegt wird, die an der feststehenden Klemme auftretende Kraft gemessen und diese Kraft gemeinsam mit der zugehörigen Lage der bewegten Klemme registriert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Klemme bei Prüfbeginn unter Einhaltung einer konstanten Kraftzunahme an der feststehenden Klemme und nach Erreichen einer bestimmten, wählbaren Lage oder Geschwindigkeit der beweglichen Klemme unter Einhaltung einer konstanten Dehnungszunahme an der Faser bewegt wird.