DE202020004381U1

DE202020004381U1 - Gerät zur Messung der Elastizität und Rückprallelastizität von Elastomeren

Info

Publication number: DE202020004381U1
Application number: DE202020004381.8U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-10-17
Filing date: 2020-10-17
Publication date: 2022-01-18
Anticipated expiration: 2030-10-18

Abstract

Messgerät zur Messung der Elastizität und Rückprallelastizität von Elastomeren, aufweisend eine nivellierbare Grundplatte () aus einem ersten Werkstoff mit einem doppelten, vertikalen Stangenaufbau aus einem zweiten Werkstoff, der dem ersten gleichen kann, sowie einer Messkammer (), welche von zwei parallelen Zangen () umschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Teilbereiche von zwei Messaufnehmern () für Zug und Druck und einem Messaufnehmer () für Höhenunterschiede verbunden werden.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Messgerät zur Messung der Materialeigenschaften eines Elastomers bezüglich dessen elastischer Verformung und Rückstellung, bestehend aus einer nivellierbaren Grundplatte, einem Stangenaufbau mit integriertem Messaufnehmer sowie einem Messgehäuse zur Einbringung eines Elastomers, welches von 2 Backen umschlossen wird, die wiederum Messaufnehmer beinhalten.
STAND DER TECHNIK
Bekannte Messgeräte zur Messung der Elastizität und Rückprallelastizität von Elastomeren umfassen Vorrichtungen, welche mit einem festgelegten Gewicht über eine dazugehörige Software erfassen, wieviel Druck ein Elastomer aufnehmen und abgeben kann. Beim Messgerät mit Pendelhammer beispielsweise wird ein eingespanntes Elastomer von einem definierten Hammer aus einer definierten Fallhöhe heraus getroffen und die Rückprallhöhe gemessen.
Bisher gibt es noch kein standardisiertes Messverfahren, welches die Rückprallelastizität von Gummimischungen messen kann, so dass diese einheitlich und standardisiert bestimmt werden können. Mit Hilfe des E-Moduls wird die Spannung und Dehnung eines Materials bestimmt. Mit Hilfe des K-Moduls wird erfasst, welche allseitige Kompressionskraft nötig ist, um eine Volumenänderung hervorzurufen.
Problem dabei ist, dass es im Bereich der Schuhindustrie kein Messgerät gibt, welches die Materialeigenschaften von verschiedenen Gummi- und Kunststoffmischungen fußanatomisch relevant bestimmen kann und man Rückschlüsse auf die Eignung von verschiedenen Werkstoffen für das Gewicht des Trägers ziehen kann. Es gibt im Schuhbereich keine Unterscheidung für unterschiedliche Gewichtsklassen. Personen mit 50 kg tragen die gleiche Schuhsohle wie Personen mit 150 kg, was im Fersen-Auftrittsbereich zu unterschiedlichen Stauchungen und Verdichtungen des Materials führt. Es gibt keine Messlandschaft, die dir Korrelation zwischen anatomischer Auftrittsproblematik in punkto Eindringtiefe und Rückprallelastizität bzw. Differenz bei der Kompression eines Elastomers (Bsp. Sohle) herstellt, als dass eine näherungsweise Verwendungskorrelation gegeben ist.
ZIEL DER ERFINDUNG
Ziel der Erfindung ist es, ein fußanatomisches Prüfverfahren für die Schuhindustrie zu entwickeln, welches eine Aussage über die Eignung von bestimmten Elastomeren für unterschiedliche Gewichtsgruppen erlaubt.
Ab dem 9. Lebensjahr besteht eine Korrelation der knöchernen Auftrittsfläche des Fersenbeins des Menschen mit der Schuhgröße, wobei die Auftrittsfläche der knöchernen Ferse bei jedem Menschen nahezu gleich ist.
Bei einer Schuhsohle ist es nicht relevant, zu wissen, wie sich das Material verformt, wenn von allen Seiten Kräfte einwirkt, sondern es ist wichtig, die Kompression, Verformung und Rückprallelastizität und Rückprallgeschwindigkeit des verwendeten Materials zu kennen, die sich durch die Auftritts- und Bodenreaktionskraft ergibt. Durch ein Messen der Elastizität und Rückprallelastizität von Elastomeren lassen sich körpergewichtsangepasste Sohlen entwickeln oder vorhandene Sohlen auf die Eignung für den Träger überprüfen.
Mit Hilfe der Messvorrichtung wird über eine der Fersenauftrittsfläche entsprechende Fläche über einen bestimmten standardisierten Zeitraum eine gewichtsentsprechende Eindringtiefe provoziert und nach vorgewählter Lastaufnahme die Rückstellkraft des Elastomers in seine dann resultierende Ausgangslage bestimmt. Um eine praxisnahe Kartographie vorhandener bzw. neuer Elastomere erstellen zu können, wird ein Belastungsprofil von beispielsweise 50, 75, 100 und 125 kg über die Fläche vorgegeben. Die sich daraus ergebenden Rückstellwerte, Eindringtiefen bzw. Querausdehnungswerte lassen eine bestimmte körpergewichtskorrelierte Verwendung erschließen.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Das Messgerät umfasst eine Grundplatte, welche mit Hilfe von verstellbaren Füßen nivelliert werden kann. Messgerät und Füße bestehen aus Metall oder einem harten Kunststoff.
Die Messapparatur ist auf der Grundplatte bevorzugt über Schweißnähte bzw. Schrauben befestigt. In der Mitte der Grundplatte befindet sich eine bevorzugt würfelförmige Messkammer, welche aus einem beispielsweise hufeisenförmigen Grundelement besteht und durch 2 Backen geschlossen wird. In die Messkammer wird der zu prüfende Werkstoff eingelegt, der genau die gleichen Abmessungen in Breite und Tiefe hat wie die Messkammer. Die Höhe kann variieren und ist maximal so hoch wie die Messkammer, kann jedoch auch mit Hilfe einer standardisierten Platte (beispielsweise aus Kork) auf die Höhe der Messkammer ergänzt werden.
Auf der Grundplatte wird ein doppeltes, vertikales Gestänge montiert, welches eine Messeinheit beinhaltet, die an zwei höhenverstellbaren Platten befestigt wird und welche den auf die Messkammer aufgebauten Druck messen kann. Der Druck selbst wird bevorzugt über eine Schraube an der oben abschließenden Quervorrichtung des Gestänges in senkrechter Richtung manuell, mechanisch, elektrisch oder motorisch gesteuert erzeugt.
Ebenfalls auf der Grundplatte ist eine Verstrebung, welche zwei zangenförmige Backen beinhaltet, die beim Öffnen ein Einlegen des zu messenden Werkstoffs ermöglichen und beim Schließen über 2 exakt zur Messkammer passende Seitenteile ein passgenaues Umfassen des Werkstoffs bewerkstelligen. Geschlossen werden die Zangen mit einer weiteren Messvorrichtung, die passgenau auf 2 Bolzen an den Zangen eingehakt wird und über Zug auf eine Seitausweichung des eingelegten Werkstoffs und somit eine Ausdehnung der Messkammer in kg oder mm reagiert.
Das Ausweichen des Werkstoffs als Reaktion auf den Druck der gewichtskorrelierten Schraubensituation nach unten wird über eine digitale Messuhr in mm angezeigt.
Figurenliste
Die Zeichnungen zeigen eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung.

1 zeigt (von der Basis beginnend) die Grundplatte (1) der Vorrichtung zur Messung der Elastiziät und Rückprallelastizität von Elastomeren mit beispielsweise 4 nivellierbaren Standfüßen (2) aus Stahl, Kunststoff, Hart- oder Weichgummi oder einem ähnlichen Material. Das Material der gesamten Messeinrichtung bis auf die Standfüße und die Messaufnehmer besteht im Ausführungsbeispiel aus Edelstahl. Die Füße sind befestigt an einer im Ausführungsbeispiel rechteckigen Grundplatte von 25×20 cm.
In 2 sind an dieser Grundplatte 2 zangenförmige Backen (3) befestigt, die 20×5 cm groß sind und an einem Scharnier (4) befestigt werden. Die Zangen haben im Ausführungsbeispiel einen Abstand von 7 cm und liegen parallel zueinander im Abstand von 2 cm von der Grundplatte.
3 zeigt die Backen, welche am Endpunkt jeweils eine zylinderförmige Halteeinrichtung (5) beinhalten, in die wie in 4 dargestellt ein Messaufnehmer (6) (beispielsweise eine Kofferwaage) eingespannt wird. Mit diesem Messaufnehmer werden gleichzeitig die Backen verbunden und um die Messkammer (7) geschlossen.
5 zeigt die Messkammer (7), welche in etwa in der Mitte der Backen liegt. Jede Backe trägt eine t-förmige Wand (8) (in 6 dargestellt) für die Messkammer (7), die das Zentrum der Messeinrichtung bildet. Die Messkammer hat eine Größe von 4×4×4 cm³. Die beiden weiteren Wände der Messeinheit werden von einem u-förmigen, hufeisenförmigen Träger (9) gebildet, in welchen das zu prüfende Messmaterial eingelegt werden kann.
7: Dieses Hufeisen (9) wird zwischen die beiden Streben (10) gelegt, welche die Vertikale des Messgerätes bilden. Die vertikalen, runden Streben tragen den Deckel (11) der Messkammer, welcher über eine weitere Messvorrichtung mit dem doppelt gestützten Schraubmechanismus verbunden ist.
8 zeigt den Messaufnehmer (6), welcher zwischen den vertikalen Streben (10) angebracht ist und den Deckel (11) der Messkammer (7) mit der Grundplatte des Schraubmechanismus (12) verbindet.
9: Der eigentliche Schraubmechanismus besteht aus einer großen Schraube (14), welche durch Drehen in die eine oder andere Richtung die vertikale Krafteinwirkung eines Fußes beispielweise auf ein Schuh- und Laufsohlenmaterial simuliert. Die Schraube ist zwischen Grundplatte des Schraubmechanismus (12) und deren Deckplatte (13) angebracht.
10 zeigt die Seitansicht der Messvorrichtung. Der vertikale Druck wird durch die obere Messeinheit gemessen. Die Messeinheit zwischen den Backen misst den Druck, mit welchem das Messstück aus der Messkammer drückt. Eine weitere Messeinheit (15), welche an der vertikalen Strebe befestigt ist, misst die Eintauchtiefe des Deckels der Messkammer in das eingelegte Messmaterial. Der Stift zur Messung der Eindringtiefe wird mit dem horizontalen Verschlusselement verbunden, so dass nach Aufsetzen der Druckplatte auf das Messelement dieser auf einen Punkt 0 vornivelliert wird, so dass der ausgeübte Druck auf den Messkörper in seiner Eindringtiefe gemessen werden kann.

Das Material in der Messkammer kann exakt 4×4×4 cm³ groß sein. Ebenso ist es möglich, Ausgleichsplatten in verschiedenen Höhen einzulegen, welche zulassen, dass ein flacheres Material entsprechend der Schuhsohle, die gemessen werden soll, eingelegt wird.

Claims

Messgerät zur Messung der Elastizität und Rückprallelastizität von Elastomeren, aufweisend eine nivellierbare Grundplatte () aus einem ersten Werkstoff mit einem doppelten, vertikalen Stangenaufbau aus einem zweiten Werkstoff, der dem ersten gleichen kann, sowie einer Messkammer (), welche von zwei parallelen Zangen () umschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Teilbereiche von zwei Messaufnehmern () für Zug und Druck und einem Messaufnehmer () für Höhenunterschiede verbunden werden.
Messgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte als Träger für die Messkammer, die zangenförmigen, parallelen Backen sowie den vertikalen Stangenaufbau dient.
Messgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei an Backen, vertikalem Stangenaufbau und auf dem Aufbau der Grundplatte mindestens 3 Messaufnehmer befestigt sind.
Messgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste Werkstoff bevorzugt aus einem metallischen Material besteht.
Messgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Grundplatte durch bevorzugt 4 verstellbare, angeschraubte oder angeschweißte Füße nivellierbar ist.
Messgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine würfel- oder quaderförmige Messkammer von allen Seiten fest umschlossen wird und in ihrem Hohlraum passgenau einen zu prüfenden Werkstoff umschließt.