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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ermitteln der Seitensteifigkeit von Antriebsketten, insbesondere rückensteife Ketten, sowie ein Verfahren zum Ermitteln der Seitensteifigkeit einer Antriebskette.
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Die Seitensteifigkeit einer Antriebskette hängt von vielen Faktoren ab. Besondere Bedeutung hat die Seitensteifigkeit insbesondere bei rückensteifen Ketten, weil diese zumindest in eine Richtung eine Schubkraft aufbringen müssen. Derartige rückensteife Ketten werden z. B. bei Torantrieben, Kippfenstern etc. verwendet. Je nach Anwendungsgebiet können z. B. rückensteife Ketten eine definierte Seitenflexibilität aufweisen. Es können mit konventionellen Methoden keine aussagefähigen, von anderen in der Antriebskette vorherrschenden Eigenschaften unabhängige Messung durchgeführt werden. Dieses Problem stellt sich insbesondere, wenn die Antriebsketten seitlich sehr flexibel sind.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum vergleichbaren und nachvollziehbaren Ermitteln der Seitensteifigkeit von Antriebsketten bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird bei einer entsprechenden Vorrichtung dadurch gelöst, dass diese eine erste Haltevorrichtung zum Anbringen eines ersten Messabschnittsendes einer Antriebskette, eine Säule zum Herumwickeln eines Messabschnitts der Antriebskette, einen entlang der Säule verfahrbar angeordneten Führungsschlitten, und eine zweite, am Führungsschlitten angeordnete Haltevorrichtung zum Anbringen eines zweiten Messabschnittsendes der um die Säule herumgewickelten Antriebskette und zum Aufbringen einer Seitensteifigkeitsprüfkraft auf den Messabschnitt der Antriebskette aufweist. Die Erfinder haben nämlich erkannt, dass die die Seitensteifigkeit beeinflussenden Faktoren, insbesondere bei rückensteifen Ketten, dann am wenigstens von zusätzlichen Gegebenheiten beeinflusst werden, wenn die Antriebskette beim Ermittlungsvorgang in einen gekrümmten Zustand (Herumwickeln um die Säule) überführt wird. Hierbei kann die Länge des Messabschnitts beliebig gewählt werden, so dass auch ein Herumwickeln um nur wenige Winkelgrade u. U. ausreichen kann. Hierzu bedarf es in aller Regel vorab einer genauen Festlegung der Ermittlungsbedingungen für einen bestimmten Kettentyp, so dass Seitensteifigkeiten ein und desselben Kettentyps miteinander vergleichbar werden. Meist wird das zu überprüfende Kettenstück im Wesentlichen eine Länge haben, die der Länge des Messabschnittes entspricht, so dass die jeweiligen Enden des Kettenstücks als Messabschnittsenden an den entsprechenden Haltevorrichtungen angebracht werden können. Mittels des Führungsschlittens lässt sich dann in gewünschter Weise eine Seitensteifigkeitsprüfkraft aufbringen. Dieses kann in unterschiedlicher Weise erfolgen, z. B. durch Schwerkrafteinwirkung oder anderweitige Kraftaufbringung am Führungsschlitten, solange nachvollziehbare und reproduzierbare Prüf- bzw. Ermittlungskriterien vorliegen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird insbesondere darauf geachtet, dass die Säule einen Wickelradius in Abhängigkeit der zu prüfenden Antriebskette derart aufweist, dass ein stirnseitiges Anliegen von benachbarten Außen- und/oder Innenlaschen der Kettenglieder vermieden ist. Diese Vorgabe ist besonders wichtig für rückensteife Ketten, bei denen ab einer bestimmten, zumeist gestreckten Stellung der Kette, ein Anliegen der Stirnseiten bestimmter Laschen erfolgt, um die Rückensteifigkeit herzustellen. Sofern die Kette eine Überhöhung aufweist, kann die Kette dabei immer noch eine Krümmung aufweisen. Aufgrund des Herumwickelns um die Säule soll dieser stirnseitige Kontakt möglichst vollständig aufgehoben werden, damit Kontakteinflüsse dieser Laschen verhindert sind. Bei der Seitensteifigkeit kommt es nämlich hauptsächlich auf das Spiel der Kettengelenke an, bei einem Kontakt der Stirnseiten der entsprechenden Laschen würde sich nämlich eine Erhöhung der Seitenstabilität der Antriebskette ergeben, so dass Unterschiede in der Seitensteifigkeit von vergleichbaren Kettentypen weit weniger gut herauszufinden sind.
