DE1960031A1

DE1960031A1 - Device for determining a coefficient of friction

Info

Publication number: DE1960031A1
Application number: DE19691960031
Authority: DE
Inventors: Joachim Krull; Karl Rehm
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1969-11-29
Filing date: 1969-11-29
Publication date: 1971-06-03

Description

Einrichtung zum Bestimmen eines Reibungsbeiwertes Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Bestimmen des Reibungsbeiwertes insbesondere von Papier- oder ähnlichen Oberflächen. Beispielsweise ist bei der Herstellung und Auswahl von Papieren für die Datenverarbeitung der dynamische Reibungsbeiwert von Papier gegen Papier von Interesse, und zwar deshalb, weil bei Verwendung von Papieren mit ungeeignetem Reibungsbeiwert bei gewissen Transportvorgängen Störungen auftreten können. Um einen sicheren Betrieb z.B. Device for determining a coefficient of friction The invention relates to on a device for determining the coefficient of friction, especially of paper or similar surfaces. For example, in the manufacture and selection of Papers for data processing against the dynamic coefficient of friction of paper Paper of interest, because when using papers with unsuitable Friction coefficient, disturbances can occur during certain transport processes. To one safe operation e.g.

bei Beleglesern zu erreichen, müssen die Papiere einen Reibungsbeiwert von etwa 0,2 ... 0,45 aufweisen.To reach document readers, the papers must have a coefficient of friction of about 0.2 ... 0.45.

Bei bekannten Einrichtungen zum Prüfen des Reibungsbeiwertes von Papier gegen Papier erfolgt die Neßbewegung im wesentlichen geradlinig. Da der Reibungsbeiwert infolge der Phasenstruktur ; des Materials richtungsabhängig ist, müssen zur vollständigen Erfassung zwei oder drei Messungen je Probe gemacht werden, aus denen dann ein Mittelwert gebildet wird. Außerdem verlangen die bekannten Einrichtungen geringe Reibgeschwindigkeit oder entsprechend reaktionsschnelle Meßwertaufnehmer, da die Meßstrecke entsprechend der Länge z.B. eines Beleges oder einer Lochkarte meist sehr kurz ist. Dabei ist ein großer technischer Aufwand erforderlich, um einen schwingungsfreien Meßvorgang zu erreichen.In known devices for testing the coefficient of friction of paper against paper the wet movement is essentially straight. Since the coefficient of friction due to the phase structure; of the material is directional, must be complete Acquisition two or three measurements per sample are made, from which an average value is then made is formed. Also request the known facilities are low Friction speed or correspondingly responsive transducers, since the Measuring distance according to the length, e.g. of a receipt or a punch card, mostly is very short. A great deal of technical effort is required in order to achieve a vibration-free To achieve measuring process.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die bei einfacher Handhabung ein rasches Bestimmen des dynamischen Reibungsbeiwertes insbesondere von Papier- und ähnlichen Oberflächen ermöglicht. Dies wird dadurch erreicht, daß die Einrichtung zwei koaxial angeordnete Scheiben enthält, die voneinander unabhängig drehbar gelagert sind, auf den einander zugewandten Flächen je eine kreisringförmige Materialprobe aufnehmen und mit vorgegebener Kraft gegeneinander drücken, daß die erste Scheibe mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben wird und daß Mittel vorgesehen sind, um auf die zweite Scheibe ein dem Reibungsmoment gegengleiches Rückstellmoment auszuüben, dessen Betrag als Maß für den Reibungsbeiwert an einer Anzeigevorrichtung ablesbar ist. The invention is based on the object of creating a device which, with simple handling, enables the dynamic coefficient of friction to be determined quickly made possible in particular by paper and similar surfaces. This is because of this achieves that the device contains two coaxially arranged disks, which from each other are independently rotatably mounted, on each of the facing surfaces a circular ring Take up the material sample and press against each other with a given force so that the first disc is driven at constant speed and that means are provided are in order to apply a restoring torque that is opposite to the frictional torque on the second disk exercise its amount as a measure of the coefficient of friction on a display device is readable.

