DE2529491B2

DE2529491B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung der bleibenden Verformung eines elastischen Körpers

Info

Publication number: DE2529491B2
Application number: DE19752529491
Authority: DE
Inventors: Rainer 3180 Wolfsburg Koehn
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1975-07-02
Filing date: 1975-07-02
Publication date: 1979-12-06
Also published as: DE2529491A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Messung der bleibenden Verformung eines elastischen Körpers, insbesondere eines leicht verformbaren Dichtungskörpers, bei dem der zunächst zwischen zwei Druckplatten eingespannte und für eine definierte Prüfzeit auf eine im Vergleich zum ursprünglichen Zustand kleinere definierte Dicke zusammengedrückte elastische Körper nach Ablauf der Prüfzeit aus seiner Einspannung befreit und seine Dicke zu einem möglichst definierten Zeitpunkt nach seiner Entlastung gemessen wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Elastische Körper werden in der Technik in vielfältiger Form für vielerlei Zwecke eingesetzt. Unter anderem werden sie als Dichtungen, z. B. als Türdichtungen im Automobilbau, verwendet. Sie können als Volloder als Hohlkörper ausgebildet sein und eine sehr unterschiedliche Profilform besitzen. In der Regel bestehen sie aus Gummi oder aus gummiähnlichen Materialien. Für die Beurteilung solcher Dichtungen ist es unter anderem wichtig zu wissen, wie sie sich verhalten, wenn sie — nach längerer Zeit in eingespanntem Zustund — entlastet werden. Interessant ist, welcher Verforimingsanteil zu einem bestimmten

Zeitpunkt nach der Entspannung noch zurückgeblieben ist. Da der Druck-Verformungsrest ein zeitabhängiger Wert ist, sollte die Messung der bleibenden Verformung des elastischen Körpers zu einer möglichst definierten Zeit nach seiner Entlastung geschehen. Grundsätzlich könnte diese Messung mit Hilfe einer Schiebelehre oder eines ähnlichen mechanischen Meßgerätes durchgeführt werden. Die Genauigkeit einer derartigen Messung wäre allerdings nicht sehr hoch. Einmal besteht die Gefahr, daß der elastische Körper beim Meßvorgang durch die angelegte Schiebelehre zusammengedrückt wird, so avQ sich ein zu geringer Wert ergibt, andererseits wäre es auch möglich, daß die Schiebelehre beim Meßvorgang nicht richtig, d. h. mit Spiel, angelegt wird, so daß sich ein zu großer Wert ergibt

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Messung der bleibenden Verformung eines elastischen Körpers, insbesondere eines leicht verformbaren Dichtungskörpers, anzugeben, womit sehr genaue Messungen durchgeführt werden können, wobei in einfacher Weise ein definierter Zeitpunkt zur Vornahme der Messung eingehalten werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dickenmessung des elastischen Körpers berührungslos erfolgt, indem der Körper nach seiner Entlastung mittels einer Hubvorrichtung von einem definierten Startpunkt aus auf eine Lichtschranke zu bewegt wird und der bis zum Durchschreiten der Lichtschranke zurückgelegte Weg direkt oder indirekt gemessen wird.

Dieses Verfahren besitzt den wesentlichen Vorteil, daß das Meßergebnis durch das eingesetzte Meßgerät nicht verfälscht werden kann. Es ist weder möglich, den elastischen Körper während des Meßvorganges versehentlich zusammenzudrücken, noch kann ein Meßwert abgelesen werden, ohne daß der elastische Körper tatsächlich das Meßgerät (Lichtschranke) tangiert.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist gekennzeichnet durch einen mittels eines Antriebsmotors anhebbaren Hubtisch, eine parallel zum Hubtisch verlaufende, in dessen Bewegungsbahn liegende Lichtschrankenvorrichtung, eine den Weg, den der Hubtisch bis zum Durchschreiten der Lichtschrankenvorrichtung durch den Körper zurückgelegt, erfassende Meßvorrichtung sowie eine Einschaltvorrichtung, die den Antriebsmotor naci der Herausnahme des elastischen Körpers aus seiner Einspannung einschaltet.