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Bevorzugt kann hierzu die Seitensteifigkeit von einer rückensteifen Antriebskette mit einem Versteifungsradius R ermittelt werden, wenn gemäß einer Variante die Säule einen Wickelradius von < 0,5 × R, bevorzugt < 0,2 × R, aufweist. Unter Versteifungsradius R ist hier der Radius des Rückenbogens (gilt für Ketten mit Überhöhung und Durchhang) bei versteifter Antriebskette gemeint. Sofern eine Kette verwendet wird, bei der der Versteifungsradius gegen ∞ (gerade Kette) geht, soll als maximaler Grenzwert für diese Betrachtung R = 2000 mm, bevorzugt 1500 mm, angenommen werden. Der Wickelradius ist auf jeden Fall größer als Null und sollte so ausgelegt sein, dass in Abhängigkeit der Seitenflexibilität der zu prüfenden Kette keine Kollision beim Herumwickeln entsteht.
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Am Besten eignet sich gemäß einer Variante eine Querschnittsform, bei der die Säule zylindrisch ausgestaltet ist. Hierdurch lassen sich auch Reibungseinflüsse, die von der Säule ausgehen könnten, im Wesentlichen minimieren.
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Bei einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Führungsschlitten die Säule umgreift und die Säule als Führung für den Führungsschlitten ausgestaltet ist. Der Führungsschlitten bewegt sich demnach konzentrisch zur Führungssäule. Bei zylindrischer Ausgestaltung ergeben sich hierdurch weitere Vorteile.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Führungsschlitten zusätzlich zumindest über einen bestimmten Winkelbereich drehbar um die Säule angeordnet ist. Hierdurch lässt sich nach Einhängen der Antriebskette in die Vorrichtung sicherstellen, dass die Kette ordnungsgemäß um die Säule herumgewickelt ist und vor dem eigentlichen Ermittlungsvorgang kann die Antriebskette entsprechend durch die Drehbewegung gespannt werden, so dass es zu einer ordentlichen Anlage bei allen zu prüfenden Ketten kommt.
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Eine besonders einfache und kostengünstige Variante sieht vor, dass die erste Haltevorrichtung oberhalb der zweiten Haltevorrichtung an der Säule angeordnet ist. Diese Ausgestaltung eröffnet u. a. die Möglichkeit, die Gewichtskraft des Führungsschlittens für den Ermittlungsvorgang einzusetzen, so dass zusätzliche Mittel zur Aufbringung einer Seitensteifigkeitsprüfkraft nicht zwingend erforderlich sind.
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Um ein sicheres Halten des Messabschnitts der Antriebskette zu gewährleisten, kann die erste und/oder die zweite Haltevorrichtung einen gegen die Federvorspannung verfahrbaren Halteschlitten aufweisen, der mit einem Greifabschnitt zum Eingreifen des ersten und/oder zweiten Messabschnittsendes versehen ist. Der Greifabschnitt ergreift dann unter Federvorspannung das zugehörige Messabschnittsende und positioniert dies sicher relativ zur Säule bzw. legt dieses an der Säule an. Aufgrund der Federvorspannung kann das jeweilige Messabschnittsende mit einer vorbestimmten Kraft an die Säule gedrückt werden. Die zweite Haltevorrichtung muss trotz der Federvorspannung weiterhin ein möglichst wenig beeinflusstes Verfahren des Führungsschlittens zulassen. Wichtig ist auch hier wieder die nachvollziehbare Wiederholbarkeit der Ermittlungsbedingungen.
