DE60016370T2

DE60016370T2 - Vorrichtung zur bestimmung der durch einen kompressionsstrumpf oder eine -strumpfhose ausgeübten kompressionskräfte

Info

Publication number: DE60016370T2
Application number: DE60016370T
Authority: DE
Inventors: Patrice Flaud; Jean-Louis Counord
Original assignee: Innothera Topic International SA
Current assignee: Innothera Topic International SA
Priority date: 1999-08-10
Filing date: 2000-08-08
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2020-08-09
Also published as: ATE284028T1; PT1123496E; CN1320209A; AU6851700A; DE60016370D1; EP1123496A1; CA2346385C; CN1177210C; EP1123496B1; ES2233430T3; JP2003506709A; WO2001011337A1; FR2797393B1; FR2797393A1; HK1041313A1; AU768855B2; CA2346385A1; HK1041313B; US6499356B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien, extensometrischen Messung von Kompressionskräften, die durch einen Kompressionsstrumpf oder eine -strumpfhose ausgeübt werden können (oder, genauer, zur Kompression/zum Festhalten), wobei der Begriff „Kompressionsstrumpf" in einem breiteren Sinn verstanden wird, die unterschiedlichen Ausführungen einschließend, wie etwa Söckchen, Kniestrümpfe, Schenkelstrümpfe, selbsthaltende Schenkelstrümpfe, Strumpfhosen, Strumpfhosen für werdende Mütter, Männerstrumpfhosen oder Halbstrumpfhosen.
Unter „extensometrischer Messung" wird eine Messung verstanden, die darin besteht, eine Verformung an einer präzisen Stelle des Strumpfes aufzuerlegen und die lokal durch den Strumpf angewandte Kraft zu messen unter der Wirkung dieser Deformation, wobei diese Kraft abhängig von Elastizitätseigenschaften des verwendeten Materials ist und von der Struktur der Ware.
Es ist notwendig, in präziser und wiederholbarer Weise die Kraft messen zu können, die eine gegebene kompressive Orthese anzuwenden erlaubt, insbesondere um ihre Übereinstimmung mit vorgeschriebenen nominalen Werten abhängig von der gewählten Kompressionsklasse zu überprüfen.
Diese Messung ist wichtig, insbesondere im Stadium der Herstellung, um die Waren direkt aus dem Webstuhl zu überprüfen, unmittelbar nachdem sie gewirkt wurden, zur Kontrolle der Qualität und eventuellen Einstellungen des Webstuhls.
Diese Anwendung ist indessen nicht beschränkend, die Erfindung kann auch zu vielfältigen anderen Zwecken benutzt werden, z.B. zur Erprobung neuer Materialien, der Entwicklung neuer Produkte, Ermüdungsstudien des Produkts, etc.
Unterschiedliche Protokolle und Vorrichtungen zur extensometrischen Messung wurden bereits zu diesem Zweck vorgeschlagen, z.B. gemäß der deutschen Norm RAL-GZ 387, oder wie durch die US-A-4 137 763 (Swallow) oder die FR-A-2 764 796 (Innothera Topic International) beschrieben, welche eine Form beschreiben, die ein Bein wiedergibt und an der Oberfläche mit Drucksensoren für eine einmalige statische Messung des Drucks versehen sind.
Jedoch weisen diese Verfahren und Vorrichtungen alle einen oder mehrere der folgenden Nachteile auf:

– Nicht-Zerstörungsfreiheit, insbesondere bei Systemen, die Zugklauen benutzen, um eine erzwungene Verformung des Strumpfes zu erzeugen (siehe die Norm RAL-GZ 387),
– sehr lange Kontrolldauer: Bestimmte Messprotokolle erfordern eine Dauer, die bis zu 48 Stunden gehen kann, inkompatibel mit den industriellen Erfordernissen vom Typ Qualitätskontrolle bei der Herstellung,
– reduzierte Anzahl von Messpunkten obwohl, wobei der Strumpf kein homogenes Produkt ist, es wichtig ist, eine so hohe Anzahl wie möglich von Messpunkten auf der Gesamtheit der Länge der Ware zu erhalten,
– erhöhte Kosten der Gerätschaft,
– Notwendigkeit, von einer Größe des Strumpfs zur anderen oder von einem Artikel zum anderen, mehrere Meßvorrichtungen vorzusehen, was erhebliche Handgriffe erzwingt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, der Gesamtheit dieser Nachteile abzuhelfen, indem eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien, extensometrischen Messung und angepasst (unter anderem) an die Kontrolle der Produktionsqualität vorgeschlagen wird, durch ihre Robustheit, die Schnelligkeit ihrer Herstellung und ihre Flexibilität mit der Möglichkeit, sich schnell und einfach an unterschiedliche Waren oder unterschiedliche Größen derselben Ware anzupassen.
Die Vorrichtung der Erfindung weist ferner die folgenden Merkmale auf:

