DE1648738C - Vorrichtung zur zerstörungsfreien Messung der Steifigkeit von nichtmetallischen biegsamen flächenhaften Gebilden - Google Patents

Description

Dio vorliegende Erfindung betrilTt eine Vor- Lederstückes ohne eine Zerstörung des Lederstuckes

richtung zur zerstörungsfreien Messung der Steifig- möglich,

keil von nichtmetallischen biegsamen flUchenhaften Zweckmüßig ist es, wenn die Seitenwand der ErGebilden, wie es Natur- und Kunstleder sowie regerkummer zwischen dem Schallgenerator und der Kunststoff-Folien sind, mit einem Schallschwingun- 5 Anpreßplatte die Form eines sich exponentiell ausgen im Bereich von 10< bis JO¹⁵Hz erzeugenden weitenden Trichters hat.

Generator, der an einen elektroakustischen Um- Vorteilhaft ist es, wenn der Schallgenerator harformer angeschlossen ist, mit einem akustischen Ab- monische Schwingungen erzeugt,
nehmer, welcher für den Empfang der durch das Das Wesen der Erfindung ist an Hand eines in flachenhafte Gebilde in senkrechter Richtung zu io der Zeichnung schematisch dargestellten Ausseiner Fläche hindurchgehenden Schallschwingungen flihrungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt
dem Generator gegenüber angeordnet ist, und mit Fig. 1 ein Grund-Blockschema,
einem Auswertkreis zum Auswerten der gedämpften Fig. 2 eine Seitenansicht der Einrichtung mit dem Schallschwingungen. Meßgerät im Schnitt,

Die Steifigkeit von Naturleder wird überwiegend 15 Fig. 3 eine graphische Darstellung einer abge-

mit subjektiven Methoden bewertet. Es sind jedoch nommenen Spannung in Abhängigkeit von der

auch eine Reihe von anderen Methoden bekannt- Schwingungszahl (Frequenz),

geworden, die jedoch die Steifigkeit von Leder nicht Die Einrichtung zur zerstörungsfreien Messung

zerstörungsfrei messen können, da in die Meß- der Steifigkeit von nichtmetallischen biegsamen

vorrichtung eine kleine Lederprobe eingelegt werden 20 flUchenhaften Gebilden besteht aus einem Generator

muß. Dieses ist unbefriedigend, weil sich bei einem harmonischer Schwingungen 1, dessen Ausgang über

Naturprodukt wie Leder die Steifigkeit von den oft einen Verstärker 2 und einen Niveauregler 3 mit

unbenutzten Randteilen zu den stark benutzten einem elektroakustischen Umformer 4 verbunden ist.

Mittelteilen oft ändert. Weiter besteht die Einrichtung aus einem akustischen

Daß Dämpfungsmessungen von Schallwellen zur 35 Abnehmer 5, welcher über einen Umschalter 6 an

Bestimmung der mechanischen Eigenschaften aus- einen Auswertverstärker 7 und über ein Bandfilter 8

genützt werden, die mit dem Steifigkeitsmodul zu- an den Detektorkreis 9 und den Meßkreis 10 ange-

sammenhängen, ist bekannt. Derartige Dämpfungs- schlossen ist.

messungen werden zur Ortung von Einflüssen in In Fig. 1 ist weiter als Alternative ein Apparat

Testkörpern, zur Analysierung der geometrischen 30 veranschaulicht, der über ein Einstellelement 11

Dimensionen bestimmter Objekte und zum Stu- ebenfalls an den Auswertkreis 12 angeschlossen ist.