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Vorteilhafterweise kann hierzu der Greifabschnitt eine in das erste und/oder zweite Messabschnittsende einer Antriebskette eingreifen, den, bevorzugt auswechselbaren, Gabelkopf umfassen. Antriebsketten bestehen meist aus hintereinander angeordneten Kettengliedern, die Eingriffsmöglichkeiten für Kettenräder bieten. Diese Eingriffsmöglichkeiten können zum Eingriff eines Gabelkopfes mit entsprechender Verzahnung bzw. Verzinkung hergenommen werden. Günstigerweise sind diese auswechselbar, so dass für jeden Kettentyp ein entsprechend angepasster Gabelkopf Verwendung finden kann.
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Günstigerweise kann gemäß einer Variante der Halteschlitten derart ausgestaltet sein, dass die Federvorspannung einstellbar ist. Auch hierdurch lassen sich reproduzierbare Ermittlungsbedingungen schaffen und zum anderen ein sicheres Halten der Kette bei guter Verfahrbarkeit des Führungsschlittens bewirken.
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Darüber hinaus kann eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen eines vom Verfahrweg des Führungsschlittens abhängigen Ermittlungsergebnisses hinsichtlich der Seitensteifigkeit einer Antriebskette vorgesehen sein. In einfachster Form kann dies durch eine Skala an der Säule geschehen. Es können aber auch elektronische Auswerte- bzw. Sensoreinrichtungen mit auch entfernt angeordneten Anzeigeeinrichtungen verwendet werden. Zur Übertragung entsprechender Informationen können bekannte Mittel (z. B. kabellos) verwendet werden. Zum Beispiel können derartige Ermittlungsergebnisse auch auf Computerbildschirmen anzeigbar sein.
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Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn der Führungsschlitten derart ausgestaltet ist, dass sein Gewicht veränderbar ist. Hierdurch lässt sich die Seitensteifigkeitsprüfkraft, sofern hierzu die Schwerkraft eingesetzt wird, entsprechend an die zu prüfende Antriebskette anpassen.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Ermitteln einer Seitensteifigkeit einer Antriebskette, insbesondere rückensteife Kette, mit folgenden Schritten:
Fixieren eines ersten Messabschnittsendes der Antriebskette relativ zu einer Säule,
Herumwickeln eines Messabschnitts der Antriebskette um die Säule,
Fixieren eines zweiten Messabschnittsendes der Antriebskette an einem Führungsschlitten, der entlang der Säule verfahrbar angeordnet ist und
Verfahren des Führungsschlittens mit einer vorgewählten Seitensteifigkeitsprüfkraft, insbesondere mittels der Gewichtskraft des Führungsschlittens.
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Die Wiederholbarkeit derartiger Ermittlungsvorgänge ist von entscheidender Bedeutung, so dass es nachvollziehbare Vergleichswerte, z. B. bei einem Kettenhersteller und einem Abnehmer geben kann. Die Seitensteifigkeit ist von vielen Faktoren abhängig, so dass selbst bei Einhaltung sämtlicher Toleranzen für die Einzelbestandteile einer Antriebskette es dennoch zu Problemen bei der Seitensteifigkeit kommen kann. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung bieten eine Möglichkeit, hier vergleichbare Prüfbedingungen herzustellen. Hierzu müssen selbstverständlich vorab genaue Prüfbedingungen festgelegt werden, wie z. B. die Länge des Messabschnittes, der Wickelradius der Säule, das Gewicht des Führungsschlittens, die Anpresskraft der Greifabschnitte etc. Sobald diese Vorgaben gemeinsam festgelegt sind, lassen sich reproduzierbare Vergleichsermittlungen durchführen.
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Vorderansicht,
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2 den oberen Teil der Vorrichtung aus 1 in einer vergrößerten Darstellung,
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3 den unteren Teil der Vorrichtung aus 1 in einer vergrößerten Darstellung,
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4a die obere Haltevorrichtung aus 1 in einer vergrößerten Darstellung zur Veranschaulichung der Einstellbarkeit des Gabelkopfes,
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4b den oberen Teil der Vorrichtung aus 1 in einer vergrößerten Darstellung zur Veranschaulichung der Einstellmöglichkeit der Federvorspannung, und
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5 die Vorrichtung aus 1 mit herumgewickelter Antriebskette.
