CH679889A5 - - Google Patents

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Härtemessgerät gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1. Derartige Geräte dienen insbesondere in der Textilindustrie dazu, durch einfache und schnelle Handmessung die Wickelhärte von Schär- und Kettbäumen, Garnspulen oder Gewebewickeln zu messen. Das bei diesen Geräten angewendete Messprinzip basiert darauf, dass der Eindringkörper in der Form einer Kugel oder einer Spitze mittels degressiver Federkraft so weit in den Wickel gepresst wird, bis die inneren Wickelkräfte der Federkraft das Gleichgewicht halten. Die einer bestimmten Eindringtiefe entsprechende Gleichgewichtskraft wird gemessen und als Mass für die Wickelhärte angezeigt.

Es sind bereits gattungsmässig vergleichbare Geräte bekannt, bei denen die Messvorrichtung einen Mikroprozessor aufweist, wobei der über einen Stellungsgeber ermittelte Messwert unmittelbar digital angezeigt werden kann. Ein Nachteil der bekannten Geräte besteht jedoch in der begrenzten Messgenauigkeit, die es nicht zulässt, reproduzierbare Messergebnisse zu erzielen. So kann z.B. das Messergebnis bereits stark verfälscht werden, wenn die Verschiebeachse des Eindringkörpers nicht genau senkrecht auf den Prüfling gerichtet ist. Auch ein zu starkes bzw. zu schwaches Anpressen des Gerätes gegen den Prüfling kann zu falschen Resultaten führen.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Härtemessgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem reproduzierbare Messergebnisse von hoher Genauigkeit erreicht werden können. Insbesondere soll das Gerät so konstruiert sein, dass Bedienungsfehler durch falsche Handhabung ausgeschlossen werden. Diese Aufgabe wird erfin-dungsgemäss mit einem Härtemessgerät gelöst, das die Merkmale im Anspruch 1 aufweist.

Das der Gehäusestirnseite vorgelagerte, federnde Andruckelement erleichtert das Ausrichten des Gerätes in der Normalrichtung zum Prüfling. Auf diese Weise werden grobe Winkelfehler vermieden. Das Andruckelement bewirkt aber auch, dass die unmittelbare Umgebung der Messstelle flachgehalten wird, so dass eine einwandfreie Referenzebene für die Messung der Eindringtiefe des Eindringkörpers zur Verfügung steht. Der Eindringkörper kann ersichtlicherweise erst dann in den Prüfling eingepresst werden, wenn das Andruckelement zurückgeschoben wird. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn im unbelasteten Zustand die Distanz zwischen der Stirnseite und der dem Prüfling zugewandten Seite des Andruckelements gleich gross oder grösser ist als das Mass, mit dem der Eindringkörper in der neutralen Position über die Stirnseite hinausragt.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil kann erreicht werden, wenn im Gehäuse wenigstens ein Sensor angeordnet ist, der mit der Messvorrichtung in Wirkverbindung steht und der beim Erreichen einer bestimmten Relativlage zwischen Andruckelement und Stirnseite aktivierbar ist, wobei die Messvorrichtung den Messvorgang beim Erreichen dieser Relativlage abbricht oder auslöst, bzw. den ermittelten Messwert erst dann anzeigt. Dadurch wird erreicht, dass das Messergebnis weitgehend unabhängig von der Kraft ist, mit der die Bedienungsperson das Instrument gegen den Prüfling drückt. Erfolgt ein ungenügendes Andrücken, wird der Sensor nicht aktiviert und eine Messung ist nicht möglich. Anderseits bleibt ein Andrücken mit übermässiger Kraft ohne Einfiuss, da der Messvorgang beim Erreichen der einer bestimmten Federkraft entsprechenden Relativlage abgebrochen wird. Alternativ könnte die Messung auch erst beim Erreichen dieser Lage vorgenommen werden. In beiden Fällen erfolgt jedenfalls die Anzeige des Messergebnisses erst beim Erreichen der richtigen Messposition. Dadurch wird verhindert, dass versehentlich falsche Werte abgelesen werden.