dium der Struktur von Hochpolymeren durchge- Zwischen dem elektroakustischen Umformer 4 und

führt. dem akustischen Abnehmer 5 ist ein Muster eines

Bekannt ist auch ein Verfahren zur zerstörungs- biegsamen Flächengebildes 14 veranschaulicht. Der freien Messung von bestimmten mechanischen 35 Meßteil der vorliegenden Steifigkeitsmeßvorrichtung, Eigenschaften von Polymeren, bei dem harmonische der in F i g. 1 mit einem gestrichelten Rechteck umSchwingungen im Bereich von ungefähr 10° bis grenzt ist, besteht, wie F i g. 2 zeigt, aus einer Platte 10« Hz übertragen werden, um die innere Dämpfung IS, auf welcher ein gekröpfter Arm 16 befestigt ist, dieser Schwingungen und die mechanischen Eigen- durch dessen am gekröpften Ende des Armes 16 schäften des Prüflings zu studieren. Derartige zer- 40 angeordnete Rohrführung 17 ein Schalltrichter 18 störungsfreie Prüfungen mit Schallwellen werden der Erregerkammer 19 in Form eines Exponentialzur zerstörungsfreien Prüfung der mechanischen trichters hindurchgeht. Die Erregerkammer 19 ist Eigenschaften von Leder durchgeführt. Als Frequen- mittels einer mit Erregeröffnungen 21 und oberer zen werden hier 3000 bis 4000 Hz angegeben. Aber Auskleidung 22 versehenen Anpreßplatte 20 abgenichl: nur bei Leder, sondern auch bei der Be- 45 schlossen. Der Schalltrichter 18 ist mit dem elektrostimmung bestimmter mechanischer Eigenschaften akustischen Umformer 4 verbunden. Am Außenvon Gummiproben werden Messungen der Dämpfung umfang des verjüngten Teils des. Schalltrichters 18 von Schallschwingungen im Frequenzbereich von 1 ist eine Verzahnung 23 vorgesehen, in welche ein bis 10⁷Hz herangezogen. mit einem Hebel 25 versehenes Ritzel 24 eingreift.

Die vorliegende Erfindung will nun eine Vor- 50 Das Ritzel 24 ist in einem Lager 26 drehbar gerichtung schaffen, mit welcher in einfacher und lagert. Gegen die Anpreßplatte 20 ist eine Grundleicht reproduzierbarer genauer Weise die Steifigkeit platte 27 mit Abnehmeröffnungen 28 angeordnet, von Naturleder an beliebigen Stellen des Leder- Diese Öffnungen stimmen in ihrer Größe, Anzahl Stückes bestimmt werden kann. und Form mit den Erregeröffnungen 21 der Anpreß-

Die Erfindung besteht darin, daß der elektro- 55 platte 20 überein. Die Grundplatte 27 zusammen mit akustische Umformer einen Bestandteil einer durch einer unteren Auskleidung 29, mit einer die Reeine mit mindestens einer Erregeröffnung ver- flexionen unterdrückenden Auskleidung 30, einem sehene Anpreßplatte gegenüber dem Prüfling ver- akustischen Abnehmer 5 und einer Dämpfungsschkxssenen Erregerkammer bildet, daß gegenüber Auskleidung 31 umfaßt den inneren Umfang einer der Anpreßplatte eine in Form und Größe der 60 Abnehmerkammer 32. Ein zwischen der Anpreßöffnungen übereinstimmende Grundplatte vorgesehen platte 20 des Schalltrichters 18 und der Grundplatte ist, welche eine den akustischen Abnehmer um- 27 der Abnehmerkammer 32 durch Verschieben des fassende Abnehmer-Kammer abschließt, und daß Schalltrichters 18 aufwärts entstandener veränderder zwischen der Anpreßplatte und der Grundplatte licher Schlitz 13 ist nach Fig. 2 mit dem eingelegten zum Einlegen des zu vermessenden Prüflings gc- 65 Teil des zu vermessenden biegsamen Flächengebildes bildete Schlitz der Dicke des Prüflings anpaßbar ist. 14 ganz ausgefüllt.

