CS215544B1

CS215544B1 - Voltage and strain measuring devices

Info

Publication number: CS215544B1
Application number: CS539379A
Authority: CS
Inventors: Josef Zatloukal; Josef Micola; Viktor Vrubel; Josef Snasel
Original assignee: Josef Zatloukal; Josef Micola; Viktor Vrubel; Josef Snasel
Priority date: 1979-08-06
Filing date: 1979-08-06
Publication date: 1982-08-27

Abstract

Vynález se týká zařízení k měření napě tí a deformací v plochých ohebných materiálech, zejména v usních, sestávající ze silového pístu a referečního tělesa se zkušebním trnem pro snímání napětí ve vzorku měřeného materiálu, upnutého v čelistech pod ústrojím pro snímání posuvu silového pístu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že referenční těleso je opatřeno kontrolním trnem, jehož čelní plocha je v úrovni vrcholu zkušebního trnu, nad nímž je ústrojí pro snímání posuvu silového pístu upraveno v rameni, které je v rámu uloženo výkyvně ve vodorovné rovině mezi polohou zkušebního trnu a polohou kontrolního trnu. Posuvná čelist pro upnutí vzorku měřeného materiálu je opatřena třmenovými nástavci, jež jsou uzpůsobeny pro uložení v okách upravených na pístnicích upínacích tlakových válců. Vynález se používá pro klasifikaci materiálů.The invention relates to a device for measuring stress and deformation in flat flexible materials, especially leather, consisting of a force piston and a reference body with a test mandrel for sensing stress in a sample of the measured material, clamped in the jaws under a device for sensing the displacement of the force piston. The essence of the invention lies in the fact that the reference body is provided with a control mandrel, the front surface of which is at the level of the top of the test mandrel, above which the device for sensing the displacement of the force piston is arranged in an arm, which is mounted in a frame so as to pivot in a horizontal plane between the position of the test mandrel and the position of the control mandrel. The sliding jaw for clamping the sample of the measured material is provided with yoke extensions, which are adapted to be placed in the eyes arranged on the piston rods of the clamping pressure cylinders. The invention is used for classifying materials.

Description

Vynález se týká zařízení k měření napětí a deformací v plochých ohebných materiálech, zejména v usních, sestávající ze silového pístu a referečního tělesa se zkušebním trnem pro snímání napětí ve vzorku měřeného materiálu, upnutého v čelistech pod ústrojím pro snímání posuvu silového pístu.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a device for measuring stresses and deformations in flat flexible materials, in particular leather, comprising a power piston and a reference body with a test mandrel for sensing stress in a sample of material to be clamped in the jaws.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že referenční těleso je opatřeno kontrolním trnem, jehož čelní plocha je v úrovni vrcholu zkušebního trnu, nad nímž je ústrojí pro snímání posuvu silového pístu upraveno v rameni, které je v rámu uloženo výkyvně ve vodorovné rovině mezi polohou zkušebního trnu a polohou kontrolního trnu. Posuvná čelist pro upnutí vzorku měřeného materiálu je opatřena třmenovými nástavci, jež jsou uzpůsobeny pro uložení v okách upravených na pístnicích upínacích tlakových válců.SUMMARY OF THE INVENTION The reference body is provided with a control mandrel, the front surface of which is at the top of the test mandrel, over which the force piston displacement sensing device is provided in an arm which is pivoted in the frame horizontally between the test mandrel position. and the position of the control mandrel. The sliding jaw for clamping the sample of the measured material is provided with yoke extensions, which are adapted to be accommodated in the eyes provided on the piston rods of the clamping pressure cylinders.

Vynález se používá pro klasifikaci materiálů.The invention is used to classify materials.

QQ

Obr, IFIG

Vynález se týká zařízení k měření napětí a deformací v plochých ohebných materiálech, zejména v usních, sestávající ze silového pístu a referenčního tělesa se zkušebním trnem pro snímání napětí ve vzorku měřeného materiálu, upnutého v čelistech pod ústrojím pro snímání posuvu silového pístu.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a device for measuring stresses and deformations in flat flexible materials, in particular leather, comprising a power piston and a reference body with a test mandrel for sensing stress in a sample of the material to be clamped in the jaws.