Der Sensor kann ein Endschalter sein, der durch das Andruckelement selbst aktivierbar ist. Dabei spielt lediglich der zurückgelegte Hub des Andruckelements eine Rolle. Zusätzliche Vorteile können jedoch erreicht werden, wenn der Sensor ein an der Stirnseite angeordneter Drucksensor ist, der durch Berührung mit dem Prüfling aktivierbar ist. Auf diese Weise wird nicht nur sichergestellt, dass das Andruckelement einen bestimmten Weg zurückgelegt hat, sondern auch noch, dass der Prüfling an einer bestimmten Stelle tatsächlich berührt wird.

Wenn auf einer durch das Zentrum des Eindringkörpers führenden Linie auf beiden Seiten des Eindringkörpers je ein Drucksensor angeordnet ist, kann sichergestellt werden, dass das Andruckelement linienförmig am Prüfling anliegt, wobei das Gerät in einer Ebene exakt senkrecht aufliegt. Dabei müssen beide Drucksensoren ansprechen, damit eine Messung ausgelöst werden kann. Wird das Gerät schräg auf den Wickel aufgesetzt, so wird nur ein Drucksensor aktiviert und eine Messung ist nicht möglich.

Eine wesentliche Erhöhung des Bedienungskomforts kann erreicht werden, wenn auf zwei sich im Zentrum des Eindringkörpers im rechten Winkel kreuzenden Linien auf jeder Seite des Eindringkörpers je ein Drucksensor angeordnet ist. Das Instrument kann auf diese Weise in zwei verschiedenen Richtungen aufgesetzt werden, was besonders bei der Messung der Wickelhärte von Schär- und Kettbäumen und von Gewebewickeln von Vorteil ist, deren Lage nicht verändert werden kann und die unter Umständen schwer zugänglich sind.

Das Andruckelement ist vorzugsweise eine Druckplatte mit einer zentralen Öffnung für das Eindringelement. Alternativ könnte das Andruckelement aber auch eine ring- oder eine hufeisenförmige Platte sein. Die Drucksensoren sind vorzugsweise unter der Druckplatte angeordnet, wobei koaxial zu jedem Drucksensor eine Öffnung in der Druckplatte angeordnet ist. Beim Zurückschieben der Druckplatte dringen die Drucksensoren durch die Öffnungen und werden vom Prüfling aktiviert.

Das richtige Aufsetzen des Gerätes wird erleichtert, wenn an der Druckplatte Randmarkierungen angeordnet sind, welche die Linie bzw. die Linien markieren, auf denen die Drucksensoren angeordnet sind. Das zu aktivierende Drucksensorenpaar kann auf diese Weise besonders einfach achspar-

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allei auf die Mittelachse des Wickels ausgerichtet werden.

Weitere Einzelmerkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen und aus der nachfolgenden Beschreibung. Es zeigen:

Fig. 1 Einen Querschnitt durch ein erfindungsge-mässes Gerät in neutraler Stellung vor dem Anpressen an den Prüfling durch die Ebene B-B gemäss Fig. 5,

Fig. 2 das Gerät gemäss Fig. 1 in der ange-pressten Messposition,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Ebene A-A gemäss Fig. 5,

Fig. 4 eine Draufsicht in Richtung C auf das Gerät gemäss Fig. 2,

Fig. 5 eine Draufsicht auf die dem Prüfling zugewandte Seite der Druckplatte und

Fig. 6 einen Teilquerschnitt durch ein alternatives Ausführungsbeispiel.

Das in den Fig. 1 bis 5 dargestellte Härtemessgerät 1 besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 3, in dem ein Eindringkörper 4 in einer Verschiebeachse 43 linear verschiebbar gelagert ist. Der Eindringkörper ist vorzugsweise als Kugel ausgebildet, weil die Kugel bei Garnwickein nicht zwischen die Gam-windungen rutschen kann und weil Gewebewickel nicht verletzt werden können. In bestimmten Anwendungsfällen wäre es aber durchaus denkbar, dass der Eindringkörper als Pyramidenspitze oder dergleichen ausgebildet ist.