Anhand der Zeichnung werden einige Möglichkeiten zur Verwirklichung der Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Bestimmen des Reibungsbeiwertes von Papier gegen Papier von der Seite, teilweise im Schnitt; Figur 2 eine Ansicht der Einrichtung der Figur 1 von der anderen Seite und in kleinerem Maßstab in Arbeitsstellung; Figur 3 die Einrichtung entsprechend Figur 2 mit abgehobenem Oberteil; Figur 4 einen Querschnitt durch die beiden mit Materialproben versehenen Scheiben; Figur 5 im Grundriß die von der zweiten Scheibe und Figur 6 die von der ersten Scheibe aufgenommene Materialprobe.With the help of the drawing some possibilities for realization are shown the invention explained in more detail. They show: FIG. 1 an exemplary embodiment of a Device according to the invention for determining the coefficient of friction of paper against Paper from the side, partially cut; Figure 2 is a view the device of Figure 1 from the other side and on a smaller scale in the working position; FIG. 3 shows the device according to FIG. 2 with the upper part lifted off; Figure 4 a Cross-section through the two disks provided with material samples; Figure 5 in The plan view of the second disk and FIG. 6 that of the first disk Material sample.

Auf einem als Sockel ausgebildeten Gehäuse 1 befindet sich ein Ständer 21 an dem ein Bügel 3 um eine Achse 4 schwenkbar gelagert ist. Am Bügel 3 greift ein Hebel 5 an, mit dem der Bügel und die von ihm getragenen, weiter unten erläuterten Teile aus der Arbeitsstellung der Einrichtung (Figur 2) nach oben und hinten gekippt werden können (Figur 3). Die beiden Stellungen werden durch nicht dargestellte, zwischen dem Ständer und dem Bügel wirkende Anschläge gesichert.A stand is located on a housing 1 designed as a base 21 on which a bracket 3 is mounted pivotably about an axis 4. At bracket 3 engages a lever 5, with which the bracket and those carried by it, explained below Parts from the working position of the device (Figure 2) tilted up and back can be (Figure 3). The two positions are indicated by not shown, stops acting between the stand and the bracket secured.

Im Gehäuse 1 ist ein Getriebemotor 6 befestigt, dessen lotrechte Welle 7 durch das Gehäuse 1 hindurchtritt. Sie trägt eine mit einer Nabe versehene erste Scheibe 8, die während des Meßvorganges vom Motor mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben wird. Auf dieser Scheibe liegt mit ihrem Eigengewicht eine zweite Scheibe 9 auf.In the housing 1, a gear motor 6 is attached, the vertical shaft 7 passes through the housing 1. She wears a hubed first Disk 8, which during the measuring process from the motor at constant speed is driven. A second disk rests on this disk with its own weight 9 on.

Wie aus-Figur 4 ersichtlich, hat die Scheibe,8 eine ringförmige Auflagefläche, die eine Papierprobe 10 von gleicher Form (Figur 6) aufnimmt. Die Papierprobe wird durch einen Ring 8* mit nicht dargestellten federnden Klemmelementen festgehalten. Eine andere konstruktive Möglichkeit bestünde darin, die Scheibe 8 mit einer Gummi- oder ähnlichen Auflage zu versehen, deren Reibungsbeiwert zu Papier wesentlich größer ist ald derjenige von Papier zu Papier. Die Scheibe könnte hierbei eine dem Außendurchmesser der Papierprobe 10 entsprechende feste Randleiste tragen.As can be seen from Figure 4, the disc 8, 8 has an annular bearing surface, which receives a paper sample 10 of the same shape (Figure 6). The paper sample will held by a ring 8 * with resilient clamping elements, not shown. Another constructive option would be to have the disc 8 with a rubber or a similar edition whose coefficient of friction to paper is much greater is ald the one from paper to paper. The disk could here have an outer diameter the paper sample 10 wear the corresponding fixed edge strip.