Vorzugsweise ist als Antriebsmotor ein Gleichstrommotor vorgesehen, welcher in dem Augenblick, in dem der elastische Körper die Lichtschranke durchschreitet, mittels einer durch die Lichtschranke ausgelösten, ihn kurzschließenden Schaltvorrichtung nahezu verzögerungsfrei in den Stillstand abbrennbar ist. Die Verwendung eines Gleichstrommotors eröffnet die Möglichkeit, den Hubtisch durch induktives Abbremsen (Kurzschließen) des Gleichstrommotors sehr schnell anzuhalten, so daß zur Erfassung des vom elastischen Körper bis /um Durchschreiten der Lichtschranke zurückgelegten Weges ein mit dem Hubtisch gekoppeltes herkömmliches Längenmeßgerät verwendet werden kann.

Hei einer wesentlichen Weiterbildung der Erfindung enthält die Einschaltvorrichtung einen mit den beiden μ Druckplatten in Verbindung stehenden Schalter, der durch die Herausnahme ties elastischen Körpers aus seiner Einspannung umschaltbar ist, wobei vorzugsweise die beiden Druckplatten zusammen mit den sie verbindenden Spannschrauben o. ä. den Schalter bilden. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß der Hubtisch automatisch zu einem definierten Zeitpunkt, nämlich bei der Entlastung des elastischen Körpers, gestartet wird

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Schalter elektrisch im Erregerstromkreis einer ersten Relaisanordnung angeordnet, deren bei eingespanntem elastischen Körper geöffnetes Schaltglied zwischen den Gleichstrommotor und eine diesen speisende Spannungsquelle geschaltet ist, wobei die erste Relaisanordnung vorzugsweise als Zeitrelais ausgebildet ist Durch die Verwendung eines Zeitrelais kann der den Hubtisch anhebende Gleichstrommotor zu einem beliebigen definierten Zeitpunkt nach der Entlastung des elastischen Körpers automatisch eingeschaltet werden, so daß der elastische Körper — bei Berücksichtigung seiner Abmessungen sowie der Entfernung des Startpunktes von der Lichtschranke — zu einem zumindest angenähert definierten Zeitpunkt nach seiner Entlastung die Lichtschranke durchschreitet In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung enthält die Schaltvorrichtung einen in der Lichtschrankenvorrichtung angeordneten Fotowiderstand o. ä., welcher — vorzugsweise unter Zwischenschaltung eines elektronischen Verstärkers — in den Erregerkreis einer zweiten Relaisanordnung geschaltet ist, deren als Umschalter ausgebildetes Schallglied zwischen den Gleichstrommotor und die diesen speisende Spannungsquelle geschaltet ist.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung erläutert.

In der Zeichnung zeigt in zum Teil schematischer Darstellung

Fig. 1 die perspektivische Gesamtansicht einer Meßvorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig.2 den zwischen zwei Druckplatten eingespannten elastischen Körper und

Fig. 3 eine elektrische Schaltungsanordnung in prinzipieller Darstellung zur Erläuterung des Verfahrens und der Funktionsweise der Vorrichtung.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung zur Messung der bleibenden Verformung eines elastischen Körpers besteht im wesentlichen aus einem Hubtisch 3, der im Ausführungsbeispiel an vier vertikalen Gleitsäulen 9 gelagert und geführt ist. Mittels einer unter dem Tisch angeordneten, als Scherengitter ausgebildeten Hubvorrichtung 10 kann der Hubtisch vertikal angehoben oder abgesenkt werden. Zu diesem Zwecke ist ein mit der Hubvorrichtung zusammenwirkender Antriebsmotor 2 vorgesehen, der im Ausführungsbeispiei ais Gleichstrommotor ausgebildet ist. An zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Hubtisches ist je eine vertikale Säule Il angeordnet. Jede dieser Säulen besitzt einen sich über den Hubtisch 3 erstreckenden horizontalen Arm 18, an denen eine parallel zum Hubtisch 3 ausgerichtete Lichtschrankenvorrichtung 4 befestigt ist, und zwar an dem einen Arm eine Lichtquelle und am anderen Arm ein lichtempfindliches elektronisches Schaltelement. Im wesentlichen vervollständigt wird die Vorrichtung durch eine Meßvorriehtung 5, die den Weg, den der Hubtisch 3 bis zum Durchschreiten der Lichtschrankenvorrichtung 4 durch den elastischen Körper 1 zurückgelegt, erfaßt. Diese Meßvorrichtung ist iir. Ausführungsbeispiel als herkömmliches Längenmeßgerät, nämlich als Meßuhr, ausgebildet. Das Gehäuse 5.1 der Meßuhr ist ortsfest an der Vorrichtung befestigt. Im Ausführungsbeispiei ist es an einer der