Am Gehäuse 3 ist mit Hilfe von Schrauben 21 ein Führungsstück 22 angeschraubt, in dem die Halterung und Führung des Eindringkörpers 4 erfolgt. Der Eindringkörper ist zu diesem Zweck an einen Stössel 26 geschraubt, der in den Führungsbüchsen 27 und 29 im Führungsstück 22 verschiebbar gelagert ist. Die Führungsbüchse 29 ist in einer Stellmutter 28 fixiert, welche am Gewinde 30 verstellt werden kann. Zwischen der Stellmutter 28 und einer am Stössel 26 fixierten Bundscheibe 32 ist eine Schrauben-Druckfeder 19 angeordnet, welche den Eindringkörper 4 gegen den Prüfling 2 bzw. gegen den Wickel vorspannt. Eine Anschlagscheibe 31 am Stössel 26 begrenzt dabei den maximal möglichen Hub.

Um ein Verdrehen des Stössels 26 zu verhindern, ist der hohlzylindrische Teil des Führungsstücks 22 mit einem Führungsschlitz 33 versehen. Eine in den Stössel eingeschraubte Schraube 34 trägt einen Wälzkörper 35, der im Führungsschlitz abrollt und der auf diese Weise den Stössel geradeführt.

An der Stirnseite 5 vom Gehäuse 3 ist eine Druckplatte 6 planparallel zur Stirnseite 5 verschiebbar angeordnet. Wie Fig. 4 zeigt, ist die Druckplatte etwa quadratisch ausgebildet. Sie könnte aber auch rechteckig oder rund gestaltet sein. Die Druckplatte ist mit einer topfartigen Halterung 44 verbunden, welche teleskopartig in das Gehäuse 3 einschiebbar ist. Zur Führung dienen dabei Führungsstifte 14, wie aus Fig. 3 sichtbar ist. Die Führungsstifte sind in Führungsbüchsen 18 am Gehäuse 3 geführt und an ihrem Ende mit Anschlägen

15 versehen, welche den maximalen Hub der Druckplatte 6 begrenzen. Zur Vorspannung der Druckplatte dienen Schrauben-Druckfedern 16, die in zylindrischen Vertiefungen 36 am Gehäuse 3 gelagert sind.

Führungselemente und Druckfedern sind so angeordnet, dass die Druckplatte leichtgängig und ohne verklemmen bewegt werden kann. Die Federkraft der Druckplattenbeaufschlagung ist kleiner als die Federkraft, die auf den Eindringkörper wirkt.

An der Stirnseite 5 unter der Druckplatte 6 bzw. unter der Halterung 44 sind vier Drucksensoren angeordnet, deren Lage insbesondere auch aus Fig. 5 ersichtlich ist. Je ein Sensorenpaar 7a, 7b bzw. 7c, 7d liegt auf einer Linie 12, 13, die durch die Mittelachse 43 des Eindringkörpers 4 führt. Die beiden Linien sind dabei im rechten Winkel zueinander angeordnet. Bei den Drucksensoren handelt es sich um einfache elektrische Schaltkontakte, die auf einen bestimmten Druck ansprechen. Mit Hilfe der Stellmuttern 17 können die Sensoren auf die gewünschte Relativlage justiert werden.

Am Führungsstück 22 ist mittels Schrauben 25 ein hohlzylindrischer Handgriff 20 befestigt, der einen Teil der Messvorrichtung aufnimmt. Abgeschlossen ist der Handgriff mit einer Kappe 23, die in ein Gewinde 24 am Handgriff eingeschraubt werden kann. Über die Kappe 23 ist auch eine Batterie 39 zugänglich, die als Energiequelle für die Messvorrichtung benötigt wird.

Die Messvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Stellungsgeber 38, mit dessen Hilfe die Relativlage des Stössels 26 und damit natürlich des Eindringkörpers 4 ermittelt wird. Der Stössel ist an seinem Ende mit einer Fahne 37 versehen, die mit dem Stellungsgeber 38 zusammenwirkt. Die Funktionsweise eines derartigen Stellungsgebers ist dem Fachmann bekannt und wird hier daher nicht näher beschrieben. Der Stellungsgeber 38 leitet seine Signale an einen Mikroprozessor 40 weiter, in dem unter bestimmten Voraussetzungen die Verarbeitung und Weiterleitung der Messsignale erfolgt. Der Mikroprozessor aktiviert seinerseits eine Digitalanzeige 41, die hinter einer Anzeigeöffnung 42 am Gehäuse 3 sichtbar ist.

