DE1473720B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Geschmeidigkeit von schmiegsamem Material - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Geschmeidigkeit von schmiegsamem Material, beispielsweise Textilien, bei dem ein als Materialprobe dienendes Stoffmuster in seiner Mitte über eine horizontale, flächige, beispielsweise runde Auflage einer Tragvorrichtung gehängt wird und vom Außenrand der Auflage an frei herabfällt bzw. sich entsprechend der Geschmeidigkeit des Stoffes mehr oder weniger in Falten legt.

Es ist bereits bekannt, eine runde Stoffprobe in ihrer Mitte zwischen zwei auf eine senkrechte Welle gesetzte Scheiben zu spannen und die Welle zu drehen. Durch die Drehung wird die von den Scheiben herunterhängende und sich entsprechend ihrer Geschmeidigkeit mehr oder weniger in Falten legende Stoffprobe am Rand auseinandergetrieben, so daß sie etwa die Form eines aufgespannten Schirms annimmt. Der Rand des Schirms weist Vorsprünge und Einbuchtungen auf, die von einer Lichtschranke abgetastet werden, die ihrerseits einen Umkehrmotor für das Vor- und Zurückgehen einer die Lichtschranke tragenden Einrichtung steuert. Das andere Ende dieser Einrichtung trägt ein Schreibgerät, welches das Vor- und Zurückgehen der die Lichtschranke tragenden Einrichtung aufzeichnet. Die Aufzeichnungen dienen dann für eine Bestimmung der Geschmeidigkeit des untersuchten Stoffes durch Vergleich mit anderen Aufzeichnungen.

Der Nachteil der bekannten Vorrichtung ist, daß sie eine sehr verzweigte und damit störanfällige elektrische Ausrüstung für die Aufzeichungen benötigt, die außerdem hohe Kosten verursacht.

Die Erfindung hat sich demgegenüber die Aufgabe gestellt, ein Verfahren der oben genannten Art zu entwickeln, bei dem das zu messende Material während der Messung weitgehend in seinem natürlichen Zustand verbleibt und den ihm eigenen Faltenwurf zeigt.

Sie löst diese Aufgabe dadurch, daß die Auflage mit der Probe in senkrechter Richtung von unten nach oben durch eine ähnlich wie die Auflage geformte und der Probe Widerstand leistende Öffnung in einem waagerecht angeordneten Ring von einer Antriebsvorrichtung hindurchgezogen und durch ein Kraftübertragungssystem die jeweilige, den Durchgang der Probe durch die Öffnung hemmende Kraft als Maß für die Geschmeidigkeit des Stoffe"s angezeigt wird. Damit ist eine eindeutige Meßgröße ■gegeben.

Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zeigt den Ring seitlich mit einem festen Rahmen verbunden, der unterhalb der Öffnung eine Plattform trägt und oberhalb ein von der Antriebsvorrichtung bewegtes heb- und senkbares Kopfteil hat; die Auflage für die Materialprobe wird zentral zur Öffnung von einer zum Ring senkrechten Stange getragen, die über das Kraftübertragungssystem mit dem Kopfteil verbunden ist.

Der Ring kann über das als Federwaage ausgebildete Kraftübertragungssystem mit einem festen Rahmen verbunden sein.

Die Zeichnung gibt zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung wieder, und zwar ist

F i g. 1 die Vorderansicht eines gemäß der Erfindung konstruierten Kinesimeters.

F i g. 2 eine schematische Einzelheit einer Tragvorrichtung für ein Probestück,

F i g. 3 eine schematische Seitenansicht mit einem schmiegsamen Probestück auf einer Auflage gemäß der Erfindung, die eine Öffnung zeigt, durch welche das Probestück gezogen wird,

F i g. 4 ein typisches Meßdiagramm der einer Bewegung des aufgelegten Probestücks durch die Öffnung gemäß F i g. 3 widerstehenden Kraft,

F i g. 5 bis 8 ähnliche Ansichten, welche die einzelnen Stufen beim Ziehen der Probe durch die Öffnung und die entsprechenden, in den einzelnen Stufen auftretenden Kräfte wiedergeben, und

F i g. 9 eine seitliche Teilansicht eines abgeänderten Ausführungsbeispiels.