Zur Befestigung der zweiten Papierprobe 11 an der Scheibe 9 dient beim Ausführungsbeispiel eine Schräübei2. Es wäre aber auch hier möglich, auf eine Befestigung im eigentlichen Sinne zu verzichten, sondern die Scheibe 9 mit einer Gummiauflage und einem dem Innendurchmesser der Papierprobe lt entsprechenden Zentrierdorn zu versehen. -In Figur 1 ist die Einrichtung ohne Papierproben dargestellt.Serves to attach the second paper sample 11 to the disk 9 in the exemplary embodiment a Schräübei2. But it would also be possible here, on one To do without attachment in the real sense, but the disc 9 with a Rubber pad and a centering pin corresponding to the inside diameter of the paper sample to provide. -In Figure 1, the device is shown without paper samples.

Die Auflageflächen der beiden Scheiben 8 und 9 sind in vorteilhafter Weise so ausgebildet, daß die beiden ringförmigen Mnterialproben 10 und 11 einander wechselseitig nach innen bzw. außen überlappen.The bearing surfaces of the two disks 8 and 9 are more advantageous Way designed so that the two ring-shaped Mnterialmuster 10 and 11 each other overlap alternately inwards and outwards.

Erfindungsgemäß sind nun Mittel vorgesehen, um auf die zweite Scheibe 9 und damit auch auf die von ihr aufgenommene Materialein probe 11 dem Reibungsmoment zwischen den beiden Proben 10 und 11 gegengleiches Rücketelimoment auszuüben. Das geschieht beim Aus fllhrungsbeispiel durch folgend. Vorrichtung: An dem in den Figuren 1 und 2 waagrechten Teil des Bügels 3 ist ein Gehäuse 13 befestigt, in dem Kugellager 14 und 15 zur Lagerung einer Welle 16 angeordnet sind. Das Gehäuse nimmt ferner eine an der Welle 16 und dem Gehäuse angreifende Spiralfeder 17 auf, die auf die Welle ein dem Winkel ihrer Verdrehung proportionales Rückstellmoment ausübt. Die Welle 16 trägt eine Kupplungsklaue 18, die mit einem an der Scheibe 9 angeordneten Mitnehmer 19 in Eingriff steht. Der Mitnehmer trägt einen Stift 20, der in Schlitzen 9' der verlängerten Nabe 9" geführt ist. Durch eine Druckfeder 21, die sich auf einem Plättchen 22 abstützt, wird der Mitnehmer 19 axial nachgiebig in seiner Arbeitsstellung gehalten Die Welle 16 trägt ferner eine mit einer Skala 23' versehene> Scheibe 23. Der Skala ist ein auf einer feststehenden Leiste 24 befindlicher Ablesestrich 24' zugeordnet.According to the invention, means are now provided to the second disc 9 and thus also on the sample 11 Materialein recorded by the frictional torque between the two samples 10 and 11 to exercise the same back torque. That happens in the example through the following. Contraption: At a housing 13 is attached to the part of the bracket 3 which is horizontal in FIGS. 1 and 2, in the ball bearings 14 and 15 for supporting a shaft 16 are arranged. The case also takes on a coil spring 17 acting on the shaft 16 and the housing, a restoring torque proportional to the angle of its rotation on the shaft exercises. The shaft 16 carries a coupling claw 18, which is attached to the disc 9 arranged driver 19 is in engagement. The driver carries a pin 20, which is guided in slots 9 'of the extended hub 9 ". By a compression spring 21, which is supported on a plate 22, the driver 19 is axially flexible held in its working position The shaft 16 also carries one with a scale 23 'provided> disc 23. The scale is a on a fixed bar 24 located reading line 24 'assigned.