Da die Kennlinie der Druckfeder 19 bekannt ist, kann jedem durch den Stellungsgeber 38 ermittelten Federweg die dazugehörige Kraft in Newton zugeordnet werden. Diese Kraft ist das Mass für die Härte des Wickels 2. Der Stromkreis für die Messvorrichtung kann über einen hier nicht näher dargestellten Schalter am Gehäuse 3 oder am Handgriff 20 geschlossen werden, so dass eine Messung nur nach einer Betätigung des Schalters möglich ist.

Die beiden Drucksensorenpaare 7a, 7b und 7c, 7d stehen derart mit dem Mikroprozessor in Wirkverbindung, dass jeweils beide Drucksensoren ansprechen müssen, bevor die Digitalanzeige 41 ein Messresultat anzeigt.

Bei einer Härtemessung spielt sich, dargestellt anhand der Fig. 1 bis 4 folgender Vorgang ab:

Zunächst wird der Stromkreis durch Betätigen des Aussenschalters geschlossen, so dass die Messvorrichtung für den Messvorgang bereit ist. Das Härtemessgerät befindet sich dabei in der in

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Fig. 1 dargestellten neutralen Stellung, in der die Druckplatte 6 um das Mass a über die Stirnseite 5 hinaus vorgespannt ist. In Fig. 3 ist die Wegbegrenzung durch die Anschläge 15 sichtbar. Um das gleiche Mass ragt auch der Eindringkörper 4 über die Stirnseite hinaus. Das Messgerät wird jetzt in Pfeilrichtung X gegen den Wickel 2 gespresst, und zwar so, dass die Mittelachse 43 auf die Achse des Wik-keis gerichtet ist. Die durch die beiden Drucksensoren 7a und 7b führende Gerade 13 verläuft dabei achsparallel zur Wickelachse. Die Markierungen 11 an der Druckplatte 6 erleichtern dabei die Positionierung. Das Gerät könnte aber auch um 90° gedreht werden, so dass die Linie 12 achsparallel zum Wickel verläuft. Die Lage wird jeweils so gewählt, dass die Anzeigeöffnung 42 bequem sichtbar bleibt.

Beim Anpressen der Druckplatte 6 gegen die Wickeloberfläche erfolgt zunächst eine Ab-flachung des Wickels, so dass eine Referenzebene 45 gebildet wird (Fig. 4). Beim Zurückschieben der Druckplatte 6 gegen die Stirnseite 5 schiebt sich gleichzeitig der Eindringkörper durch die Öffnung 9 in der Druckplatte. Dabei wird der Eindringkörper 4 aber seinerseits durch den Wickel 2 in Pfeilrichtung Y zurückgeschoben.

Sobald die Druckplatte 6 genügend weit zurückgeschoben ist, dringen die beiden Sensoren 7a, 7b durch die Öffnungen 10 und werden bei richtiger Haltung des Messgeräts gleichzeitig aktiviert. Die Führungsstifte ragen in dieser Position in das Innere des Gehäuses 3, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist. In dieser Relativlage wird der am Stellungsgeber 38 gemessene Weg ermittelt und im Prozessor 40 umgerechnet. Der Eindringkörper 4 ist dabei um das Mass b in den Wickel 2 eingepresst worden, wobei der Federweg c zurückgelegt wurde. Jede weitere Bewegung des Stössels 26 nach dem Ansprechen der beiden Drucksensoren 7a und 7b bleibt ohne Bedeutung für den Messvorgang. Der in der Messposition ermittelte Wert kann jetzt an der Digitalanzeige 41 abgelesen werden.

In Fig. 6 ist eine einfachere Variante eines Härtemessgeräts ohne Drucksensoren dargestellt. Die einen Messvorgang auslösende Relativlage zwischen Druckplatte 6 und Stirnseite 5 wird über einen Endschalter 8 ermittelt, der über einen der Führungsstifte 14 aktiviert werden kann. Eine linienför-mige Auflage der Führungsplatte 6 kann dabei jedoch nicht festgestellt werden. Diese etwas einfachere Variante könnte z.B. überall dort eingesetzt werden, wo das Härtemessgerät nicht manuell, sondern maschinell geführt wird, so dass eine Schräglage relativ zum Prüfling auf andere Weise ausgeschlossen werden kann. Der Endschalter erfüllt dabei aber trotzdem die wichtige Funktion, dass erst dann gemessen wird, wenn die Druckplatte 6 mit einer bestimmten Kraft gegen den Prüfling gepresst wird.