F i g. 1 zeigt ein Kinesimeter mit einem Rahmen 7, der mit einem Ring 13, in dem sich eine Öffnung 14 befindet, starr verbunden ist; in dieser Öffnung ist eine Stange 12 beweglich. Diese trägt eine Auflage 15, auf der eine geschmeidige Probe 5 gehalten wird. Der Rahmen 7 enthält einen etwa waagerechten, beweglichen Kopf 9 und eine unterhalb des Kopfes angeordnete Plattform 10. Eine Kraftübertragungseinrichtung 11 dient dazu, die starre Stange 12 mit dem beweglichen Kopf zu verbinden, so daß sich die Stange mit dem Kopf bewegt, wenn dieser auf- und abbewegt wird, und jede der Stangenbewegung Widerstand leistende Kraft in Abhängigkeit von der Bewegung des Kopfes wird von der Übertragungseinrichtung abgefühlt. Die Verbindung der Kraftübertragungseinrichtung mit dem Kopf kann starr oder beweglich sein.

Der Ring 13 ist an einer passenden Stelle oberhalb der Plattform 10 starr mit dem Rahmen 7 verbunden. Die genaue Lage dieses Ringes ist für das Arbeiten der Vorrichtung nicht ausschlaggebend. Für eine Gleichheit der Versuchsergebnisse wird jedoch die Ebene der Öffnung 14 im Ring 13 rechtwinklig zur Bewegungsebene des waagerechten Kopfs 9 gehalten.

In F i g. 2 ist die Auflage 15 an der Stange 12 und

ihr Mittelpunkt durch eine Büchse 16 befestigt. Zur leichteren Verbindung dient ein Stift 17 zum Halten der Büchse an der Stange. Der Stift wird durch passende Löcher in der Stange und in der Büchse eingeführt.

Die Auflage 15 besteht aus einer oberen Scheibe oder Platte 18 und einer unteren Scheibe oder Platte

19. Eine schmiegsame Probe 5 wird ungefähr in der Mitte zwischen diese beiden Platten gelegt. Die Platten werden dann durch einen Schraubenbolzen 20 zusammengehalten, der durch Löcher in der Mitte der Platten und in die Büchse faßt. Diese Art der Auflage "gestattet der Probe, frei über die untere Halteplatte zu fallen. Auf diese Weise wird am Umfang jede Behinderung durch die Auflage vermieden. Die Platten 18 und 19 sind rund und haben etwas geringeren Durchmesser als die Öffnung 14, so daß etwas Spiel zwischen den Platten und den Rändern der Öffnung bleibt, wenn die Platten durch die Öffnung geführt werden. Die untere Platte kann durch einen umgedrehten Kegel ersetzt werden, der in gleicher Weise an der Platte befestigt wird und die Probe in gleicher Weise hält.

Für einen vollständigen Versuch muß der Ring 13 so zu der Stange 12 sitzen, daß die Stange sich in der Öffnung wenigstens so weit, wie die Probe lang ist, bewegen kann, wenn die aufgelegte Probe 5 durch die Öffnung 14 gezogen wird.

Gemäß F i g. 1 ist die Kraftübertragungseinrichtung 11 in irgendeiner geeigneten Weise mit einer Anzeigevorrichtung 21 verbunden. Die Anzeigevor-

richtung zeigt die der Bewegung der aufgelegten Probe durch die öffnung widerstehenden Kräfte an, die durch das Ausfüllen des freien Raums zwischen der Öffnungswandung und den Seiten der Auflage durch das zu untersuchende Material hervorgerufen werden.

Für die Stange 12 kann jede geeignete Bewegungsvorrichtung verwendet werden, sie muß nur in der Lage sein, in allen Stufen des Versuchs eine ständige und stetige Geschwindigkeit zu liefern, wenn eine Probe durch die Öffnung gezogen wird. Die Antriebsvorrichtung muß über verschiedene Geschwindigkeiten verfügen, damit sie der Nachahmung langsamer oder rascher Geschwindigkeitsbedingungen des geprüften Materials bei wirklichem Gebrauch anzupassen ist. Eine typische Geschwindigkeit beim Bewegen der Probe durch die öffnung ist 30 mm in der Minute. Diese Geschwindigkeit ist bei vielen Versuchen angewandt worden. Es wurden aber auch andere Geschwindigkeiten angewandt, die ebenfalls zufriedenstellende Ergebnisse zeitigten.