– Präzision der Messung,
– Meßtreue, um Daten in wiederholbarer Weise und unabhängig von der Geschicklichkeit eines Bedieners zu liefern,
– gleichzeitige Messung an einer großen Anzahl von Punkten,
– Einfachheit, Schnelligkeit der Verwirklichung,
– Möglichkeit, die unterschiedlichen erhobenen Daten zu digitalisieren, zu speichern, zu verarbeiten und anzuzeigen, insbesondere, um die Bildung einer Schnittstelle mit einer informatischen Verarbeitung zu erlauben,
– Möglichkeit, sämtliche Standardgrößen zu kontrollieren, sämtliche Ausführungen und sämtliche tatsächlich produzierten Längen, wie auch die maßgefertigten Waren.

Die extensometrische Vorrichtung der Erfindung ist vom allgemeinen Typ, welcher durch die zuvor zitierten US-A-4 137 763 und FR-A-2 764 796 beschrieben wird, wie im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegeben. Sie weist eigene Merkmale auf, welche durch den kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs angegeben werden. Die Unteransprüche legen vorteilhafte untergeordnete Merkmale der Verwirklichung der Erfindung dar.
Es wird nun ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung.
1 ist eine schematische Ansicht, welche die unterschiedlichen Elemente der Vorrichtung der Erfindung zeigt.
2 ist eine Detailansicht, im Schnitt, welche die Struktur der Kraftsensoren zeigt.
3 zeigt den Verlauf einer Kraft-/Ausdehnungskennlinie.
4 zeigt das Druckprofil, das durch die Vorrichtung der Erfindung bestimmt wird.
In 1 bezeichnet Bezugszeichen 10 in allgemeiner Weise die extensometrische Vorrichtung der Erfindung, welche im Wesentlichen, montiert auf einem Sockel 12, eine verformbare Struktur 14 aufweist, die dazu bestimmt ist, den Strumpf über seine gesamte Länge (mit Ausnahme des Fußes) aufgezogen aufzunehmen.
Die verformbare Struktur 14 besteht aus zwei Armen oder „Halb-Beinen" 16, 18 mit einem unteren festen Arm 16 und einem oberen beweglichen Arm 18, wobei die zwei Arme an ihren jeweiligen Enden 20, 22 gelenkig aneinander befestigt sind, um einen gemeinsamen Drehpunkt 24, in der Weise von zwei Armen eines Zirkels.
An ihren gegenüberliegenden Enden 26, 28 sind die Arme 16, 18 mit Spreiz- oder Beabstandungsmitteln verbunden, welche erlauben, diese voneinander durch eine relative Drehbewegung um den Drehpunkt 24 zu entfernen, wobei dieser wechselseitige Abstand z.B. verwirklicht wird durch Feststellen des Endes 26 des unteren Arms 16 und Bewegen des Endes 28 des oberen Arms 18 mittels eines Stößels 30 eines Zylinders 32, z.B. eines elektrischen Zylinders, der in Geschwindigkeit und Amplitude programmierbar ist. Dieser elektrische Zylinder ist z.B. verwirklicht ausgehend von einem Schritt-Motor, dessen Geschwindigkeit anpassbar ist, typischerweise von 0 bis 400 mm/Min, und imstande ist, eine Öffnungs-Amplitude zu verleihen, die zwischen 0 und 400 mm zwischen den beiden Armen 16, 18 der verformbaren Struktur 14 enthalten ist.
Das bewegliche Ende 28 wird in seiner Bewegung durch die Rille 34 einer vertikalen Gleitschiene 36 geführt.
Die äußere Oberfläche des unteren Arms 16 weist ein gradliniges Profil auf und dieser Arm ist mit einer Vielzahl von Kraftsensoren 40 versehen, die über die Länge des Arms 16 an ausgewählten Punkten verteilt sind.