Mit dieser Vorrichtung ist eine genaue und stets Die Einrichtung arbeitet folgendermaßen:

reproduzierbare Messung an beliebigen Teilen des Das zu vermessende Flächengebilde 14 wird zwi-

sehen die Anpreßplatte 20 und die Grundplatte 27 in den Schlitz 13 eingelegt, welcher beim Niederdrücken des Hebels 25 entsteht. Dabei wirkt dus Ritzel 24 tuif die Verzahnung 23, denn die Erregerkummer 19 wird gehoben, und beide Platten 20 und 27 werden entfernt (voneinander geschoben). Nach Wiederholtor Lockerung des Hebels 25- wird das zu vermessende Filichengebilde 14 mit der notwendigen Kraft, die bereits vom Gewicht der Erregerkammer 19 selbst bzw, Hilfsgewichten abgeleitet ist, zusammengedrückt. Darauf wird an den elektrischen Umformer 4 die aus dem Generator 1 zugeflihrte und vom Verstärker 2 verstärkte Erregerspannung geleitet. Dus Niveau der Erregerspannung kann durch den Niveauregler 3 nachgestellt werden, Schwingungen in Form harmonischer Druckveränderungen wirken in den Erregeröffnungsstellen 21 auf das gemessene Flächengebilde 14. Der Durchgang der Schwingungen durch das Flächengebilde 14 hat eine Schwingungsdämpfung zur Folge. Die durch das Flächcngobilde gegangenen Schwingungen gelangen danach durch die Abnehmeröfinungen 28 und die Abnehmerkammer 32 in den akustischen Abnehmer S. Die Abnehmerkammer 32 ist mit einer schallschluckenden Auskleidung 30 zur Verhinderung vun Reflexionen einer unteren Auskleidung 29 und Dämpfungsuuskleidung31 versehen. Die Dämpfungsauskleidung 31 verhütet eine Entstehung von unerwünschten akustischen Rückwirkungen sowie eine Dämpfung äußerer Erschütterungen und Geräusche. Eine übereinstimmende Funktion hat auch die obere Auskleidung 22. Ein Signal aus dem akustischen Abnehmer 5 wird über den Umschalter 6 in den Abnahme-Verstärker 27 und dann über das Bandfilter 8 in den Detektorkreis 9 geleitet. Von diesem wird dann das gleichgerichtete Signal in den Meßkreis 10 geleitet. Mit Hilfe des Niveaureglers 3 und des Umschalters 6 kann das Gerät geeicht werden. Das Steifigkeitsmaß des gemessenen Flächengebildes 14 wird aus der gemessenen Dämpfung des von dem akustischen Abnehmer 5 abgenommenen Erregersignals abgeleitet. Mit wachsender Steifigkeit des zu vermessenden Flächengebildes 14 wächst die Dämpfung an. Nachdem das Erregersignal konstant ist und sich nur das abgenommene Signal ändert, wird bloß das Signalniveau gemessen. Es ist zur Beseitigung von unerwünschten sich überlagernden Frequenzen vorteilhaft, wenn das abgenommene Signal durch ein Bandfilter hindurchgeht.

Außer dem Meßkreis 10 kann an den elektrischen Teil noch der Auswertkreis 12 angeschlossen werden, der signalisiert, ob die gemessenen Flächengebilde 14 sich in der Toleranz der geforderten Steifigkeit befinden oder ob sie diese überschreiten. Der Wert der geforderten Steifigkeit wird durch das Einstellelement 11 vorgegeben.

Die Fig. 3 stellt eine graphische Darstellung der abgenommenen Spannung in Abhängigkeit von der Schwingungszahl für Polyvinylchloridfolien dar. Es wurden Folien gleicher Dicken, jedoch verschiedener Steifigkeit bei konstantem akustischem Druck in der Erregerkammer gemessen. Auf der senkrechten Achse des Diagramms ist die abgenommene Spannung in mV, auf der waagerechten Achse alsdann die Schwingungszahl in Hz aufgetragen. Die mit einem Kreis bezeichneten Punkte entsprechen einer weichen Folie, die mit einem Dreieck bezeichneten Punkte einer mittleren, und die mit einem Viereck bezeichneten Punkte entsprechen einer steifen Folie,