Claims (13)

Patentansprüche

1. Härtemessgerät (1), insbesondere für die Bestimmung der Wickelhärte von Garn- oder Gewebewickeln (2), mit einem Gehäuse (3), in dem ein Eindringkörper (4) derart linear verschiebbar unter

Federvorspannung gelagert ist, dass er in einer neutralen Position an einer Stirnseite (5) aus dem Gehäuse (3) herausragt, und mit einer Messvorrichtung (38, 40) zum Ermitteln der Eindringtiefe, bzw. der dazu analogen Federkraft des Eindringkörpers in einer Messposition beim Anpressen des Eindringkörpers (4) gegen einen Prüfling, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse (3) ein planparallel zur Stirnseite (5) und parallel zur Verschiebeachse (43) des Eindringkörpers (4) verschiebbares Andruckelement (6) angeordnet ist, das den Eindringkörper (4) wenigstens teilweise umgibt und das unter Federvorspannung von der Stirnseite (5) weggespannt ist, wobei die Messposition des Eindringkörpers (4) erst nach dem wenigstens teilweisen Verschieben des Andruckelements (6) gegen die Stirnseite (5) erreichbar ist.

2. Härtemessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im unbelasteten Zustand die Distanz (a) zwischen der Stirnseite (5) und der dem Prüfling zugewandten Seite des Andruckelements (6) gleich gross oder grösser ist als das Mass, mit dem der Eindringkörper (4) in der neutralen Position über die Stirnseite (5) hinausragt.

3. Härtemessgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (3) wenigstens ein Sensor (7, 8) angeordnet ist, der mit der Messvorrichtung (38, 40) in Wirkverbindung steht und der beim Erreichen einer bestimmten Relativlage zwischen Andruckelement (6) und Stirnseite (5) aktivierbar ist, wobei die Messvorrichtung die Messung beim Erreichen dieser Relativlage abbricht oder auslöst, bzw. den ermittelten Messwert erst dann anzeigt.

4. Härtemessgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Endschalter (8) ist, der durch das Andruckelement (6) aktivierbar ist.

5. Härtemessgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor wenigstens ein an der Stirnseite (5) angeordneter Drucksensor (7) ist, der durch Berührung mit dem Prüfling aktivierbar ist.

6. Härtemessgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer durch das Zentrum des Eindringkörpers führenden Linie (13) auf beiden Seiten des Eindringkörpers (4) je ein Drucksensor (7a, 7b) angeordnet ist.

7. Härtemessgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf zwei sich im Zentrum des Eindringkörpers (4) im rechten Winkel kreuzenden Linien (12,13) auf jeder Seite des Eindringkörpers je ein Drucksensor (7a, 7b, 7c, 7d) angeordnet ist.

8. Härtemessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Andruckelement eine Druckplatte (6) mit einer zentralen Öffnung (9) für das Eindringelement (4) ist.

9. Härtemessgerät nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Andruckelement eine Druckplatte (6) mit einer zentralen Öffnung (9) für das Eindringelement ist, dass die Drucksensoren auf einem Umfangsbereich um das Eindringelement angeordnet sind, der kleiner ist als die Breite der Druckplatte, und dass koaxial zu jedem Drucksensor eine Öffnung (10) in der Druck-

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platte angeordnet ist, wobei die Drucksensoren so an der Stirnseite (5) angeordnet sind, dass sie bei entsprechender Relativlage der Druckplatte durch die Öffnungen aktivierbar sind. «-» 10. Härtemessgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass an der Druckplatte (6) Randmarkierungen (11 ) angeordnet sind, welche die Linie I bzw. die Linien (12, 13) markieren, auf denen die

Drucksensoren angeordnet sind.

11. Härtemessgerät nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckplatte an wenigstens zwei Führungsstiften (14) im Gehäuse (3) geführt ist und dass die Führungsstifte Anschläge (15) zur Begrenzung des maximalen Druckplattenhubes aufweisen.

12. Härtemessgerät nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckplatte (6) mittels wenigstens zwei Schraubendruckfedern (16) vorgespannt ist, die in zylindrischen Vertiefungen (36) an der Stirnseite (5) gelagert sind.

13. Härtemessgerät nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckplatte (6) rechteckig oder quadratisch ausgebildet ist.

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