Gleitsäulen 9 befestigt. Genauso gut könnte es aber auch an einer der vertikalen Säulen 11 befestigt werden. Der Meßfühler 5.2 der Meßuhr liegt auf dem Hubtisch 3 auf, so daß er der Bewegung des Hubtisches 3 folgt. Im einzelnen geht die Messung der bleibenden Verformung des elastischen Körpers wie folgt vonstatten. Zunächst wird der zu messende elastische Körper 1 — wie in Fig.2 dargestellt — zwischen zwei Druckplatten 6.1 und 6.2 eingespannt und mit Hilfe zweier Spannschrauben 63 auf eine im Vergleich zum ursprünglichen Zustand kleinere definierte Dicke zusammengedrückt. Nach Ablauf der Prüfzeit wird der elastische Körper 1 aus seiner Einspannung befreit, so daß er sich wieder entspannt und sich seiner ursprünglichen Form nähert. Das geschieht dadurch, daß die obere Druckplatte 6.2 nach Lösen der Spannschrauben 63 entfernt wird. Nach seiner Entlastung wird der elastische Körper 1 auf den in einer definierten Startposition befindlichen Hubtisch 3 gelegt und der Gleichstrommotor 2 mit Hilfe einer Einschaltvorrichtung, die in Fig.3 mit 12 beziffert ist, eingeschaltet so daß der Hubtisch 3 durch die mit dem Gleichstrommotor 2 in Verbindung stehende Hubvorrichtung 10 auf die Lichtschrankenvorrichtung 4 zu bewegt wird. In dem Augenblick, in dem der elastische Körper 1 die Lichtschranke 4 durchschreitet, wird der Gleichstrommotor 2 und damit auch der Hubtisch 3 mittels einer durch die Lichtschranke 4 ausgelösten Schaltvorrichtung, die in Fig.3 mit 15 beziffert ist, nahezu ohne Verzögerung angehalten. Aus dem zurückgelegten Weg des Hubtisches läßt sich die Dicke und damit auch der Druck-Verformungsrest des elastischen Körpers 1 ermitteln; wenn der Nullpunkt der Meßuhr entsprechend geeicht ist, kann sie direkt an der Meßuhr abgelesen werden. Dieses schlagartige Abbremsen in den Stillstand wird durch induktives Abbremsen des verwendeten Gleichstrommotors 2 bewirkt. Dieser wird dabei mit Hilfe einer in F i g. 3 mit 7 bezifferten zweiten Relaisanordnung 7 von der in speisenden elektrischen Spannungsquelle 8 abgeschaltet und — erforderlichenfalls unter Zwischenschaltung eines Widerstandes — kurzgeschlossen. Das im Ausführungsbeispiel zweipolig ausgebildete Schaltglied 7.1 der zweiten Relaisanordnung 7 ist zu diesem Zwecke als Umschalter ausgebildet. Während das eine Kontaktpaar 73 mit den Polklemmen der speisenden Spannungsquelle 8 in Verbindung steht, ist das zweite Kontaktpaar 7.2 durch eine Kurzschlußbrücke miteinander verbunden. Die Erregerwicklung der zweiten Relaisanordnung 7 wird aus einer Hilfsspannungsquelle 16 gespeist, wobei in den Erregerkreis dieser Relaisanordnung — vorzugsweise unter Zwischenschaltung eines elektronischen Verstärkers — ein Fotowiderstand 4.1 o. ä. eingeschaltet ist. Räumlich ist dieser Fotowiderstand in der Lichtschrankenvorrichtung 4 angeordnet, so daß sich sein Schaltzustand in dem Moment ändert, in dem der elastische Körper die Lichtschranke durchschreitet Solange die Lichtschranke frei ist d. h. der von der Lichtquelle ausgesandte Lichtstrahl auf den Fotowiderstand trifft liegt der in Fig.3 gezeigte Schaltzustand der Schaltvorrichtung 15 vor. Das zweipolige Schaltbild 7.1 verbindet also die Klemmen des Gleichstrommotors 2 mit den Schaltkontakten 73. Sobald aber die Lichtschranke 4 unterbrochen wird, ändert sich der Schaltzustand des Fotowiderstamdes 4.1 und damit auch der der Relaisanordnung 7, so daß das Schaltglied 7.1 von den Schaltkoptakten 73 auf die Schaltkontakte 7.2 umschaltet lind dadurch den Gleichstrommotor 2 kurzschließt