Ploché ohebné materiály, např. usně, plastické fólie, textil, apod. v průběhu dalšího zpracování podléhají různému kombinovanému namáhání, jehož hlavní příčinou je tahové napětí. Aby bylo možné tyto materiály ještě před zpracováním správně klasifikovat s ohledem na to, jak jsou schopné tomuto namáhání vzdorovat, provádějí se různá laboratorní měření napětí a jím způsobených deformací.Flat flexible materials, such as leather, plastic foil, textiles, etc., are subject to different combined stresses during further processing, the main cause of which is tensile stress. In order to be able to properly classify these materials prior to processing with respect to their ability to withstand this stress, various laboratory measurements of stresses and deformations caused by them are made.

Jsou známá různá zařízení k měření napětí a deformací, která jsou uzpůsobena pouze ke snímání délky posuvu zkušebního trnu. Takto získané hodnoty jsou dostačující pro hodnocení trojrozměrné deformace vzorku měřeného materiálu, avšak nelze z nich např. určit, jak se působením posouvajícího se zkušebního trnu postupně mění tloušťka vzorku měřeného materiálu. Hodnocení těchto tloušťkových změn je přitom velmi důležité např. u přírodních i syntetických usní, u nichž je trojrozměrná deformace při určité změně tloušťky současně provázena velmi nežádoucí změnou v povrchové úpravě, tj. vznikem tzv. pomerančového efektu.Various stress and strain measuring devices are known which are adapted solely to sense the length of travel of the test mandrel. The values thus obtained are sufficient to evaluate the three-dimensional deformation of the sample of the material to be measured, but it is not possible, for example, to determine how the thickness of the sample of the material to be measured gradually changes by the shifting test mandrel. The evaluation of these thickness changes is very important, for example, in both natural and synthetic leather, where the three-dimensional deformation at a certain thickness change is accompanied by a very undesirable change in the surface treatment, ie the so-called orange effect.

Ke snímání délky posuvu zkušebního trnu se u známých zařízení vesměs používají indukční snímače, jež převádějí polohové změny snímacího prstu na změny elektrického napětí. Nevýhodou těchto indukčních snímačů je to, že mezi změnami délkových hodnot posuvu snímacího prstu a změnami elektrického napětí je nelineární závislost. Z toho vyplývá složité cejchování stupnice pro odečítání hodnot posuvu zkušebního trnu. Pokud by se mělo na výstup takového snímacího ústrojí připojit grafické nebo číslicové vyhodnocovací ústrojí, vyžadovalo by to zvláštní složité úpravy převodníku.Indeed, in known devices, inductive sensors are used to sense the length of travel of the test mandrel, which converts the position changes of the finger to changes in the voltage. A disadvantage of these inductive transducers is that there is a non-linear dependence between changes in the length values of the slide finger shift and changes in electrical voltage. This results in a complicated calibration of the scale for reading the test pin displacement values. If a graphical or digital evaluation device were to be connected to the output of such a sensing device, this would require particularly complicated converter modifications.

U známých zařízení se vzorek měřeného materiálu upíná ručně, např. pomocí šroubů. Toto řešení je nevýhodné zejména tím, že prakticky nelze kontrolovat velikost svírací síly v čelistech. Nestejnoměrné upnutí pak zkresluje výsledky měření u jednotlivých vzorků měřeného materiálu. Další nevýhodou tohoto řešení je to, že upínání vzorků měřeného materiálu je velmi pracné a zdlouhavé.In known devices, the sample material to be measured is clamped manually, for example by means of screws. This solution is particularly disadvantageous in that it is practically impossible to control the amount of clamping force in the jaws. Uneven clamping then distorts the measurement results of individual samples of the measured material. Another disadvantage of this solution is that clamping of samples of measured material is very laborious and time consuming.

Známá zařízení jsou dále uzpůsobena pro konstantní hodnotu posuvu zkušebního· trnu. Takové uspořádání neumožňuje napr. provádět hodnocení změn lícové úpravy při různém posuvu zkušebního trnu, případně zjišťovat kritickou hodnotu posuvu zkušebního trnu (a tedy i kritickou hodnotu napětí), při které dochází ke vzniku určitých poškození lícové úpravy nebo celé struktury vzorku měřeného materiálu.The known devices are further adapted to a constant displacement value of the test mandrel. Such an arrangement does not allow, for example, to assess the variation of the face treatment at different test mandrel displacement, or to determine the critical value of the test mandrel displacement (and hence the critical stress value) at which certain damage to the face treatment or the entire sample structure is measured.