Wie aus der graphischen Darstellung ersichtlich ist, arbeitet die Einrichtung am vorteilhaftesten mit

einer Schwingungszahl von etwa 200Hz. Bei dieser Schwingungszahl wurde die höchste Selektivität des Gerätes verzeichnet. Die Erregung wurde mit Schwingungen im Sinusverlauf durchgeführt. Selbstverständlich können die Schwingungen einen unter-

schiedlichen, ι. B. einen rechteckigen Verlauf haben. Der technische Effekt der Einrichtung der vorliegenden Erfindung besteht insbesondere in der Tatsache, daß zur Messung der Steifigkeit keine ausgestanzten Muster beschafft werden müssen, was

stQts zu einer Entwertung der zu vermessenden Flächengebildc führt. Mit der Einrichtung der vorgelegten Erfindung läßt sich das Gebilde ohne Beschädigung in seiner ganzen Fläche durchmessen und nach den erreichten Ergebnissen sodann am

ao vorteilhaftesten verwenden. Bei einem inhomogenen Material, wie z. B. Naturleder, ist der resultierende Wert durch den Mittelwert aus der bei der Messung beteiligten Fläche gegeben. Daraus ergibt sich, daß eine möglichst große zu vermessende Fläche vorliegt,

^a5 wogegen zur Feststellung der Steifigkeit an den Ausstanzungen oder zur Messung einer örtlichen Steifigkeit eine solche Anordnung vorteilhaft ist, bei der die zu vermessende Fläche kleiner ist als 10²Cm³. Beim Verlauf der Steifigkeitsmessung macht sich der

Einfluß der Faserorientierung der zu vermessenden Stelle nicht geltend, wodurch die Möglichkeit einer objektiven Sortierung und Klassierung sowie einer Kontrolle der Flächengebilde, vorwiegend bei Naturleder, nach deren Steifigkeit gegeben ist. Die Ein-

richtung der vorliegenden Erfindung bietet ebenfalls die Möglichkeit einer Kontrolle des Stollenvorganges bei Leder. Sie kann automatisch ein Signal zur Wiederholung des Arbeitsganges geben. Weiter kann die Einrichtung bei der Feststellung des geforderten

Steifigkeitsgrades ein Signal zur Aussortierung geben. Sofern die Einrichtung der vorliegenden Erfindung zur Messung kleiner Flächengebilde angepaßt wird, ist es möglich, eine Sortierung und Klassierung von ausgestanzten Teilen für anspruchsvolles Schuhwerk

oder Galanteriewaren in Kategorien nach ihrer Steifigkeit durchzuführen.

Claims (3)

1. Patentansprüche:
   1. Vorrichtung zur zerstörungsfreien Messung

   der Steifigkeit von nichtmetallischen biegsamen flächenhaften Gebilden, wie es Natur- und Kunstleder sowie Kunststoff-Folien sind, mit einem Schallschwingungen im Bereich von 10^l bis 10^s Hz erzeugenden Generator, der an einen

   elektroakustischen Umformer angeschlossen ist, mit einem akustischen Abnehmer, welcher für den Empfang der durch das flächenhafte Gebilde in senkrechter Richtung zu seiner Fläche hindurchgehenden Schallschwingungen dem Genera-

   tor gegenüber angeordnet ist, und mit einem Auswertkreis zum Auswerten der gedämpften Schallschwingungen, dadurch gekennzeichnet, daß der elektroakustische Umformer (4) einen Bestandteil einer durch eine mit

   mindestens einer Erregeröft'nung (21) versehene Anpreßplatte (20) gegenüber dem Prüfling (14) verschlossenen Erregerkammer (19) bildet, daß gegenüber der Anpreßplatte (20) eine in Form

   und Größe der Öffnungen übereinstimmende Grundplatte (27) vorgesehen ist, welche eine den akustischen Abnehmer (5) umfassende Abnehmer-Kammer (32) abschließt, und daß der zwischen der Anpreßplatte (20) und der Grundplatte (27) zum Einlegen des zu vermessenden Prüflings (14) gebildete Schlitz (13) der Dicke des Prüflings (14) änpaßbar ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand der Erregerkammer (19) zwischen dem Schallgenerator und der Anpreßplatte die Form eines sich exponentiell ausweitenden Trichters hat.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallgenerator harmonische Schwingungen erzeugt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen