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Die Erfindung betrifft eine Spinetestvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ermitteln eines Spinewertes nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.
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Aus der
DE 10 2009 026 989 A1 ist eine Spinetestvorrichtung bekannt, die eine Halteeinrichtung mit gegenüberliegenden Auflagestützen zur Aufnahme eines Pfeils aufweist. In einem mittleren Bereich ist eine Messeinheit zur Ermittlung des Spinewertes vorgesehen. Diese umfasst ein entlang einer vertikalen Schiene verfahrbares Gewicht, das über einen Schieber den Pfeil an einem Angriffspunkt verbiegt. Die Biegung erfolgt mittels einer durch einen Standard vorgegebenen Kraft. Beispielsweise sieht der AMO-Standard vor, dass der Pfeil auf in einem Abstand von 26 Zoll zueinander angeordneten Auflagestützen abgelegt wird und mit einer Kraft von 2 Pfund (908 g) gebogen wird. Die durch die Biegung verursachte Auslenkung oder Wegstrecke des Angriffspunktes zwischen einer waagerechten Ausgangsstellung und einer Biegestellung des Pfeiles stellt den Spinewert dar, wobei diese Wegstrecke durch einen geeigneten Messwertgeber ermittelt und dann einer Anzeigeeinheit zur Anzeige des Spinewertes übertragen wird. Nach einem alternativen Spineermittlungs-Standard, nämlich dem ASTM-Standard, sind die Auflagestützen in einem Abstand von 28 Zoll angeordnet. Als Gewichtskraft wird der mittlere Angriffspunkt des Pfeiles mit einem Wert von 1,94 Pfund (880 g) beaufschlagt. Nachteilig an der bekannten Spinetestvorrichtung ist, dass sie relativ aufwendig ist und trotzdem zu ungenauen Messergebnissen neigt.
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Aus der
DE 10 2010 053 506 A1 ist eine Spinetestvorrichtung mit in einem horizontalen Abstand zueinander angeordneten Auflagestützen zur Auflage von gegenüberliegenden Enden eines Pfeils bekannt. Unterhalb des Pfeils ist ein Aktuator angeordnet, der von unten eine Kraft, vorzugsweise auf einem mittleren Angriffspunkt des Pfeiles, ausübt und denselben um eine konstante Wegstrecke durchbiegt. Nach Erreichen der konstanten Wegstrecke wird die von dem Aktuator aufgewendete Kraft gemessen und hieraus ein Spinewert des Pfeiles berechnet. Nachteilig an der bekannten Spinetestvorrichtung ist, dass für die Ermittlung des Spinewertes der Durchmesser des Pfeils bekannt sein muss.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Spinetestvorrichtung und ein Verfahren zum Ermitteln eines Spinewertes für einen Pfeil anzugeben, so dass zum einen die Messgenauigkeit erhöht und zum anderen der Bauteilaufwand reduziert werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe weist die Erfindung die Merkmale des Patentanspruchs 1 auf.
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Nach der Erfindung wird eine Spinetestvorrichtung geschaffen, die zum einen kompakt und leicht und zum anderen die Messgenauigkeit erhöht. Die erfindungsgemäße Spinetestvorrichtung erfordert zum Ermitteln von Eingangsgrößen lediglich zwei den Auflagestützen zugeordnete Waageeinrichtung, mittels derer Kräfte gemessen werden können. Im Zusammenwirken mit einer Auswerteeinrichtung, der die Eingangswerte (Eingangsgrößen) zugeführt werden, lassen sich unter Berücksichtigung von vorgegebenen Parametern bzw. Referenzwerten die Spinewerte des Pfeiles ermitteln. Ein Anschlag begrenzt die Auslenkung bzw. die Verbiegung des Pfeils, wobei die in dieser Stellung des Pfeils vorliegenden Messwerte von der Waageeinrichtung der Auswerteeinrichtung zugeleitet werden, so dass mittels einer vorgegebenen Berechnungsvorschrift der Spinewert berechnet werden kann. Grundgedanke der Erfindung ist es, eine definierte Biegung des Pfeiles, nämlich durch Verbringen eines vorzugsweise mittleren Angriffspunktes am Pfeil, um eine definierte Wegstrecke bis zum Anschlag vorzunehmen und aus den ermittelten Eingangsgrößen den Spinewert zu berechnen. Im Gegensatz zum Stand der Technik erfolgt nicht eine pfeilabhängige Auslenkung unter Anwendung einer konstanten Kraft, sondern um eine definierte und konstante Auslenkung für alle zu untersuchenden Pfeile, wobei unter Zugrundelegung der pfeilabhängigen unterschiedlichen Kraftmesswerte der Spinewert für die jeweiligen Pfeile berechnet bzw. ermittelt wird. Vorteilhaft können hierdurch auch Spinewerte von relativ steifen Pfeilen mit hoher Genauigkeit ermittelt werden.