Uvedené nevýhody odstraňuje zařízení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že referenční těleso je opatřeno kontrolním trnem, jehož čelní plocha je v úrovni vrcholu zkušebního trnu, nad nímž je ústrojí pro snímání posuvu silového pístu upraveno v rameni, které je v rámu uloženo výkyvné ve vodorovné rovině mezi polohou zkušebního trnu a polohou kontrolního trnu a posuvná čelist pro upnutí vzorku měřeného materiálu je opatřena třmenovými nástavci, jež jsou uzpůsobeny pro uložení v okách upravených na pístnicích upínacích tlakových válců.The above-mentioned disadvantages are eliminated by the device according to the invention, characterized in that the reference body is provided with a control mandrel, the front surface of which is at the top of the test mandrel, above which the force piston displacement sensing device is arranged in an arm which is pivoted in the frame. in the horizontal plane between the position of the test mandrel and the position of the control mandrel and the slide for clamping the sample of the material to be measured is provided with yoke extensions which are adapted to be accommodated in the eyes provided on the piston rods of the clamping pressure cylinders.

Ostrojí pro snímání posuvu silového pístu sestává z otočného potenciometru, jehož pastorek je v záběru se snímacím prstem.The force sensing displacement mechanism comprises a rotary potentiometer whose pinion engages the sensing finger.

Silový píst je na spodní části, vyčnělé z hlavního tlakového válce, opatřen závitem, na němž je našroubována matice, která je uložena v náboji hnaného ozubeného kola, jenž je přes hnací ozubené kolo spojeno s hřídelem, na kterém je upevněno ruční kolo s noniovou stupnicí.The power piston on the lower part protruding from the main pressure cylinder is threaded on which is screwed nut, which is mounted in the hub of the driven gear, which is connected via the drive gear to the shaft, on which the handwheel with a vernier scale is fastened .

Vyšší technický účinek zařízení podle vynálezu spočívá v tom, že ústrojím pro snímání posuvu silového pístu lze rovněž snímat polohu čelní plochy kontrolního trnu a z obou získaných hodnot lze pak určit změnu tloušťky vzorku měřeného materiálu. Závislost mezi snímanými změnami délkových hodnot v daném rozsahu posuvu snímacího prstu a změnami elektrického napětí je u otočného potenciometru lineární, z čehož vyplývá jednoduché cejchování měřicích stupnic, případně jednoduché provedení převodníku číslicového nebo grafického vyhodnocovacího ústrojí. Uspořádání závitové části silového pístu v matici náboje ozubeného kola, jež je převodem napojeno na ruční kolo, umožňuje velmi jednoduché a přesné nastavení potřebné hodnoty celkového pracovního posuvu silového pístu. Posuvná čelist, jež je třmenovými oky napojena na pístnice upínacích tlakových válců, umožňuje velmi rychlé upínání a uvolňování vzorků měřeného materiálu. Svírací síla v čelistech, vyvozovaná upínacími tlakovými válci je předem nastavitelná a kontrolovatelná v obvodu zapojení tlakového média. Tím se vylučují chyby měření způsobované upínáním jednotlivých vzorků měřeného materiálu různou svírací silou.A higher technical effect of the device according to the invention is that the force piston displacement sensing device can also detect the position of the front face of the inspection mandrel, and from both obtained values the variation in the sample thickness of the measured material can be determined. The dependence between sensed changes of length values in a given range of the scanning finger shift and changes of electric voltage is linear at the rotary potentiometer, which results in simple calibration of measuring scales or simple design of converter of digital or graphic evaluation device. The arrangement of the threaded portion of the power piston in the gear hub nut, which is coupled to the handwheel, allows a very simple and precise adjustment of the required value of the total working displacement of the power piston. The sliding jaw, which is connected to the piston rods of the clamping pressure cylinders by means of the yoke eyes, enables very fast clamping and release of samples of the measured material. The clamping force in the jaws exerted by the clamping pressure rollers is preset and controllable in the circuit of the pressure medium circuit. This avoids measurement errors due to the clamping of individual samples of the measured material with different clamping forces.