Grundsätzlich wäre es möglich, den Gleichstrommotor 2 zu Beginn des Meßvorganges mit Hilfe eines von Hand betätigten Schalters einzuschalten. Dann wäre es allerdings schwierig, die Dicke des elastischen Körpers 1 zu einem möglichst definierten Zeitpunkt nach seiner Entlastung zu messen. Wesentlich vorteilhafter ist es, wenn das Einschalten beim Lösen der Einspannt ng des elastischen Körpers selbsttätig erfolgt. Zu dijstm Zwecke enthält die in Fig.3 mit 12 bezi ferte Einschaltvorrichtung erfindungsgemäß einen Schalter 13, der mit den beiden Druckplatten 6.1 und 6.2 in Verbindung steht und durch die Herausnahme des elastischen Körpers aus seiner Einspannung umgeschaltet wird. Im Ausführungsbeispiel wird dieser Schalter in

!5 besonders zweckmäßiger Weise durch die beiden Druckplatten 6.1 und 6.2 sowie die sie verbindenden Spannschrauben 63 gebildet. Zu diesem Zweck sind die beiden Druckplatten 6.1 und 6.2 mit elektrischen Leitungen 130 verbunden, von denen die eine mit der Erregerwicklung einer ersten Relaisanordnung 14 und die andere mit der einen Klemme einer Hilfsspannungsquelle 17 verbunden ist. Die beiden Druckplatten 6.1 und 6.2 sowie die beiden Spannschrauben 63 sind aus elektrisch Ititfähigem Material hergestellt. Der durch die Druckplatten gebildete elektrische Schalter 13 ist daher geschlossen, solange beide Druckplatten über die Spannschrauben miteinander verbunden sind. Sowie die obere Druckplatte abgehoben wird, wie es am Ende der Prüfzeit zur Entlastung des eingespannten elastischen Körpers geschieht, wird dieser durch die Druckplatten gebildete elektrische Schalter geöffnet. Da der elektrische Schalter 13 elektrisch im Erregerstromkreis der in Fig.3 gezeigten ersten Relaisanordnung 14 liegt, wird dieses Relais durch das öffnen des Schalters 13 umgeschaltet. Das Schaltglied 14.1 der ersten Relaisanordnung 14 ist bei geschlossenem Schalter 13, d. h. bei eingespanntem elastischem Körper 1, geöffnet. Es wird daher geschlossen, wenn der Schalter 13 geöffnet wird. Durch das Schließen des Schallgliedes 14.1 wird die elektrische Spannungsquelle 8 an den Gleichstrommotor 2 geschaltet, so daß dieser zu laufen anfängt, unter der Voraussetzung, daß sich das Schaltglied 7.1 der zweiten Relaisanordriung 7 in der in F i g. 3 gezeigten Schaltstellung befindet. In besonders vorteilhafter Weise kann die erste Relaisanordnung 14 als einstellbares Zeitrelais ausgebildet sein. Dadurch wird es möglich, definiert einzustellen, zu welchem Zeitpunkt nach der Entlastung des elastischen Körpers 1, d. h. nach dem öffnen des Schalters 13, das Schaltglied 14.1 geschlossen werden soll. Dadurch wird dann auch — indirekt — der Zeitpunkt eingestellt indem der elastische Körper die Lichtschranke unterbricht Es versteht sich, daß dabei die Grundentfernung zwischen Hubtisch 3 und Lichtschranke 4 sowie die Grundabmessung des elastischen Körpers 1 Berücksichtigung finden müssen.

In Fi g. 3 ist zur Erläuterung der Funktionsweise der Erfindung eine elektrische Schaltungsanordnung unter Verwendung mechanischer Relais gezeigt Diese Schaltungsanordnung dient lediglich der Erläuterung. Es versteht sich, daß vielerlei Abwandlungen möglich sind.

Insbesondere ist es möglich, die Relaisanordnungen 7 und 14 durch elektronische Schaltungsanordnungen zu ersetzen.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglichen eine sehr genaue Messung der bleibenden Verformung eines elastischen Körpers, wobei der Körper selbst nicht berührt wird. Von Vorteil ist dabei, daß der elastische