Die Scheibe 23 besteht aus elektrisch gut leitendem Material und bildet zusammen mit einem am Bügel 3 befestigten Bremsmagnet 25 eine Wirbelstrombremse, durch die die Drehbewegung der Scheibe 9,gedämpft wird. Beim Ausführungsbeispiel ist der Betrag dieser Dämpfung so gewählt, daß an der Anzeigevorrichtung 23', 24' der Mittelwert des Reibungsbeiwertes bestimmbar ist.The disk 23 consists of a material with good electrical conductivity and forms together with a brake magnet 25 attached to the bracket 3, an eddy current brake, by which the rotary movement of the disc 9 is damped. In the exemplary embodiment the amount of this damping is chosen so that on the display device 23 ', 24' the mean value of the coefficient of friction can be determined.

Zur Abwandlung der Meßeigenschaften der Einrichtung wäre es aber auch möglich, die Dämpfung so zu wählen, daß an der Anzeigovorrichtung die während des Uilufes der ersten Scheibe 8 auftretenden Extremwerte des Reibungsbeiwertes beetes bar sind. Zum Einlegen der Materialproben 10 und 11 wird der obere Teil der Einrichtung gemäß Figur 3 nach oben und hinten gekippt. Dann wird die obere Scheibe 9 abgenommen und es werden an den Scheiben 8 und 9 die Materialproben 10 und 11 eingelegt. Sodann wird die Scheibe 9 wieder aufgelegt und der obere Teil wieder in die Arbeitsstellung zurückgekippt (Figur 2). Hierbei greift die Kupplungsklaue 18 zentrierend in die Bohrung der Nabe 92 wobei der Mitnehmer 19, wenn er nicht zufällig die Eingriffsstellung einnimmt, nach unten gedrütkt wird. Wird nun der Motor 6 in Betrleb und damit die Scheibe 8 in Umdrehung versetzt, so wird durch das zwischen den Materialproben 10 und 11 auftretende Bremsmoment zunächst die Scheibe 9 und nach dem Einrasten von Mitnehmer 19 und 18 Kupplungsklaue auch die Welle 16 mit der Skalenscheibe 23 mitgenommen, und zwar so lange, bis das von der Spiralfeder 17 ausgeübte Rückstellmoment den gleichen Betrag erreicht hat wie das Reibungsmoment, An der in Reibungsbeiwerten geeichten Skala 23 kann nun das Meßergebnis abgelesen werden.But it would also be used to modify the measuring properties of the device possible to choose the attenuation so that on the display device during the Uilufes of the first disc 8 occurring extreme values of the coefficient of friction beets are cash. To insert the material samples 10 and 11, the upper Part of the device according to Figure 3 tilted up and back. Then the top Disk 9 is removed and the material samples 10 are placed on disks 8 and 9 and 11 inserted. Then the disk 9 is placed again and the upper part tilted back into the working position (Figure 2). The coupling claw engages here 18 centering in the bore of the hub 92 with the driver 19, if it is not happens to be in the engaged position, is pushed down. Will now be the Motor 6 is in operation and thus the disk 8 is set in rotation, so through the braking torque occurring between the material samples 10 and 11 initially affects the disk 9 and after engaging the driver 19 and 18 coupling claw also the shaft 16 taken with the dial 23, until that of the spiral spring 17 exerted restoring torque has reached the same amount as the frictional torque, The measurement result can now be read on the scale 23, calibrated in terms of friction coefficients will.

Durch die bei der erfindungsgemäßen Einrichtung angewandte Art der Relativbewegung zwischen den beiden Materialproben, bei der alle Flächenelemente Kreisbahnen beschreiben, steht ein theoretisch beliebig langer Meßweg zur Verfügung. Die Dauer des Meßvorganges ist nur durch die nach längerer Zeit auftretende Reibbeschädigung der Oberflächen begrenzt. Die Messungen können ferner innerhalb eines weitenß. Bereiches von auf den mittleren Reibradius bezogenen Geschwindigkeiten vorgenommen werden. Ein weiterer Vorteil dieser Einrichtung besteht darin, daß beim Meßvorgang die in den verschiedenen Richtungen wirksamen Reibungsbeiwerte gemeinsam erfaßt werden, so daß bereits nach einer einzigen Umdrehung der angetriebenen Scheibe ein repräsentativer Mittelwert ablesbar ist.By the type used in the device according to the invention Relative movement between the two material samples in which all surface elements Describe circular paths, a theoretically arbitrarily long measuring path is available. The duration of the measuring process is only due to the friction damage that occurs after a long period of time the surfaces are limited. The measurements can also be made within a wide range. Area of velocities related to the mean friction radius performed will. Another advantage of this device is that during the measuring process the coefficients of friction effective in the various directions are recorded together be, so that after a single revolution of the driven pulley a representative mean value can be read.