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Die in 1 dargestellte Vorrichtung 1 zum Ermitteln der Seitensteifigkeit einer Antriebskette umfasst im Wesentlichen einen Sockel 2, eine vertikal auf dem Sockel 2 angeordnete zylindrische Säule 3, eine erste, obere Haltevorrichtung 4, einen entlang der Säule 3 verfahrbaren Führungsschlitten 5 und eine zweite, untere an dem Führungsschlitten 5 angebrachte Haltevorrichtung 6. Die Säule 3 kann aus verschiedenen Materialien hergestellt sein. Die Säule 3 sollte eine ausreichend genaue zylindrische Form aufweisen und maßhaltig sein, so dass sie als Führungszylinder für den Führungsschlitten 5 dienen kann. Der Führungsschlitten 5 weist einen Kunststoffring 7 auf, an dessen Mantelfläche in ringförmiger Flansch 8 vorsteht. Der Kunststoffring 7 ist auf der Außenmantelfläche der Säule 3 aufgeschoben und entlang der Säule 3 verschiebbar und drehbar. Dies sollte mit möglichst geringem Spiel zur Erreichung großer Genauigkeiten bei der Ermittlung der Seitensteifigkeit erfolgen.
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Wie insbesondere nochmals deutlich anhand der 4a und 4b zu erkennen ist, weist die erste Haltevorrichtung 4 einen Befestigungswinkel 11 auf, dessen langer Schenkel 11.1 mittels Schrauben 10 am oberen Ende der Säule 3 befestigt ist. Der senkrecht nach unten weisende zweite Schenkel 11.2 erstreckt sich im Wesentlichen parallel zur Säulenachse A. An dem ersten Schenkel 11.1 ist ein Halteschlitten 12 angeordnet, der mittels der Schraube 13 gesichert ist, die ein Verschieben des Halteschlittens 12 ermöglicht. An dem der Säule 3 abgewandten Ende des Halteschlittens 12 ist eine nach unten vorstehende Platte 14 angebracht, in der ein Führungsauge 15 angeordnet ist. An dem zweiten Schenkel 11.2 ist ein Führungsbolzen 16 befestigt, der sich in das Führungsauge 15 hineinerstreckt. Auf dem Führungsbolzen 16 ist eine Vorspannfeder 17 angeordnet, die den Halteschlitten 12 in Richtung der Säule 3 vorspannt. In der in 1 dargestellten Stellung verhindert allerdings die Schraube 13 ein weiteres Verschieben in Richtung der Säule 3.
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An dem der Säule 3 zugewandten Ende des Halteschlittens 12 ist ein Greifabschnitt in Form eines auswechselbaren Gabelkopfes 18 angebracht. Dieser ist mittels der Schraube 19 verstell- und austauschbar an dem Halteschlitten 12 platziert.
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Die zweite Haltevorrichtung 6 weist einen Halteschlitten 20 auf und ist ansonsten in ihrem Bestandteilen ähnlich zur ersten Haltevorrichtung 4 aufgebaut. Die zweite Haltevorrichtung 6 weist einen mit dem Flansch 8 verbundenen Befestigungsring 21 auf, der mittels Befestigungsschrauben 22 angebracht ist. Von diesem Befestigungsring 21 steht seitlich ein Befestigungswinkel 23 hervor, dessen ersten Schenkel 24.1 senkrecht zur Säulenachse A verläuft und an dessen Ende sich ein senkrecht nach oben erstreckender zweiter Schenkel 24.2 anschließt. Der Halteschlitten 20 besteht im Wesentlichen aus einem U-förmig gebogenen Blechteil, dessen oberer U-Schenkel länger ist als der parallel dazu verlaufende untere U-Schenkel, der senkrecht zur Säulenachse A verschiebbar von der Schraube 35 geführt ist. Der senkrecht nach oben laufende U-Steg 25 ist mit einem Führungsauge 26 versehen. An dem zweiten Schenkel 24.2 ist ein Führungsbolzen 27 angebracht, der sich in das Führungsauge des Halteschlittens 20 erstreckt. Auf dem Führungsbolzen 27 ist eine Vorspannfeder 28 angeordnet, die den Halteschlitten 20 in Richtung der Säule 3 drückt. Am oberen U-Schenkel des Halteschlittens 20 ist ein auswechselbarer Gabelkopf 29 mittels der Befestigungsschraube auswechselbar angebracht.
