DE1015241B - Verfahren und Vorrichtung zum Messen von Fadenspannungen und Fadendehnungen, insbesondere zum Ermitteln des Spannungs-Dehnungs-Zusammenhanges bei textilen Fasern oder Faeden - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Messen von Fadenspannungen und Fadendehnungen, insbesondere zum Ermitteln des Spannungs-Dehnungs-Zusammenhanges bei textilen Fasern oder Fäden Eine sehr wesentliche Eigenschaft der textilen Fasern und Fäden ist ihre Dehnung bei an dem Faden angreifender Kraft bzw. beim Spannen des Fadens. Fast bei jedem Verarbeitungsvorgang werden die Fasern bzw. Fäden mit einer gewissen Spannung durch ein Gerät über Rollen, Fadenführer u. dgl. geführt. Eine genaue Kenntnis des Spannungs-Dehnungs-Zusammenhanges der Fäden ist daher in vielen Fällen von entscheidender Wichtigkeit.
• In Anlehnung an die Bestimmung der Bruchdehnung, die häufig mittels einer mechanisch arbeitenden Waage bestimmt wird, sind für die Messung der Dehnung in Abhängigkeit von Spannungen, die wesentlich unterhalb der Bruchbeanspruchung liegen, Geräte konstruiert worden, die ebenfalls auf dem Prinzip der mechanischen Waage beruhen. Bei diesen Geräten wird der Faden zwischen zwei Klemmen eingespannt, von denen die eine festgehalten und die Bewegung der anderen über ein mechanisches, mit entsprechenden Belastungsgewichten versehenes Hebelsystem auf eine Schreib- oder Anzeigevorrichtung weitergeleitet wird.
• Bei den verwickelten Dehnungsvorgängen von textilen Fasern und Fäden, die teils elastischer, teils unelastischer Natur sind, spielt die Tätigkeit der bewegten mechanischen Massen eine entscheidende Rolle.
• Die mit den bekannten Einrichtungen erzielbaren Meßergebnisse sind daher in hohem Maße von dem jeweils verwendeten Gerät abhängig. Das bedeutet, daß man mit Geräten unterschiedlicher Bauart für den gleichen Faden durchaus voneinander abweichende Spannungs-Dehnungs-Diagramme erhält. Das liegt vornehmlich daran, daß bei der veränderlichen Dehnungsgeschwindigkeit die Beschleunignngen der unterschiedlich großen trägen Massen sich jeweils verschieden auswirken.
• Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Meßverfahren sowie eine Einrichtung zu schaffen, die eine trägheitslose Bestimmung des Spannungs-Dehnungs-Verlaufes bei Fäden od. dgl., insbesondere bei textilen Fäden oder Fasern, ermöglichen.
• Ausgehend von der Erkenntnis, daß sich der elektrische Widerstand eines Leiters mit seiner Länge ändert, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die Fadenspannung und (oder) die Fadendehnung durch Messen des jeweiligen elektrischen Widerstandes eines in Abhängigkeit von der jeweiligen Fadenspannung bzw. Fadendehnung verschieden gelängten elektri schein Leiters zu bestimmen. Vorteilhafterweise wird dazu erfindungsgemäß die Fadenspannung bzw. die Fadendehnung auf eine Blattfeder übertragen, deren durch die jeweilige Fadenspannung bzw. Fadendehnung hervorgerufene Durchbiegung in an sich bekannter Weise zum Längen des auf der Blattfeder angeordneten elektrischen Leiters und damit zu dessen Widerstandsänderung benutzt wird. Derartige als »Dehnungsmeßstreifen« bekanntgewordene Leiteranordnungen sind bisher nur zur Spannungs- und Dehnungsmessung solcher Bauteile und Körper verwendet worden, auf denen die Meßstreifen unmittelbar befestigt werden können. Demgegenüber handelt es sich bei dem Verfahren nach der Erfindung um die Spannungs- bzw. Dehnungsmessung von Fäden, insbesondere Textilfäden, die sich der unmittelbaren Anwendung von Dehnungsmeßstreifen entziehen und bei denen die Messung mittelbar über die zugleich der Fadenaufhängung dienende Blattfeder vorgenommen werden kann.
• Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können die Fadenspannung sowie die dadurch bedingte Dehnung des Fadens durch die gleichzeitige Widerstandsmessung zweier sich unter dem Einfluß der jeweils angreifenden Fadenspannung und Fadendehnung unabhängig voneinander längender elektrischer Leiter bestimmt werden. Die dabei ermittelten, paarweise zusammengehörigen Meßwerte können in bei der Spannungs- und Dehnungsmessung bekannter Weise in einem gemeinsamen, entsprechend geeichten Meß-oder Registrierin strument, vorzugsweise in einem Kathodenstrahloszillographen, laufend zur Anzeige gebracht bzw. dort photographiert werden.
• Eine zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung geeignete Meßvorrichtung sei an einem in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert.
• Danach besteht die Meßvorrichtung erfindungsgemäß im wesentlichen aus zwei mit ausreichendem Abstand übereinander angeordneten, einseitig ortsfest eingespannten Blattfedern 1, 2, die an ihren freien Enden Klemmen 3, 4 zum Ein.spannen des zu untersuchenden Fadens 5 aufweisen und mit je einem außerhalb ihrer neutralen Faser befestigten elektrischen Leiter 6 bzw. 7 versehen sind, der in eine seine Widerstandsmessung ermöglichende Brücken- oder entsprechend andere Schaltung 8 bzw. 9 eingebaut ist.
• Am unteren Ende des Fadens 5 angreifende Gewichte 10, periodische Belastungen usw. rufen in dem die eigentliche Meßstrecke bildenden Fadenabschnitt I eine bestimmte Spannung sowie Dehnung des Fadens hervor.