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Nach der Erfindung werden als Eingangswerte der Berechnungsvorschrift zum einen ein von der Waageeinrichtung ermittelter erster Kraftwert in der Ausgangsstellung des Pfeils und ein von derselben Waageeinrichtung ermittelter zweiter Kraftwert in der Biegestellung des Pfeils zugeführt. Zusammen mit den gespeicherten Referenzwerten lässt sich hierdurch der Spinewert berechnen.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Auswerteeinrichtung einen Mikroprozessor oder einen Mikrocontroller auf, mittels dessen die Berechnung des Spinewertes durchgeführt werden kann.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Waageeinrichtung als eine elektronische Waage ausgebildet, so dass die Messwerte in digitaler Form der Auswerteeinrichtung zur Weiterverarbeitung zugeführt werden können.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Messeinheit einen Höhenmesser, so dass die Geradheit von Pfeilen ermittelt werden kann. Vorteilhaft wird hierdurch eine Messwerterweiterung bereitgestellt. Außerdem kann der Spinewert eines krummen Pfeiles mit nur einer einzigen Messung bestimmt werden. Eine gemittelte Messung eines um 180° gedrehten Pfeils ist nicht notwendig.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Auflagestütze eine U-förmige Aufnahme auf. Vorteilhaft ist der Pfeil somit sicher in einer horizontalen Ebene gehalten. Die U-förmigen Aufnahmen sind kollinear zueinander angeordnet, so dass ein Positionieren des Pfeils in einer horizontalen Richtung gewährleistet ist. Durch die gerade Auflagefläche ergibt sich zudem ein konstanter Abstand bei unterschiedlichen Pfeildurchmessern.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Auswerteeinrichtung und/oder die Anzeigeeinheit einer digitalen Schnittstelle zum externen Auslesen bzw. Abspeichern der Messwerte, insbesondere der Spinewerte auf. Die Schnittstelle kann so ausgelegt sein, dass die Messwerte über WLAN, Bluetooth oder USB ausgelesen werden können.
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Zur Lösung der Aufgabe weist das erfindungsgemäße Verfahren die Merkmale des Patentanspruchs 10 auf.
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Vorteilhaft ermöglicht das erfindungsgemäße Messverfahren ein einfaches und genaues Ermitteln eines Spinewertes von unterschiedlichen Pfeilen. Zur Messwertaufnahme dienen eine Waageeinrichtung und ein Anschlag, so dass die Messung ohne das Vorhandensein von beweglichen Teilen durchgeführt werden kann. Nach der Erfindung wird ein mittlerer Angriffspunkt des Pfeiles um eine definierte Wegstrecke bewegt, wobei als Eingangsgrößen die vom Pfeil ausgehende Kräfte in der waagerechten Ausgangsstellung desselben und in der Biegestellung desselben genutzt werden. Mittels einer vorgegebenen Berechnungsvorschrift, die vorzugsweise ein nach einem Standard festgelegte Parameter bzw. Referenzwerte berücksichtigt, kann dann der Spinewert des Pfeiles berechnet und gegebenenfalls angezeigt werden. Es erfolgt somit eine indirekte Messung des Spinewertes, da nicht die Biegeauslenkung des Pfeiles direkt, sondern lediglich die Kraftverhältnisse in einer definierten Biegestellung ermittelt und dann daraus der Spinewert berechnet wird. Nach der Erfindung werden somit lediglich Pfeilenden gewogen. Vorteilhaft ist der Messaufwand gering und die Messgenauigkeit relativ hoch. Das Bestimmen und Anzeigen des Gewichts des Pfeils erfolgt in einen Arbeitsgang.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung einer Spinetestvorrichtung mit einem aufgesetzten Pfeil in einer Ausgangsstellung,
- 2 eine Seitenansicht der Spinetestvorrichtung gemäß 1,
- 3 eine Stirnansicht der Spinetestvorrichtung und
- 4 eine vergrößerte Einzelheit X in 1.
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Eine Spinetestvorrichtung weist ein rohrförmiges Gehäuse 1 auf, in dem im Wesentlichen eine Auswerteeinrichtung 2 einer Messeinheit 3 und eine Anzeigeeinheit 4 integriert sind.