Selbstverständlich ist die Ausbildung der einzelnen Funktionsgruppen der Einrichtung nicht - an die beim AuSführungsbeispiel gewählte Konstruktion gebunden. Es ergeben sich beispielsweise für die Gestaltung der Anzeigevorrichtung u.a. folgende Möglichkeiten: Statt der unmittelbaren optischen Anzeige des vom Verdrehungs winkel der Scheibe 9 abgeleiteten Meßwertes könnte, eine elektrische Meßwertbildung mit Anzeige durch ein elektrisches Meß- oder Schreibgerät angewandt werden. Andererseits könnte das Rückstellmoment ftir die Scheibe 9 statt durch eine Feder auch durch einen praktisch starren MeRwertgeber erzeugt werden.The training of the individual functional groups is a matter of course of the facility - not bound to the construction selected in the exemplary embodiment. The following result, for example, for the design of the display device Possibilities: Instead of the direct visual display of the angle of rotation the measured value derived from the disk 9, an electrical measurement value formation with Display can be applied by an electrical measuring or writing instrument. on the other hand the restoring torque for the disk 9 could also be caused by a spring instead of a spring a practically rigid measuring transducer can be generated.

Bei elektrischer Meßwertbildung könnten die Meßwerte in bekannter Weise auch digital angezeigt oder ausgedruckt werden.In the case of electrical measurement values, the measurement values could be known as Can also be digitally displayed or printed out.

Claims

Claim a patent

e device for determining the coefficient of friction, in particular of Paper and similar surfaces, characterized in that they are two coaxial arranged disks (8, 9), which are rotatably mounted independently of one another are, on each of the facing surfaces a circular material sample (10, 11) and press against each other with a predetermined force that the first Disc (8) is driven at constant speed and that means (17) are provided in order to apply a friction torque opposite to the frictional torque on the Zwe.telScheibe (9) Exercise restoring torque, the amount of which is a measure of the coefficient of friction on a Display device (23, 23 ', 24') can be read.

2. Device according to claim 1, characterized.

that auZ the second disk (9) with the angle of its rotation increasing restoring torque acts and that the display device (23, 23 ', 24 ') the angle of rotation of the disk is evaluated.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that with the second disc (9) a device (23, 25) for damping its rotary movement connected is.

4. Device according to claim 3, characterized. that the amount the damping is selected so that the mean value of the coefficient of friction is shown on the display device is determinable.

.5. Device according to Claim 3, characterized in that the amount the attenuation is chosen so that on the display device during the revolution of the first disc (8) occurring extreme values d'es coefficient of friction can be determined are.

6. Device according to one of claims 2 to 5, characterized in that that the damping device has an eddy current brake coupled to the second disk (9) (23, 25) whose braked disc (23) also serves as a scale carrier for the display device (23, 23 ', 24') is used.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in "ldaß the axes of the two disks (8, 9) are arranged vertically, the second Disc (9) with its own weight on the first disc (8) or

the material samples (10, lt) picked up by the discs.

8. Device according to claim 7, characterized.

that the upper part which is in engagement with the second disc (9) (18, 17, 23, 25) can be lifted up to change the material samples (10, 11).

9. Device according to claim 8, characterized in that the upper Part (18, 17, 23, 25) can be tilted up and back.

10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized by the formation of the bearing surfaces of the two discs (8, 9) such that the two ring-shaped material sample S (10, ii) alternately inwards and outwards overlap.