DE202011052162U1

DE202011052162U1 - Faserstruktur-Abrasions-Prüfstand

Info

Publication number: DE202011052162U1
Application number: DE202011052162U
Authority: DE
Original assignee: Technische Universitaet Chemnitz
Current assignee: Technische Universitaet Chemnitz
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2013-03-04
Anticipated expiration: 2021-12-02

Abstract

Faserstruktur-Abrasions-Prüfstand zur reproduzierbaren Ermittlung des Reib-Verschleißverhaltens von insbesondere niedrig-, mittel- und hochfesten Faserstrukturen (15) aus natürlichen und synthetischen Fasern, welche durch Legen, Flechten oder Zwirnen hergestellt sein können, unter Faser-Faser-Reibung, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gestell (13) aus Profilstäben (13.1) auf einer Grundplatte (G) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Faserstruktur-Abrasions-Prüfstand und die mechanische, elektrische sowie steuer- und regelungstechnische Umsetzung dieses Prüfstandes, welcher insbesondere zur Prüfung des Reib-Verschleißverhaltens von niedrigfesten, mittelfesten und hochfesten Strukturen aus natürlichen oder synthetischen Faserstrukturen, die durch Legen, Flechten oder Verdrehen hergestellt sein können. Die Erfindung arbeitet dabei nach dem in der US amerikanischen Norm ASTM D 6611 beschriebenen Verfahren zur Ermittlung des Verhaltens von textilen Strukturen unter Faser-Faser-Reibung.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Vorrichtungen zur Untersuchung des Reibungsverhaltens von Garnen bekannt. In der Druckschrift DE 3340459 A1 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Feststellen des Reibungsverhaltens von langgestreckten Gebilden, insbesondere Garnen beschrieben. Dabei wird das Garn bei bekannter Abzugs- und Zufuhrgeschwindigkeit und daraus resultierender, genau definierter Vorspannung über einen Reibkörper geführt. Kennzeichnende Größen sind Abzugs- und Zufuhrgeschwindigkeit, die daraus ermittelte Dehnung und die Garnzugkraft. Das grundlegende Prüfverfahren weicht von dem in ASTM D 6611 beschriebenen Prüfverfahren ab und die Einrichtung besitzt einen komplizierten konstruktiven Aufbau auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Faserstruktur-Abrasions-Prüfstand zu entwickeln, der einen einfachen und kompakten konstruktiven Aufbau aufweist und mit dem somit das in ASTM D 6611 beschriebene Verfahren zur Untersuchung der Faser-Faser-Reibung in einem geeigneten Aufbau mit mechanischen, elektrischen und elektronischen Komponenten umsetzbar ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Gestell der Maschine aus Profilstäben gebildet wird wird, die aus Leichtmetall wie z.B. Aluminium bestehen und auf einer Grundplatte befestigt sind. Dadurch weist der Prüfstand einen einfachen, leichten und dabei kompakten konstruktiven Aufbau auf.
Die zu prüfende Faserstruktur wird, über die Führungsrollen und Umlenkrollen geführt, mehrfach, mindestens jedoch einmal, um sich selbst geschlungen und an in Fallschachten geführten Massestücken befestigt wird. Die Faserstruktur wird dazu an einem Haken befestigt. Die Führungsrollen sind in der Horizontalen justierbar, die Umlenkrollen sind in der Vertikalen justierbar, um die in der Norm ASTM D 6611 vorgegebenen Richtwerte für Abstände und Überkreuzungswinkel realisieren zu können. Die Bewegung wird über einen Getriebemotor erzeugt. Die Rotationsbewegung des Getriebemotors wird über eine Kurbelscheibe und die daran montierte Kurbelstange auf die Schubstange übertragen. Die Schubstange wird über bevorzugt 4 Linearführungen geführt und gelagert. Die Linearführungen sind mit dem Gestell verbunden, z.B. verschraubt. Die Hubbewegung der Schubstange wird über die an der Schubstange befestigten Haken auf das zu prüfende, textile Element (die Faserstruktur) übertragen. Über die Abstimmung von Elektromotor, Getriebe und Kurbelscheibe werden genau 65 Hübe pro Minute mit einer Hublange von 50 Millimetern realisiert. Zum Abschalten der ebenfalls im Schaltschrank verbauten Zähler bzw. zum Beenden der Prüfung nach Versagen aller Proben sind berührungslose Endschalter verbaut. Es sind höhenverstellbare Tische vorhanden, die mit einer Rändelschraube im Gestell befestigt sind. Auf diesen Tischen können Wasserbehälter platziert und in der Höhe justiert werden, um eine Prüfung in liquiden Medien der Art zu ermöglichen, dass der Kreuzungspunkt des Garnes unterhalb der Fluidoberfläche liegt. Der Aufbau der Vorrichtung bzw. Maschine ist derart, dass 4 Prüfplatze zur gleichzeitigen Prüfung von bevorzugt maximal 4 Proben nebeneinander angeordnet sind. Es ist auch die Prüfung von 1, 2 oder drei oder auch von mehr als 4 Proben bei wahlloser oder systematischer Verteilung der Proben über die Prüfplätze möglich. Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Vorrichtung oder Maschine ist die definierte und reproduzierbare Prüfung des Reib-Verschleißverhaltens von Faserstrukturen unter Faser-Faser-Reibung durch Prüfung nach in der ASTM D 6611 beschriebenem Verfahren und Aufnahme der erreichten Zyklenzahl oder wahlweise Vorgabe einer Zyklenzahl und automatischer Abbruch nach deren Erreichen. Es wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Prüfung von Faserstrukturen aus niedrig-, mittel- und hochfesten Fasern natürlichen und synthetischen Ursprungs ermöglicht.
Im Folgenden soll die erfindungsgemäße Vorrichtung näher beschrieben werden. Hierzu zeigen:
1 die Gesamtdarstellung des Faserstruktur-Abrasionsprüfstandes, In der Darstellung der erfinderischen Vorrichtung in 1 ist ersichtlich, dass das Gestell 13 aus Profilstäben 13.1 (bevorzugt aus Leichtmetall wie z.B. Aluminium) hergestellt ist, welche auf einer Leichtmetallgrundplatte G verschraubt werden. Die Leichtmetallgrundplatte G ist bevorzugt als Guss- oder Walzlegierung ausgeführt und kann wahlweise mit verstellbaren Füßen (hier nicht vorhanden) ausgestattet oder direkt auf dem Untergrund verschraubt werden. Die Führungsrollen 2 sind mittels Nutsteinen (nicht dargestellt) in den Profilstäben 13.1 verschraubt, wobei die Verschraubung so ausgeführt ist, dass eine horizontale Justierung in beiden Richtungen gewährleistet ist. Die Umlenkrollen 3 sind über Abstandsstreben, welche insbesondere als Blechformteil oder Schweißbauteil ausgeführt werden, mit den Profilstäben verschraubt. Die Verschraubung ist vorteilhafter Weise so ausgeführt, dass eine vertikale Justierung in beiden Richtungen möglich ist. Die Tische 10, welche z.B. als Blechformteile oder Schweißbauteile ausgeführt werden, sind mit Rändelschrauben 11 und nicht bezeichneten Nutsteinen in den Profilstäben 13.1 des Gestells 13 verschraubt, wobei auch hier eine Justierung in vertikaler Richtung möglich ist. Die Fallschächte 1 für die Massestücke 1 sind als gezogene oder geschweißte Stahlblechkonstruktionen ausgeführt und mit der Aluminiumgrundplatte des Gestelles 13 verschraubt. Die berührungslosen Sensoren 14, die zur Abschaltung der einzelnen Zähler sowie zur Steuerung der Abschaltung der Maschine bei Versuchsende dienen, sind in den Fallschächten 1 der Massestücke eingeschraubt. Über den elektrisch angetriebenen Getriebemotor 5 mit einer festen Drehzahl von beispielsweise 65 Umdrehungen pro Minute wird eine rotatorische Antriebsbewegung erzeugt. Mittels der Kurbelscheibe 6, die direkt auf der Abtriebswelle des Getriebemotors 5 befestigt ist, in Kombination mit einer Kurbelstange 7 wird die rotatorische Bewegung des Getriebemotors 5 in eine translatorische Bewegung gewandelt und auf die Schubstange 8 übertragen. Als Lagerung für die Schubstange 8 werden hier 4 Linearführungseinheiten 9 so angeordnet, dass eine reine axiale Bewegung der Schubstange 8 gewährleistet wird. Der Hubweg von 50 Millimetern wird über den Abstand der Kurbelstange 7 von der Drehachse der Abtriebswelle des Getriebes realisiert. Die Stromversorgung sowie die Bedienung werden über die im Schaltschrank 12 integrierten Bedienelemente ermöglicht, wobei die Steuerung wahlweise ein Touchscreen Bedienelement oder ein Bedienelement mit Tastenfeld aufweist. Der Schaltschrank 12 ist mit arretierbaren Scharnieren am Gestell 13 verschraubt. Zur Durchführung der Prüfung des Reibverschleißes von textilen Faserstrukturen unter Faser-Faser-Reibung wird die zu prüfende, textile Faserstruktur 15 am Haken 4 befestigt und in der in 1 dargestellten Art und Weise über die Führungsrollen 2 und die Umlenkrollen 3 geführt und dabei mehrfach, jedoch mindestens einmal, um sich selbst geschlungen. Das freie Ende der Faserstruktur wird an den nicht bezeichneten und in den Fallschächten 1 angeordneten Massestücken befestigt. Nach Starten der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nun der Motor 5 aktiviert und über die Kurbelscheibe 6, die Kurbelstange 7 und die Schubstange 8 wird die Prüfbewegung auf die Haken 4 und damit auf das die textile Faserstruktur 15 übertragen.
Es ist in der im Ausführungsbeispiel beschriebenen Prüfeinrichtung der Aufbau für die gleichzeitige Prüfung von maximal 4 Faserstrukturen dargestellt.
Bezugszeichenliste

1: Fallschacht für Massestücken
2: Führungsrollen
3: Umlenkrolle
4: Haken
5: Getriebemotor
6: Kurbelscheibe
7: Kurbelstange
8: Schubstange
9: Linearführung
10: Tisch
11: Rändelschraube
12: Schaltschrank
13: Gestell
13.1: Profilstäbe
14: berührungslose Sensoren
15: Faserstruktur
G: Grundplatte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3340459 A1 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Norm ASTM D 6611 [0001]
ASTM D 6611 [0002]
ASTM D 6611 [0003]
Norm ASTM D 6611 [0005]

Claims

Faserstruktur-Abrasions-Prüfstand zur reproduzierbaren Ermittlung des Reib-Verschleißverhaltens von insbesondere niedrig-, mittel- und hochfesten Faserstrukturen (15) aus natürlichen und synthetischen Fasern, welche durch Legen, Flechten oder Zwirnen hergestellt sein können, unter Faser-Faser-Reibung, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gestell (13) aus Profilstäben (13.1) auf einer Grundplatte (G) angeordnet ist.
Prüfstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Führungsrollen (2) und Umlenkrollen (3) am Gestell (13) befestigt sind, wobei die Führungsrollen (2) mittels Nutsteinen im Gestell (13) befestigt sind und die Umlenkrollen (3) mittels einer Abstandsstrebe am Gestell (13) befestigt sind und die Befestigungspositionen der Führungsrollen (2) und/oder der Umlenkrollen (3) verstellbar/justierbar sind.
Prüfstand nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass höhenverstellbare Tische (10) mittels Rändelschrauben (11) am Gestell (13) befestigt sind.
Prüfstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Tische (10) als Blechformteile oder Schweißteile ausgebildet sind.
Prüfstand nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein am Gestell angeordneter elektrisch betriebener Getriebemotor (5) mit der Faserstruktur im Wirkverbindung steht und auf diese eine Arbeitsbewegung überträgt.
Prüfstand nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebemotor (5) über – seine rotierende Abtriebswelle, – eine mit der Abtriebswelle verbundene Kurbelscheibe (6) – eine mit der Kurbelscheibe (6) gekoppelte Kurbelstange (7) und – eine an die Kurbelstange (7) angelenkte Schubstange (8) mit der an der Schubstange (8) aufgenommenen Faserstruktur in Wirkverbindung steht und wobei die rotatorische Bewegung des Getriebemotors in eine translatorische Bewegung gewandelt wird.
Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstange (8) in Linearführungen (9) geführt und gelagert wird, wobei die Linearführungen (9) mit dem Gestell (13) insbesondere verschraubt sind.
Prüfstand nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Substange in vier Linearführungen (9) geführt ist.
Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Haken (4) zur Aufnahme der Faserstrukturen (15) an der Schubstange (8) befestigt sind, wodurch die translatorische Bewegung der Schubstange (8) in die Faserstrukturen (15) eingeleitet wird.
Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Führungsschächte (1) zur Führung und Aufnahme von Massestücken am Gestell (13) befestigt und mit berührungslosen Sensoren (14) zur Feststellung des Versagens der Faserstruktur versehen sind.
Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Massestücke aus korrosionsbeständigem metallischen Werkstoff bestehen.
Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung im Schaltschrank (12) integriert ist, die sowohl die Prüfung bis zum Bruch aller Faserstrukturen (15), wobei die erreichten Zyklenzahlen gezählt werden, als auch die Vorgabe von Zyklenanzahlen ermöglicht.
Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung ein Touchscreen Bedienelement oder ein Bedienelement mit Tastenfeld aufweist.
Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet dass dieser einen oder mehrere Prüfplätze aufweist.
Prüfstand nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Prüfplätze nebeneinander angeordnet sind und dass die Prüfung von Faserstrukturen bei beliebiger Bestückung der einzelnen Prüfplätze erfolgt.