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Die Messeinheit 3 zur Ermittlung eines Spinewertes des Pfeils 5, der auf in einer dargestellten Ausgangsstellung in einem Abstand a zueinander angeordneten Auflagestützen 6 abgelegt ist, weist zur Messung jeweils einen Auflagestützen 6 integrierte Waageinrichtungen 7 und einen sich in einem mittleren Bereich des Gehäuses 1 von demselben erhebenen Anschlag 8 auf. Der Anschlag 8 weist eine obere Anschlagfläche 9 auf, die in einer Höhe zu einer Oberseite 1' des Gehäuses 1 angeordnet ist. Die Höhe des Anschlags 8 ist so bemessen, dass sich Auflagekanten 10 der Auflagestützen 6 bzw. eine Unterseite 5' des Pfeils 5 einen vorgegebenen vertikalen Abstand d zu der Anschlagfläche 9 aufweisen.
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Die Auflagestützen 6 weisen jeweils eine U-förmige Aufnahme 11 für Enden 12 des Pfeils 5 auf, so dass der Pfeil in einer Ausgangsstellung horizontal angeordnet ist. Die U-förmigen Aufnahmen 11 sind kollinear zueinander angeordnet, so dass der Pfeil 5 entlang seiner Längsachse verschiebbar aufliegt. Die U-förmigen Aufnahmen 11 bzw. die Auflagekanten 10 derselben ragen in einem gleichen Abstand zu der Oberseite 1' des Gehäuses 1 bzw. einer Unterseite 1" des Gehäuses 1 ab. Dadurch ist gewährleistet, dass der Pfeil 5 in der Ausgangsstellung waagerecht gelagert ist. Die Unterseite 1" des Gehäuses 1 ist vorzugsweise eben ausgebildet.
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Die Messung des Spinewertes des Pfeils 5 erfolgt in einem zweistufigen Verfahren. In einem ersten Schritt, in dem der Pfeil 5 auf die Auflagestützen 6 aufgelegt worden ist, ohne dass eine Kraft auf ihn wirkt, wird mittels der Waageeinrichtung 7 eine Gewichtskraft F1 gemessen und als Eingangsgröße der Auswerteinrichtung 2 zugeleitet. Die Waageeinrichtung 7 ist vorzugsweise als digitale Waage ausgebildet, so dass der Messwert ohne Umwandlung direkt der mit einem Mikroprozessor oder einem Mikrocontroller ausgebildeten Auswerteeinrichtung 2 zugeleitet werden kann. Der Pfeil 5 befindet sich in diesem ersten Schritte des Messverfahrens in einer horizontalen Ausgangsstellung.
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Nachdem die Messung der Gewichtskraft F1 des Pfeils 5 erfolgt ist, was durch eine nicht dargestellte optische und/oder akustische Signalisierung vermittelt werden kann, wird der Pfeil 5 manuell verbogen. Hierzu greift beispielsweise ein Finger einer Person den Pfeil 5 in einem mittleren Abschnitt liegenden Angriffspunkt 13, der lotrecht zu dem Anschlag 8 angeordnet ist. Der Pfeil 5 wird unter Erfassung bzw. Angreifen an dem Angriffspunkt 13 in Richtung des Anschlags 8 gebogen, bis der Pfeil 5 eine Biegestellung erreicht hat, in der eine dem Anschlag 8 zugewandte Unterseite 14 des Pfeils 5, die sich gegenüberliegend zu dem Angriffspunkt 13 angeordnet ist, an der Anschlagfläche 9 des Anschlags 8 anliegt. In dieser Biegestellung des Pfeils 5 wird mittels der Waageinrichtung 7 ein zweiter Kraftwert F2 aufgenommen. Aus den ermittelten Werten F1 und F2 kann in Verbindung mit vorgegebenen und in der Auswerteeinrichtung 2 abgespeicherten Referenzwerten unter Anwendung einer Berechnungsvorschrift der Spinewert ermittelt werden.
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In einem Speicher der Auswerteeinrichtung
2 sind als Referenzwerte eine vorgegebene Biegekraft FREF und ein Referenzspinewert d
REF gespeichert. Aus der ermittelten Differenz der zweiten Kraft F
2 in der Biegestellung des Pfeils
5 und der ersten Kraft
F1 in der Ausgangsstellung des Pfeils
5 wird die auf den Pfeil
5 wirkende Biegekraft F
Biege ermittelt. Die Berechnungsvorschrift sieht eine folgende Verhältnisbildung vor:
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Hieraus lässt sich der Spinewert dSpine des Pfeils 5 ermitteln, und zwar durch Verhältnisbildung des Referenzbiegewertes FREF zu der ermittelten Biegekraft FBiege, wobei dieser Quotient mit dem Spinereferenzwert dREF multipliziert wird. Der ermittelte Spinewert dSpine des Pfeils 5 wird dann in der Anzeigeeinheit 4 dargestellt.