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An den Haltevorrichtungen 4 und 6 können sowohl das Maß a1, a2 als auch das Maß b1, b2 eingestellt werden. Für das Maß a1 wird bei der ersten Haltevorrichtung 4 die Schraube 19 gelöst und der Gabelkopf 18 so verschoben, bis dies erreicht ist. Bei der zweiten Haltevorrichtung 6 erfolgt dies entsprechend mittels der Befestigungsschraube 30 und Verschieben des Gabelkopfes 29. Das Maß b1, b2 lässt sich einstellen, indem der zugehörige Führungsbolzen 16 oder 27 gelöst wird und geeignete Unterlegscheibe zwischen dem zweiten Schenkel 11.2 und der Vorspannfeder 17 oder der Platte 14 und der Vorspannfeder 17 eingefügt wird. Bei der unteren Haltevorrichtung 6 erfolgt dies in gleicher Weise durch Einfügen von mindestens einer Unterlegscheibe geeigneter Dicke zwischen der Vorspannfeder 28 und dem Schenkel 24.2 oder dem U-Steg 25 des Halteschlittens 20.
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Der Führungsschlitten 5 ist so ausgestaltet, dass zusätzliche Gewichte an diesem angebracht werden können.
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Die Säule 3 weist einen Wickelradius von halbem Durchmesser auf, der sich an einem Versteifungsradius R einer rückensteifen Kette orientieren kann. Insbesondere wird der Durchmesser so gewählt, dass möglichst viele Ketten mit ein und derselben Vorrichtung überprüfbar sind. Die Säule 3 kann mit einer Skalierung versehen sein, so dass an der Ober- oder Unterkante des Kunststoffrings 7 ein Wert ablesbar ist. Es können aber auch elektronische Wertanzeigen verwendet werden. Denkbar ist auch eine einfache Form, bei der lediglich ein Toleranzbereich an der Säule 3 markiert ist.
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Im Folgenden wird unter Zuhilfenahme der 5 die Funktionsweise der oben beschriebenen Vorrichtung sowie das durchzuführende Verfahren näher erläutert.
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Die Vorrichtung 1 eignet sich insbesondere für die Ermittlung der Seitensteifigkeit von rückensteifen Ketten. Eine derartige rückensteife Kette 31, wie sie in 5 dargestellt ist, weist im Abstand zueinander angeordnete Kettengelenke 32 auf, die die Laschen 33 der Kette 31 miteinander verbinden. Je nach Ausgestaltung der Kette 31 sind Eingriffsbereiche 34 für ein Kettenrad vorhanden, die entweder zwischen den Laschen 33 wie in der dargestellten Ausführungsform liegen können, oder seitlich neben den Laschen 33 vorhanden sind. Ein Teil der Laschen 33 ist so ausgeformt, dass sich die Kette 31 versteifen lässt und zur Übertragung von Schubkräften geeignet ist. Dies erfolgt üblicherweise ab Erreichen einer gestreckten Form oder einer gewissen Überstreckung und/oder ab einem gewissen Versteifungsradius R. Der Durchmesser bzw. der Wickelradius der Säule 3 orientiert sich an dem Versteifungsradius R der rückensteifen Kette 31. Im vorliegenden Fall ist der Wickelradius kleiner als 0,2 × R.
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Zuerst muss kontrolliert werden, ob die durch die Schrauben 13 und 35 gebildete Führung des Halteschlittens 12 und 20 so eingestellt sind, dass die Führung der Schlitten leichtgängig und praktisch spielfrei sind. Anschließend wird das Maß a1, a2 durch Lösen der zugehörigen Schrauben 19 und 30 eingestellt. Hierbei befindet sich der jeweilige Schlitten 12 und 20 in seiner linken Endstellung, so dass die zugehörige Führung jeweils an den Schrauben 13 bzw. 35 anliegt. Nachfolgend wird das Maß b1, b2 eingestellt. Diese Werte (a1, a2; b1, b2) werden für jeden Kettentyp vorgegeben, so dass gleiche Kettentypen miteinander verglichen werden können. Auch wird für jeden Kettentyp festgelegt, welcher Gabelkopf 18 bzw. 29 Verwendung findet. Dieser ist so ausgestaltet, dass er optimal die zugehörige Kette halten kann. Wichtig ist auch, dass die zweite Halteeinrichtung 6 die Kette 31 nach dem Einlegen nicht zu fest auf die Säule 3 drückt, was den Ermittlungsvorgang beeinflussen könnte.