Příklad provedení zařízení podle vynálezu je schematicky zobrazen na výkresech, kde značí obr. 1 nárys ústrojí pro snímání posuvu silového pístu se svislým řezem uložením snímacího prstu a s částečným svislým řezem uložením zkušebního trnu a obr. 2 částečný svislý řez upínacím tlakovým válcem a uložením silového pístu.1 is a front elevational view of a force piston displacement sensing device with a vertical cross section of a sensing finger bearing and a partial vertical cross section of a test mandrel bearing; and FIG. 2 is a partial vertical cross section of a clamping pressure cylinder and a power piston bearing; .

Ke stolové desce 11 (obr. 2) rámu 1 je upevněn blok 12, v jehož střední části je upraven hlavní tlakový válec 2, v němž je svisle posuvně uložen silový píst 21. O si215544 lový píst 21 se opírá referenční těleso 22 s tenzometrickými čidly 23, jež jsou zapojeny do neznázorněného můstkového obvodu, jehož výstup je napojen na neznázorněné alfanumerické vyhodnocovací ústrojí. Referenční těleso 22 je uloženo ve válcovém nástavci 13 bloku 12, přičemž na horním okraji válcového nástavce 13 je upravena pevná čelist 14. Mezi pevnou čelistí 14 a posuvnou čelistí 3 je upnut vzorek m měřeného materiálu. Posuvná čelist 3 je opatřena třmenovými nástavci 31, jež jsou uzpůsobeny pro uložení v okách 32, upravených na pístnicích 33 upínacích tlakových válců 34. Upínací tlakové válce 34 jsou upraveny po stranách hlavního tlakového válce 2 v bloku 12.A block 12 is fastened to the table plate 11 (FIG. 2) of the frame 1, in the central part of which there is a main pressure cylinder 2, in which the power piston 21 is vertically displaceably mounted. The reference piston 21 with strain gauges 23, which are connected to a bridge circuit (not shown), the output of which is connected to an alphanumeric evaluation device (not shown). The reference body 22 is housed in the cylindrical extension 13 of the block 12, wherein a fixed jaw 14 is provided at the upper edge of the cylindrical extension 13. A sample m of the material to be measured is clamped between the fixed jaw 14 and the sliding jaw 3. The sliding jaw 3 is provided with yoke extensions 31 which are adapted to be received in stitches 32 provided on the piston rods 33 of the clamping pressure cylinders 34. The clamping pressure cylinders 34 are provided on the sides of the main pressure cylinder 2 in the block 12.

K referenčnímu tělesu 22 je upevněn držák 25, jenž nese kontrolní trn 26, který je výškově nastaven a zajištěn tak, že jeho čelní plocha je v úrovni vrcholu zkušebního trnu 24. Při měření je tak vždy mezi čelní plochou kontrolního trnu 26 a vrchní plochou vzorku m měřeného materiálu výškový rozdíl t, který se rovná okamžité tloušťce vzorku m měřeného materiálu. Na stolové desce 11 je uloženo rameno 4, na němž je upraveno ústrojí 41 pro snímání posuvu silového pístu 21, které sestává z otočného potenciometru 42, jehož pastorek 43 je v záběru s hřebenovou částí 45 snímacího prstu 44. Otočný potenciometr 42 je svým výstupem 46 napojen na neznázorněné alfanumerické vyhodnocovací ústrojí. Rameno 4 je výkyvné ve vodorovné rovině mezi polohou zkušebního trnu 24 a polohou kontrolního trnu 26.Attached to the reference body 22 is a holder 25 that carries a control mandrel 26, which is height-adjusted and secured so that its front surface is at the top of the test mandrel 24. When measuring, it is always between the front surface of the control mandrel 26 and the top surface of the specimen. m of the measured material height difference t, which is equal to the instantaneous thickness of the sample m of the measured material. On the table 11 is mounted an arm 4, on which a displacement sensing device 41 is provided, which consists of a rotary potentiometer 42, whose pinion 43 engages the ridge portion 45 of the scanning finger 44. The rotary potentiometer 42 is output 46 connected to an alphanumeric evaluation device (not shown). The arm 4 is pivotable in a horizontal plane between the position of the test mandrel 24 and the position of the control mandrel 26.