Der Ring 13 kann aus irgendeinem ziemlich starren Material hergestellt werden. Das trifft ebenso auf die Aufspannplatten 18 und 19 zu. Kunststoff ist mit ebenso zufriedenstellendem Erfolg wie Hartstahl verwendet worden. Infolge der verschiedenen Reibungskoeffizienten verschiedener Materialien wird jeder gewählte Werkstoff eine etwas unterschiedliche Wirkung auf die Versuchsergebnisse haben. Die Ringstärke ist bisher noch nicht eingehend untersucht worden, doch ist eine optimale Stärke ins Auge gefaßt, obgleich jede verwendete Stärke eine arbeitsfähige Vorrichtung liefern wird.

Eine Öffnungsweite von 50 mm, die zusammen mit 25 mm- bis 50 mm-Scheiben verwendet wird, ist befriedigend. Zuverlässigkeit und Wiederholbarkeit der Versuche können ebenso wie eine Wechselbeziehung zu individueller, fachmännischer Bewertung durch ein geeignetes Verhältnis der öffnung zu der Auflegeplatte erreicht werden. Eine weitere Variable ist die Größe und Form des schmiegsamen Musters. Versuche zeigen, daß eine runde Probe von 250 mm Durchmesser, die mit einer Öffnung von 50 mm Durchmesser in dem Ring und einem geringen Spiel zwischen der Öffnungswandung und den Wandungen der Auflageplatten verwendet wurde, zufriedenstellende Ergebnisse zeitigte. Die Form der Öffnung und der zugehörigen Auflage braucht nicht rund zu sein, um brauchbare Ergebnisse herbeizuführen. Es wurde aber festgestellt, daß eine runde Form es der Probe gestattet, gleichmäßig frei und leicht zu fallen. Solche Gleichförmigkeit fördert das Auftreten ähnlicher Falten am Umfang der Auflage und gewährleistet damit ein Gleichmaß der Versuchsergebnisse.

Bei einem typischen Versuch wird die Probe 5 mittels der Platten 18 und 19 in ihrer Lage gehalten. Dann wird die Probe auf die Plattform 10 abgesenkt, auf der sie eine flache Lage einnimmt. Der waagerechte Kopf 9 wird sodann aufwärts bewegt und nimmt dabei die Stange 12 und die aufgelegte Probe 5 mit. An einer Stelle erhebt sich die Probe frei von der Plattform und erfaßt dann die Wandung der öffnung 14, und die Übertragungseinrichtung spricht auf den Widerstand der Stange infolge des Eingriffs der Probe an den Seiten der Öffnung an. Wenn die jeweiligen Werte der zum Durchziehen des schmiegsamen Materials durch die Öffnung benötigten Kräfte aufgezeichnet werden und eine bekannte Zeitskala benutzt wird, kann die Arbeit durch Integration bestimmt werden. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß gewisse Spitzen und Täler aufgezeichnet werden, wenn sich die Widerstandskräfte ändern.

F i g. 3 bis 8 zeigen Stufen, die bei einem typischen Versuch der genannten Art gefunden wurden. F i g. 3 zeigt den Beginn eines Versuchs mit einer schmiegsamen Probe 5, die in eine Stellung oberhalb der Plattform 10 gehoben wurde, so daß sie frei von ihrer Unterlage herabhing, ohne daß Hemmungen an ihrem Umfang entstanden. Das Material hat den Innenumfang der Öffnung 14 noch nicht erreicht. F i g. 4 zeigt den Teil der Weg-Kraft-Kurve, in dem das Material noch nicht durch die öffnung 14 hindurchgetreten ist. Der Nullpunkt der Kurve entspricht dabei der Lage der Probe, wie sie in F i g. 3 gezeigt ist. Die Nullablesung wird durch Ausgleich der Schwerkraft erhalten. Wenn die Stange 12 sich nach oben bewegt, beginnt die Probe 5 die Öffnung 14 zu berühren.