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Nach diesem Vorbereiten der Vorrichtung 1 erfolgt der eigentliche Ermittlungsvorgang. Hierzu wird das eine Messabschnittsende der rückensteifen Kette 31 in den oberen Gabelkopf 18 eingehängt bzw. gesteckt. Hierzu wird der Halteschlitten 12 gegen die Kraft der Vorspannfeder 17 nach rechts verschoben bis das Messabschnittsende der Kette 31 dazwischen passt. Anschließend wird der Halteschlitten 12 losgelassen, so dass der Gabelkopf 18 mit Vorspannung auf das Messabschnittsende der Kette 31 aufdrückt und diese mit einer definierten Kraft an die Säule 3 andrückt. Aufgrund der richtigen Einstellung der Maße a1 und b1 schlägt der Halteschlitten 12 in dieser Stellung nicht mehr an der Schraube 13 an. Anschließend wird die Kette 31 um die Säule 3 herumgewickelt. Bei der dargestellten Ermittlung erfolgt dies entgegen dem Uhrzeigersinn. Die Anzahl der Umschlingungen bzw. die Anzahl der Kettenglieder des Messabschnitts ist ebenfalls vorab für jeden Kettentyp festgelegt worden. Aufgrund der Tatsache, dass der Führungsschlitten 5 drehbar um die Achse A der Säule 3 angeordnet ist, muss auch nicht eine ganzzahlige Umschlingungszahl verwendet werden. Eine ganzzahlige Umschlingungszahl ist nicht geboten, da der Führungsschlitten 5 drehbar ausgelegt ist und mit der Vorrichtung 1 Ketten unterschiedlicher Längen gemessen werden sollen.
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Anschließend wird das zweite Messabschnittsende in den unteren Halteschlitten 20 in gleicher Weise durch Verfahren des Halteschlittens 20 gegen eine Vorspannkraft der Vorspannfeder 28 eingesetzt. Hierbei ist darauf zu achten, dass die Vorspannung nicht zu groß ist und gegebenenfalls die anschließende Verfahrbewegung des Führungsschlittens 5 unzulässig beeinflussen könnte. Nachfolgend wird der Führungsschlitten 5 langsam heruntergefahren, so dass keine dynamischen Kräfte auf die Kette 31 einwirken. Damit die Kette 31 möglichst gut an der Säule 3 anliegt, wird der Führungsschlitten 5 wiederholt gedreht, so dass die eingehängte Kette 31 gespannt bzw. entspannt wird, bis die Kette 31 mit allen Gliedern des Messaschnitts an der Säule 3 anliegt. Dieser Vorgang wird zwei- bis dreimal wiederholt. Als letzter Schritt wird die Kette 31 nochmals durch Drehen gespannt und dann der Führungsschlitten 5 losgelassen. Aufgrund der Gewichtskraft des Führungsschlittens 5 hängt dieser nunmehr an der um die Säule 3 herumgewickelten Kette 31. An der Säule ist eine Messskala angebracht. An der Oberkante des Führungsschlittens 5 wird der Messwert abgelesen. Die Abstufung der Skala ist bevorzugt in Millimetern. Dieser Wert gibt Aufschluss über die Seitensteifigkeit der untersuchten rückensteifen Kette 31. Wichtig ist bei diesem Vorgang, dass die Kette 31 um die Säule 3 herumgewickelt ist, so dass sich die Seitensteifigkeit hauptsächlich aufgrund der Ausgestaltung der Kettengelenke 32 ergibt und nicht durch das stirnseitige Anliegen von Laschen 33 beeinflusst wird. In Abhängigkeit der zu untersuchenden Kette kann das Gewicht des Führungsschlittens 5 verändert werden.