Körper nach Lösen seiner Einspannung lediglich auf den Hubtisch gelegt zu werden braucht und sich der gewünschte definierte Zeitpunkt der Messung bei entsprechender Einstellung des Zeitrelais selbsttätig ergibt. Das Verfahren und die Vorrichtung eignen sich daher besonders gut für Reihenmessungen von elastischen Körpern.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Messung der bleibenden Verformung eines elastischen Körpers, insbesondere eines leicht verformbaren Dichtungskörpers, bei dem der zunächst zwischen zwei Druckplatten eingespannte und für eine definierte Prüfzeit auf eine im Vergleich zum ursprünglichen Zustand kleinere definierte Dicke zusammengedrückte elastische Körper nach Ablauf der Prüfzeit aus seiner Einspannung befreit und seine Dicke zu einem möglichst definierten Zeitpunkt nach seiner Entlastung gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Dickenmessung des elastischen Körpers (1) berührungslos erfolgt, indem der Körper nach seiner Entlastung mittels einer Hubvorrichtung von einem definierten Startpunkt aus auf eine Lichtschranke (4) zu bewegt wird und der bis zum Durchschreiten der Lichtschranke zurückgelegte Weg direkt oder indirekt gemessen wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen mittels eines Antriebsmotors (2) anhebbaren Hubtisch (3), eine parallel zum Hubtisch (3) verlaufende, in dessen Bewegungsbahn liegende Lichtschrankenvorrichtung (4), eine den Weg, den der Hubtisch (3) bis zum Durchschreiten der Lichtschrankenvorrichtung (4) durch den Körper (1) zurücklegt, erfassende Meßvorrichiung (5) sowie eine Einschaltvorrichtung (12), die den Antriebsmotor (2) nach der Herausnahme des elastischen Körpers (1) aus seiner Einspannung einschaltet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebsmotor (2) ein Gleichstrommotor vorgesehen ist, welcher in dem Augenblick, in dem der elastische Körper (1) die Lichtschranke (4) durchschreitet, mittels einer durch die Lichtschranke (4) ausgelösten, ihn kurzschließenden Schaltvorrichtung (15) nahezu verzögerungsfrei in den Stillstand abbremsbar ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltvorrichtung (12) einen mit den beiden Druckplatten (6.1,6.2) in Verbindung stehenden Schalter (13) enthält, der durch die Herausnahme des elastischen Körpers (1) aus seiner Einspannung umschaltbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Druckplatten (6.1, 6.2) zusammen mit den sie verbindenden Spannschrauben (6.3) o. ä. den Schalter (13) bilden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (13) elektrisch im Erregerstromkreis einer ersten Relaisanordnung

(14) angeordnet ist, deren bei eingespanntem elastischen Körper (1) geöffnetes Schaltglied (14.1) zwischen den Gleichstrommotor (2) und eine diesen speisende Spannungsquelle (8) geschaltet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Relaisanordnung (14) als Zeitrelais ausgebildet irt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitverzögerung des Zeitrelais einstellbar ist.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2—8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung

(15) einen örtlich in der Lichtschrankenvorrichtung (4) angeordneten Fotowiderstand (4.1) o.a. enthält, welcher elektrisch — vorzugsweise unter Zwischenschaltung eines elektronischen Verstärkers — in den Erregerkreis einer zweiten Relaisanordnung (7) geschaltet ist deren als Umschalter ausgebildetes Schaltglied (7.1) zwischen den Gleichstrommotor (2) und die diesen speisende Spannungsquelle (8) geschaltet ist

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6—9, dadurch gekennzeichnet daß die Relaisanordnungen (7,14) durch elektronische Schaltungsanordnungen gebildet werden.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2—10, dadurch gekennzeichnet daß als Lichtquelle für die Lichtschrankenvorrichtung (4) eine elektrische Lampe mit Fokussierlinse verwendet ist

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2—11, dadurch gekennzeichnet daß der Hubtisch (3) an mindestens einer vertikalen Gleitsäule (9) gelagert und geführt ist und mittels einer vom Gleichstrommotor (2) angetriebenen, am Tisch angreifenden Hubvorrichtung (10) vertikal anhebbar und absenkbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubvorrichtung (10) als Scherengitter ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2—13, gekennzeichnet durch mindestens eine vertikale Säule (11), an der bzw. an denen die parallel zum Hubtisch (3) ausgerichtete Lichtschrankenvorrichtung (4) befestigt ist.

15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2—14, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßvorrichtung (5) ein mit dem Hubtisch (3) gekoppeltes Längenmeßgerät vorgesehen ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Längenmeßgerät als Meßuhr ausgebildet ist, deren Gehäuse (5.1) ortsfest, z. B. an der Gleitsäule (9) oder an der Säule (11), an der Vorrichtung befestigt ist und deren Meßfühler (5.2) direkt oder indirekt auf dem Hubtisch (3) aufliegt.