Silový píst 21 je na spodní části, která vyčnívá z hlavního tlakového válce 2, opatřen závitem 27, na němž je našroubována matice 5. Matice 5 je svisle posuvně uložena v náboji 52 hnaného ozubeného kola 51, jež je přes hnací ozubené kolo 53 spojeno s hřídelem 54. Na hřídeli 54 je upevněno ruční kolo 55 s noniovou stupnicí 56. Činnost zařízení.The power piston 21 has a thread 27 on the lower part which protrudes from the main pressure cylinder 2, on which the nut 5 is screwed. The nut 5 is vertically displaceably received in the hub 52 of the driven gear 51, which is connected to the drive gear 53 A handwheel 55 with a vernier scale 56 is mounted on the shaft 54. Operation of the device.

Obsluhující pracovník uloží vzorek m měřeného materiálu obvodem na pevnou čelist 14 a do ok 32 vsune třmenové nástavce 31 posuvné čelisti 3. Působením upínacích tlakových válců 34 se pak pístnice 33 posunou směrem dolů a oka 32 tak přitlačí posuvnou čelist 3 proti pevné čelisti 14, čímž se vzorek m měřeného materiálu po obvodě pevně sevře. Svírací síla je přitom dána tlakem média a rozměry upínacích válců a je proto naprosto stejná při upnutí všech zkoušených vzorků m měřeného materiálu. Podle druhu měřených materiálů lze přitom v určitém rozsahu tuto svírací sílu regulovat, např. škrticím ventilem. Pak se působením hlavního tlakového válce 2 začne vysouvat silový píst 21 s referenčním tělesem 22 a zkušebním trnem 24 proti upnutému vzorku m měřeného materiálu, který se začne deformovat podle tvaru funkční části zkušebního trnu 24. Napěťové změny v referenčním tělese 22 se přitom přenášejí na tenzometrická čidla 23, jež úměrně s těmito změnami mění svůj elektrický odpor a ten je dále vyhodnocován ve formě změn eelektrického napětí v neznázorněném můst. kovém obvodu. Výstupem můstkového obvodu se dostávají informace o změnách elektrického napětí do alfanumerického vyhodnocovacího ústrojí, které je graficky a číselně průběžně vyjadřuje jako hodnoty tahového napětí ve vzorku m měřeného materiálu. Při tomto výsuvném pohybu zkušebního trnu 24 se samočinně vysouvá snímací prst 44, který tak přes pastorek 43 otáčí otočným potenciometrem 42. Změny posuvu snímacího prstu jsou pak z výstupu 46 otočného potenciometru 42 převáděny jako změny elektrického napětí do neznázorněného alfanumerického vyhodnocovacího ústrojí, které je graficky a číselně průběžně vyjadřuje opět jako délkové hodnoty, jež jsou současně mírou trojrozměrné deformace vzorku m měřeného materiálu. Tak se průběžně vytváří záznam závislosti deformace na tahovém napětí ve formě grafu v souřadnicích x, y. Navíc lze měřené hodnoty kontrolně odečítat na číslicovém displeji.The operator puts a sample of the material to be measured circumferentially onto the fixed jaw 14 and slips the caliper extensions 31 of the sliding jaw 3 into the eyes 32. The clamping cylinders 34 then move the piston rods downwards and press the sliding jaw 3 against the fixed jaw 14 the sample m of the material to be measured is clamped firmly around the circumference. The clamping force is determined by the medium pressure and the dimensions of the clamping rollers and is therefore exactly the same when clamping all the specimens to be measured. Depending on the material to be measured, this clamping force can be controlled to a certain extent, for example by means of a throttle valve. Then, under the action of the master cylinder 2, the power piston 21 with the reference body 22 and the test mandrel 24 protrudes against the clamped sample m of the measured material, which begins to deform according to the shape of the functional part of the test mandrel 24. sensor 23, which changes its electrical resistance in proportion to these changes, and this is further evaluated in the form of changes in the electric voltage in the bridge (not shown). circuit. The output of the bridge circuit receives information about changes in electrical voltage into the alphanumeric evaluation device, which graphically and numerically continuously expresses them as tensile stress values in the sample m of the measured material. During this retractable movement of the test pin 24, the sensing finger 44 extends automatically, rotating the rotary potentiometer 42 over the pinion 43. and numerically continuously expresses again as length values which are at the same time a measure of the three-dimensional deformation of the sample m of the measured material. In this way, a record of the deformation dependence on tensile stress is continuously created in the form of a graph in the x, y coordinates. In addition, the measured values can be read on the digital display.