F i g. 5 zeigt eine frühe Zwischenstufe des Verfahrens. Die Probe ist zum Teil durch die öffnung 14 hindurchgegangen. Ein unmittelbares Ansprechen der Kräfteübertragungseinrichtung ist in F i g. 6 gezeigt. Von der Stelle der anfänglichen Berührung ab nimmt die von dem die öffnung berührenden Material ausgeübte Kraft gemäß einer ziemlich glatten Kurve bis zu einem Höchstwert 23 zu, der als die Festigkeitsgrenze bezeichnet wird. In der Regel zeigen Versuche, daß dieser Punkt die höchste Kraftablesung ist und durch die Wahl des Verhältnisses von Auflageplatte zu Öffnung beeinflußt werden kann. Nach der Festigkeits- oder Knickgrenze erscheint gewöhnlich ein zweiter Höchstwert 24 in der Kurve auf etwa dem halben Wege der durch die Öffnung gezogenen Probe. Das ist als Zugpunkt bezeichnet worden; dieser kann bezüglich seiner Größe durch eine Änderung des Verhältnisses von Auflageplatte zu öffnung beeinflußt werden.

F i g. 7 zeigt die aufgelegte Probe, nachdem sie gerade außer Berührung mit der Öffnungswandung gekommen ist.

F i g. 8 zeigt das zugehörige, vervollständigte Diagramm mit dem Knickpunkt und dem Zugpunkt. Der Zugpunkt ist der Beginn einer zunehmenden Verringerung der Kraft, bis eine Abflachung 25 eintritt. Diese Abflachung wird als Rand bezeichnet; auf ihn folgt ein ziemlich steiler Abfall nach Null, wenn das Material aus der öffnung heraustritt.

In Übereinstimmung mit der Praxis wurden durch Erfahrung gewonnene Beziehungen entwickelt, um den Knickpunkt und die Arbeit durch die Angaben der Dicke und Dichte des schmiegsamen Materials vorauszusagen. Die ersten Versuche befaßten sich mit nicht gewebten Stoffen. Es wurde gefunden, daß zwischen den Koordinaten des Knickpunktes und der integrierten Ablesung für die geleistete Arbeit ein bestimmtes Verhältnis besteht. Dieses Verhältnis war für jedes untersuchte Material unterschiedlich. Außerdem wurde eine eindeutige Beziehung zwischen der Höchstwertablesung der Kraft und der Dichte des Materials bei einer gegebenen Stärke ermittelt.

F i g. 9 zeigt noch eine Ausführung der Erfindung. Hier ist der Ring 13 mit einer Federwaage 30 oder einem sonstigen einfachen Kraftübertragungssystem verbunden. Wenn eine aufwärts gerichtete Kraft auf den Ring wirkt, spricht das Übertragungssystem an und mißt die Kraft. Eine derartige Kraft wird bei

einer Berührung der sich bewegenden Probe 5 mit der öffnung 14 ausgeübt. Das Übertragungssystem kann mit einem geeigneten, fortlaufend schreibenden Registriergerät verbunden sein.

Claims (3)

5 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Messung der Geschmeidigkeit von schmiegsamem Material, beispielsweise Textilien, bei dem ein als Materialprobe dienendes Stoffmuster in seiner Mitte über eine horizontale, flächige, beispielsweise runde Auflage einer Tragvorrichtung gehängt wird und vom Außenrand der Auflage an frei herabfällt bzw. sich entsprechend der Geschmeidigkeit des Stoffes mehr oder weniger in Falten legt, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage (15) mit der Probe (5) in senkrechter Richtung von unten nach oben durch eine ähnlich wie die Auflage (15) geformte, der Probe (5) Widerstand leistende öffnung (14) in einem waagerecht angeordneten Ring (13) von einer Antriebsvorrichtung hindurchgezogen und durch ein Kraftübertragungssystem (11, 30) die jeweilige, den Durchgang der Probe durch die Öffnung hemmende Kraft als Maß für die Geschmeidigkeit des Stoffes angezeigt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (13) seitlich mit einem festen Rahmen (7) verbunden ist, der unterhalb der Öffnung

(14) eine Plattform (10) trägt und oberhalb ein von der Antriebsvorrichtung bewegtes heb- und senkbares Kopfteil (9 hat, und daß die Auflage

(15) für die Materialprobe (5) zentral zur öffnung (14) von einer zum Ring (13) senkrechten Stange (12) getragen wird, die über das Kraftübertragungssystem (11) mit dem Kopfteil verbunden ist.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (13) über das als Federwaage (30) ausgebildete Kraftübertragungssystem mit einem festen Rahmen (16) verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen