DE2234372C3 - Verfahren zum Bestimmen der relativen Dichte bei aus mehreren Schichten verschiedener Dichte gebildeten Körpern und Geräte zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der relativen Dichte eines Körpers, der aus mehreren Schichten gebildet ist, deren Dichte verschieden ist und in einem ähnlichen gegenseitigen Verhältnis wie bei den Schichten von Polyurethan-Strukturschäumen steht, insbesondere bei einem Körper aus Polyurethan-Strukturschäumen, und Geräte zur Durchführung des Verfahrens.

Die bisher bekannten Verfahren zum Bestimmen des Dichteverlaufs über dem Querschnitt beruhen alle auf dem Prinzip der örtlichen Dichtebestimmung durch Volumenermittlung und Gewichtsbestimmung der Einzelabschnitte. Bei diesen Verfahren ist es nur unter hohem Zeitaufwand möglich, den annähernd exakten Querschnittsdichteverlauf von Strukturschäumen zu bestimmen. Von einer ausgesägten Querschnittsprobe werden nämüch nacheinander dünnt zur Oberfläche der Probe parallele Schichten abgearbeitet. Nach jeder Abtragung wird dann die Probe gewogen und gemessen. Dieses Verfahren ist bei exakter Durchführung und bei Abtragung dünnster Schichten zwar sehr genau, erfordert aber einen enormen Aufwand bei der Bearbeitung, Messung und Auswertung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das es ermöglicht, den Dichteverlauf über den Querschnitt insbesondere bei Strukturschaum-Formteilen schneller als bisher, aber dabei doch rr.h einer für Stabilitätsrechnungen genügenden Genauigkeit zu bestimmen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die relative Dichte der einzelnen Schichten mittels einer senkrecht zu den Schichten des Körpers vorgenommenen Bewegung eines spanabhebenden Werkzeugs (Bohrer?, Hobels) als Eindringwiderstand des spanabhebenden Werkzeugs gemessen und registriert wird und daß danach die gemessenen Relaüvwerte durch Vergleich mit den Werten einer Eichkurve in Absolutwerte der Dichte umgewandelt werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann ein Gerät zur Durchführung des Verfahrens entweder als Bohrgerät ausgebildet sein, bei dem

a) die Drehzahl und der Vorschub jeweils konstant einstellbar sind und bei dem

b) die zu untersuchende Probe in einer Aufnahmeeinrichtung fest g. lagert ist, die mit einer Meß- und Registriereinrichtung für das aus der Hauptschnittkraft resultierende Reaktionsmomeni der Probe verbunden ist,

oder aber als sich translatorisch bewegende Einrichtung, 1. B. als Hobelmaschine, bei der

a) die Hubgeschwindigkeit und die Spandicke des Hobels jeweils konstant einstellbar sind und bei dem

b) der Hobel mit einer Meß- und Registriereinrichtung für die Widerstandskraft der in einer Aufnahmeeinrichtung festgelagerten Probe gegen den Hobelvorgang verbunden ist.

Das Bohrgerät kann aber auch derart ausgebildet sein, daß der Bohrer feststeht und die zu untersuchende Probe um den Bohrer gedreht wird.

Gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann zur Messung des Reaktionsmomentes ein mit der Aufnahmeeinrichtung für die zu untersuchende Probe fest verbundener Torsionsstab vorgesehen sein, dessen jeweilige Verdrehung elektronisch gemessen und ais elektrisches Signal verstärkt einem X- V-Schreiber über der Zeitachse zugeführt wird, wobei die Zeitachse proportional dem Bohrer-Vorschub und damit der Pro'oentiefe ist.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand von Ausführungsbeispielen erörtert.

In der Fig. 1 ist schematisch und z.T. im Schnitt ein Bohrmeßtisch 1 dargestellt, auf dessen Grundplatte 2 ein Torsionsstab 3 befestigt ist. Dieser Torsionsstab ist an seinem freien Ende tellerförmig verbreitert; er trägt auf dieser Verbreiterung, die mit Rollen 8 auf dem Tisch 1 gelagert ist, eine Schnellspannvorrichtung 4 für die zu

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untersuchende Probe 5. Dabei wird die Probe 5, die, bedingt durch den Schaum-Aufbau, etwa bis 100 mm Dicke aufweisen kann, so eingespannt, daß ein Bohrer 6 einer Bohrmaschine senkrecht zu den Schichten der Probe wirkt. Als Bohrer dient vorteilhaft ein Ein-Schneidensenker 7, der bei Messungen an Strukturschaum-Teilen einen Durchmesser von z. B. 25 mm aufweist und der mit hoher Drehzahl (z.B. 2000-5000 Umdrehungen/ Minute), aber geringem konstantem Vorschub von z. B. 0,06 mm/Umdr. in die Probe hineingefahren wird. Der Bohrer ist so freigeschliffen, daß auch mit zunehmender Bohrtiefe die Wandungsreibung nicht größer wird und daß die Spanabfuhr gut erfolgt. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, in die zu untersuchende Probe vor dem eigentlichen Meß-Bohren eine Vorbohrung mit einem Bohrer von z. B. 16 mm Durchmesser vorzunehmen. Der beim Bohren auftretende Zerspanivjngswiderstand drückt sich durch das Reaktions-Drehmoment der Probe aus. Dieses wird durch eine proportionale Verdrehung des Torsionsstabes 3 im Meßtisch auf einen Geber 10. z. B. auf induktive, pneumatische oder piezoelektrische Weise übertragen. Das von dem Geber 10 daraufhin ausgesandte elektrische Signal wird in einem Verstärker 11 verstärkt und dann mit einem A-V-Schreiber 12 über der Zeitachsc. die proportional dem Bohrer-Vorschub und damit der Probentiefe ist. aufgezeichnet.

Selbstverständlich ist es auch möglich. Spiralbohrer. Fingerfräser oder andere bekannte Bohrwerkzeuge zum Bohren zu verwenden.

Es ist aber auch möglich, durch einen Hobelvorgang die relative Dichte von aus mehreren Schichten verschiedener Dichte gebildeten Körpern zu bestimmen. Die Fi g. 2 zeigt ein entsprechendes Ausführungsbeispiel. Eine nur schematisch dargestellte Schnelleinspannvorrichtung 13 zui Aufnahme der zu untersuchenden Probe 14 ist auf einem Tisch oder dergl. fest angeordnet. Dabei wird die Probe 14 derart eingespannt, daß die Schichten senkrecht /ur Bewegungsrichtung eines Hobels 15 liegen. Außerdem muß dafür gesorgt werden, daß ein gleichmäßig dicker Span abgehoben wird, was voraussetzt, daß die Probe vorher gut plar.gearbeitet wurde. Die Hubgeschwindigkeit muß konstant und proportional zur Geschwindigkeit eines X- V-Schreibers 16 sein, der mit dem Hobel 15 über eine Meßeinrichtung 17 verbunden ist. die die Widerstandskraft der Probe 14 gegen den Hobel vorgang mißt.

Die bei dem erfmdungsgemäßen Verfahren gemessenen Relativwerte können durch eine F.ichkur\e in Absolutwerte der Dichte umgewandelt werder Wie Versuche ergeben haben, stimmen die durc;; das erfindungsgemäße Verfahren in etwa 20 —30 see ermittelten Werte mit sehr großer Genauigkeit mit den n.ich dem bisherigen zeitraubenden Verfahren (3 bis 4 Stunden für dieselbe Messung) ermittelten Werten überein. Der durch das erfindungsgemäße Verfahren er/ielbarc Höhnische Vorteil ist d;\her offensichtlich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Bestimmen der Dichte eines Körpers, der aus mehreren Schichten gebildet ist, deren Dichte verschieden ist und in einem ähnlichen gegenseitigen Verhältnis wie bei den Schichten von Polyurethan-Strukturschäumen steht, insbesondere bei einem Körper aus Polyurethan-Strukturschäumen, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Dichte der einzelnen Schichten mittels einer senkrecht zu den Schichten des Körpers vorgenommenen Bewegung eines spanabhebenden Werkzeugs (Bohrers, Hobels) als Eindringwiderstand des spanabhebenden Werkzeugs gemessen und registriert wird und daß danach die gemessenen Relativwerte durch Vergleich mit den Werten einer Eichkurve in Absolutwerte der Dichte umgewandelt werden.

2. Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät als Bohrgerät ausgebildet ist, bei dem

a) die Drehzahl und der Vorschub jeweils konstant einstellbar sind und bei dem

b) die zu untersuchende Probe in einer Aufnahmeeinrichtung fest gelagert ist, die mit einer Meß- und Registriereinrichtung für das aus der Hauptschniukraft resultierende Reaktionsmoment der Probe verbunden ist.

3. Gerät nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät derart ausgebildet ist, daß der Bohrer feststeht und die zu untersuchende Probe um den Bohrer gedreh: wird.

4. Gerät nach den Patentansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dpß zur Messung des Reaktionsmomentes ein mit der Aufnahmeeinrichtung für die zu untersuchende Probe lest verbundener Torsionsstab vorgesehen ist, dessen jeweilige Verdrehung elektrisch gemessen und als elektrisches Signal verstärkt einem X- V-Schreibcr über der Zeitachse zugeführt wird, wobei die Zei.achse proportional dem Bohrer-Vorschub u.nd damit der Probentiefe ist.

5. Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gera* als sich translatorisch bewegende Einrichtung,

z. B. als \ lobelmaschine, ausgebildet ist, bei der

a) die Hubgeschwindigkeit und die Spandicke des Hobels jeweils konstant einstellbar sind und bei dem

b) der Hobel mit einer Meß- und Registriereinrichtung für die Widerstandskraft der in einer Aufnahmeeinrichtung festgelagerten Probe gegen den Hobelvorgang verbunden ist.

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