Pro některé druhy zkoušek plochých ohebných materiálů je potřebné zjistit změnu tloušťky vzorku m měřeného materiálu při určitém tahovém napětí. Pro tento účel se ručním kolem 55 předem nastaví maximální hodnota posuvu silového pístu 21. Otáčením ručního kola 55 se podle potřeby zašroubuje a výškově posune matice 5, jejíž vrchní plocha určí polohu horní úvratě silového pístu 21. Nastavená hodnota se přitom kontroluje na noniové stupnici 56. Při těchto zkouškách se pak silový píst 21 zastaví při nastavené hodnotě posuvu, která odpovídá určitému tahovému napětí vzorku m měřeného materiálu. V této poloze se přes otočný potenciometr 42 zaznamená maximální výšková hodnota vrchní plochy vzorku m měřeného materiálu. Pak se rameno 4 vodorovně vykývne tak, že snímací prst 44 otočného potenciometru 42 se nachází nad kontrolním trnem 26. Ručním posuvem snímacího prstu 44 se pak zaznamená výšková hodnota čelní plochy kontrolního trnu 26 a z naměřených hodnot se vypočte výškový rozdíl t, jenž současně udává okamžitou tloušťku vzorku m měřeného materiálu.For some types of testing of flat flexible materials it is necessary to determine the change in the sample thickness m of the measured material at a certain tensile stress. For this purpose, the maximum displacement of the power piston 21 is preset by handwheel 55. By turning the handwheel 55, the nut 5 is screwed in and height shifted as required, the upper surface of which determines the position of the top dead center of the power piston 21. In these tests, the force piston 21 is then stopped at a set displacement value corresponding to a certain tensile stress of the sample m of the material to be measured. In this position the maximum height of the sample surface m of the material to be measured is recorded via the rotary potentiometer 42. Then the arm 4 is swiveled horizontally so that the scanning finger 44 of the rotary potentiometer 42 is located above the control mandrel 26. By manually moving the scanning finger 44, the height value of the front face of the control mandrel 26 is recorded and the height difference t is calculated. sample thickness m of the measured material.

Zařízeni podle vynálezu lze využít k měření naptěí a deformací u ohebných materiálů, jako usní, pryží, plastických fólií, textilu, apod.The device according to the invention can be used to measure voltage and deformation of flexible materials such as leather, rubber, plastic foils, textiles, and the like.

Claims

SUBJECT

An apparatus for measuring stresses and deflections in flat flexible materials, in particular leather, comprising a power piston and a reference body with a test mandrel for sensing a tension in a sample of the material to be clamped in the jaws below the force piston displacement sensing device; The reference body (22) is provided with a control mandrel (26), the front surface of which is at the level of the top of the test mandrel (24), over which the force piston displacement sensing means (41) is provided in the arm (4). the frame (1) is mounted pivotable in a horizontal plane between the position of the test mandrel (24) and the position of the control mandrel (26) and the slide (3) for clamping the sample material is provided with yoke extensions (31) in the eyes (32) provided on the piston rods (33) of the clamping pressure cylinders (34).

Device according to claim 1, characterized in that the displacement sensing device (41) comprises a rotary potentiometer (42) whose pinion (43) engages the sensing finger (44).

Device according to claim 1, characterized in that the power piston (21) is provided with a thread (27) on the lower part protruding from the main pressure cylinder (2), on which the nut (5), which is mounted in a hub (52) of the driven gear (51) which is connected via a drive gear (53) to a shaft (54) on which a handwheel (55) with a vernier scale (56) is mounted.

2 sheets of drawings