• Die die Messung der Fadenspannung mit Hilfe der elektrischen Meßeinrichtung 6, 8 ermöglichende Blattfeder 1 hat vorteilhafterweise erfindungsgemäß ein wesentlich größeres Biegewiderstandsmoment als die Blattfeder 2, die zusammen mit der Meßeinrichtung 7, 9 zur Ermittlung der Fadendehnung dient. Dadurch wird nämlich erreicht, daß die Ausschlagweite bzw. die Biegung der Blattfeder 1, d. h. deren Abweichung gegenüber der gestrichelten Ausgangslage, bei den in Frage kommenden Belastungen verschwindend klein gegenüber dem Dehnungszuwachs dl des zu untersuchenden Materials ist. Die Durchbiegung der Blattfeder 2, die gegebenenfalls, insbesondere bei größeren j1 in Kombination etwa mit einer Spiralfeder 11 mit großem Dehnungsbereich verwendet wird, entspricht dann also praktisch, gegebenenfalls bei Kombination der Blattfeder 2 mit weiteren Federelementen, bis auf einen bestimmten Faktor der Dehnung dl, die damit unmittelbar von der Meßeinrichtung 7, 9 angezeigt werden kann.
• Eine besonders vorteilhafte Meßanordnung ergibt sich, wenn die beiden vorzugsweise zu einer oder mehreren Schleifen auf den Blattfedern verlegten Meßleiter 6, 7 so geschaltet werden, daß ihre die jeweilige Fadenspannung bzw. Fadendehnung anzeigenden Widerstands werte in einem gemeinsamen, entsprechend ausgebildeten Meß- oder Registriergerät unmittelbar als Kurvenpunkte des aufzunehmenden Spannungs-Dehnungs-Di.agramms aufgezeichnet werden. Das läßt sich beispielsweise dadurch ermöglichen, daß die Verzweigungspunkte 8', 8" bzw. 9', 9" an geeignet ausgebildete Systeme von Sp iegelgalvanometern oder Schleifenoszillographen oder an die eine oder andere von zwei um 900 gegeneinander versetzten Ablenkplatten eines Kathodenstrahloszillographen angelegt werden, so daß bei entsprechender Eichung des Oszillographen bzw. der elektrischen Übertragungsmittel auf dem Leuchtschirm des Oszillographen die einzelnen, den Spannungs-Dehnungs-Zusammenhang wiedergebenden Kurvenpunkte erscheinen, wo sie gegebenenfalls auf einer photographischen Platte festgehalten werden können.
• Die Erfindung ist nicht auf die Messung von Spannungen und Dehnungen textiler Fasern beschränkt.
• Vielmehr läßt sie sich in gleicher vorteilhafter Weise auch zur Bestimmung des Spannungs-Dehnungs-Zusammenhanges bei anderen Werkstoffen, wie beispielsweise zu Elastizitätsuntersuchungen von Drähten od. dgl., heranziehen. Dabei versteht es sich voll selbst, daß nach dem Verfahren der Erfindung nicht nur Zug- bzw. Druckspannungen oder Dehnungen, sondern auch Kräfte beliebiger Art gemessen werden können.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜcHE: 1. Verfahren zum Messen von Fadenspannungen und Fadendehnungen, insbesondere zum Ermitteln des Spannungs-Dehnungs-Zusammenhanges bei textilen Fasern oder Fäden, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenspannung und (oder) die Fadendehnung durch Messen des jeweiligen elektrischen Widerstandes eines in Abhängigkeit von. der jeweiligen Fadenspannung bzw. Fadendehnung verschieden gelängten elektrischen Leiters bestimmt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenspannung bzw. die Fadendehnung auf eine Blattfeder übertragen wird, deren durch die jeweilige Fadenspannung bzw.

   Fadendehnung hervorgerufene Durchbiegung in an sich bekannter Weise zum Längen des auf der Blattfeder angeordneten elektrischen Leiters und damit zu dessen Widerstandsänderung benutzt wird.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenspannung und die dadurch hervorgerufene Fadendehnung durch die gleichzeitige Widerstandsmessung zweier sich unter dem Einfluß der jeweils angreifenden Fadenspannung und Fadendehnung unabhängig voneinander längender elektrischer Leiter bestimmt werden und daß die dabei ermittelten, paarweise zusammengehörigen Meßwerte in bei der Spannungs-und Dehnungsmessung bekannter Weise in einem entsprechend geeichten Meß- oder Registrierinstrument, beispielsweise in einem Kathodenoszillographen, angezeigt und gegebenenfalls auf einer photographischen Platte festgehalten werden.
4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge-I;emlzeichnet, daß zwei mit ausreichendem Abstand übereinander angeordnete, einseitig ortsfest eingespannte Blattfedern (1, 2) oder Federkombinationen von vorzugsweise unterschiedlichem Biegewiderstandsmoment vorgesehen sind, die an ihren freien Enden Klemmen (3, 4) zum Einspannen des zu untersuchenden Fadens (5) aufweisen und mit je einem außerhalb ihrer neutralen Faser befestigten elektrischen Leiter (6 bzw. 7) versehen sind, der in eine seine Widerstandsmessung ermöglichende Schaltung (8 bzw. 9) eingebaut ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Biegewiderstandsmoment der oberen, zur Messung der Fadenspannung bestimmten Feder (1) wesentlich größer ist als das der unteren, der Dehnungsmessung dienenden Feder (2) bzw. Federkombination (2, 11).

   In Betracht gezogene Druckschriften: VDI-Zeitschrift, Bd. 92, 1950, Nr. 4, S. 89 bis 94.