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Der Pfeil 5 kann dann losgelassen werden, um eine weitere Kontrollmessung nach Verdrehung des Pfeils 5 in einem Winkel um seine Längsachse durchzuführen. Hierbei können Schwankungen des Spinewertes ermittelt werden.
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Der Messvorgang kann nach Drehung des Pfeils um 180° wiederholt werden, wobei die Auswerteeinrichtung einen Mittelwert der berechneten Spinewerte berechnet bzw. ausgibt. Hierdurch ergibt sich ein Spinewert, der krumme Pfeile ausgleicht.
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Es sei angemerkt, dass der Auflagenabstand a sowie der Abstand d zwischen dem Pfeil 5 und der Anschlagfläche 9 als Parameter mit in die Berechnung des Spinewerts dSpine einfließen. Vorzugsweise stimmt der Auflagenabstand a mit dem Abstand 26 Zoll nach AMO-Standard oder 28 Zoll nach ASTM-Standard überein. Alternativ kann der Abstand aber auch anders gewählt werden, wobei die Biegekraft FBiege dann auf den standardgemäßen Abstand umgerechnet werden muss.
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Vorzugsweise weist die Spinetestvorrichtung bzw. die Anzeigeeinheit 4 Mittel auf, so dass der Spinewert dSpine nach unterschiedlichen Standards angezeigt werden kann.
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Die definierte Wegstrecke d bzw. der Biegeweg d des Pfeils 5 sollte so bemessen sein, dass von den Waageinrichtungen 7 erfasste maximale Gewicht eines relativ steifen Pfeils 5 nicht überschritten wird. Bei einem Auflageabstand von 28 Zoll ergibt sich hierbei eine definierte Wegstrecke d von ca. 8 mm.
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Der Spinewert von relativ krummen Pfeilen wird durch eine doppelte Messung ermittelt, wobei der Pfeil um 180° gedreht wird. Der Spinewert wird dann durch den Mittelwert der ermittelten Spinewerte gebildet.
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Mittels einer Höhenmesseinrichtung kann zusätzlich die Abweichung in der Geradheit des Pfeils 5 gemessen und dann über die Anzeigeeinheit 4 angezeigt werden. Der ermittelte Höhenmesswert wird bei der Berechnung des Spinewertes berücksichtigt, so dass die Bestimmung des Spinewertes auch bei krummen Pfeilen mit nur einer einzigen Messung ermöglicht wird. Zusätzlich ist hiermit auch die exakte Bestimmung des Spinewertes bei nicht zylindrisch geformten Pfeilen gewährleistet.
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Die Auswerteeinrichtung 2 und/oder die Anzeigeeinheit 4 können eine Schnittstelle aufweisen zum externen Auslesen und/oder Abspeichern der ermittelten Spinewerte dSpine. Der Anschlag 8 ist vorzugweise mittig zwischen den Auflagestützen 6 bzw. den Waageeinrichtungen 7 angeordnet.
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Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die Durchbiegung des Pfeils 5 bis zum Anschlag 8 auch durch einen mechanisch und/oder elektrisch angetriebenen Schieber erfolgen.
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Zur Lagerung oder Halterung von Spitzen des Pfeils 5 weisen die Auflagenstützen 6 Aufnahmebohrungen 15 auf, in denen die Spitze des Pfeils 5 gelagert sein können. Hiermit läßt sich das Gewicht der Pfeilspitzen messen.
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Es sei angemerkt, dass zwei Waageeinrichtungen 7 zur Messung der Kraftwerte ausreichend sind.
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Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass nur eine einzige Waageeinrichtung 7 vorgesehen ist. Diese einzige Waageeinrichtung 7 kann in einem ersten Stirnbereich des Gehäuses 1 in der Auflagestütze 6 integriert angeordnet sein. In einem zweiten Stirnbereich des Gehäuses 1 ist lediglich die Auflagestütze 6 mit einer Auflagefläche oder mit einer Auflagekante 10 vorgesehen ohne Wägefunktion. Hiermit kann ebenfalls der Spinewert gemessen werden, allerdings nicht das Gewicht des Pfeils 5.
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Gegebenenfalls können auch mehr als zwei Waageinrichtungen vorgesehen sein. Der Abstand der Waageeinrichtungen 7 zueinander ist in diesem Fall kleiner.