Das externe Profil 42 des oberen Arms 18 ist ein gekrümmtes Profil, entsprechend der allgemeinen Form eines Beins.
Um die Messung von Waren unterschiedlicher Größe und Natur zu erlauben, kann der obere Arm 18 gegen andere ähnliche Arme ausgetauscht werden, welche unterschiedliche Profile 42 aufweisen. Außerdem kann der Drehpunkt 24 angepasst werden, z.B. indem der Drehpunkt für Strumpfgrößen mit einem größeren Durchmesser erhöht wird.
Die Sensoren 40 sind z.B. zwölf an der Zahl und sind entlang des unteren Arms 16 angebracht, um der Topographie der Messpunkte zu entsprechen, die „Hohenstein-Standard" genannt wird, für die Punkte b, b1, c, d, e, f, g dieses Standards. Vorteilhafterweise sind die Sensoren der Punkte c, d, e, f und g halbiert, was eine Gesamtheit von zwölf Sensoren für sieben Messpunkte ergibt.
Gemäß den betrachteten Waren kann nur ein Teil dieser Sensoren benutzt werden, z.B. die Sensoren der Punkte b und b1 für die Söckchen, diejenigen der Punkte b, b1 und c für den Kniestrumpf diejenigen der Punkte b, b1, c, d, e und f für die Schenkelstrümpfe und die Gesamtheit der Sensoren für die Strumpfhosen.
Damit die Messungen den Punkten des Strumpfs, wie sie durch den Hohenstein-Standard definiert sind, gut entsprechen, ist es wichtig, den Strumpf longitudinal mit Genauigkeit auf der Form 14 zu positionieren, typischerweise mit einer Präzision von ± 3 mm, wobei der Orientierungspunkt ausgehend von der Fersenlinie genommen wird (der letzte Durchgang des Schussfadens bevor man bei der Ferse ankommt), welcher auf einem geeigneten Orientierungspunkt platziert wird, der auf die Arme 16 und 18 eingraviert ist.
Die unterschiedlichen Sensoren 40 bestimmen die durch die Arme auf die Oberfläche 38 ausgeübte Kraft, und die gemessenen Werte werden übertragen, über eine Schnittstelle 44, zu einem Mikro-Rechner 46, welcher die Verarbeitung, die Speicherung und die Anzeige der empfangenen Daten sicherstellt.
2 zeigt das Detail eines dieser Sensoren 40.
Eine Messtaste 48 der typischen Länge von 30 mm für einen einfachen Sensor (links in 2) und von 2 × 20 mm für einen doppelten Sensor (rechts in 2) ist in einer Vertiefung 50 des unteren Arms 16 untergebracht, wobei die Oberfläche der Taste auf Höhe des äußeren Profils 38 dieses unteren Arms liegt. Um die Reibungen auf ein Minimum zu reduzieren, ist die Taste 48 auf Führungen 52 montiert, die ihrerseits Kugelhülsen 54 zugeordnet sind, um eine Bewegung nur in einer Richtung orthogonal zum Profil (gradlinig) 38 des Arms 16 zu erlauben. Die auf die Taste 48 ausgeübte Belastung wird über einen Stößel 56 zu einem Finger 58 übertragen, der in Kontakt mit einem Kraftsensor 60 tritt, z.B. einem Sensor, wie etwa dem Modell ELFS-B0-25N-/M1.0,5M/MLL der Marke ENTRAN, welche einen Kraftsensor mit Dehnungsmessstreifen, welcher einen Messbereich 0 bis 25 N unter Druck aufweist, mit sehr geringen Eigenschaften der Nicht-Linearität, Abweichung, Hysterese, etc besitzt. Dieser Sensor weist Verbindungsdrähte 62 (Versorgung und Messung) auf, die entlang des unteren Arms 16 bis zu der Schnittstelle 44 mit dem Mikro-Rechner verlaufen.
Der Kraftsensor 60 ist mit einer klassischen Messkette verbunden und gibt eine Anzeige der auf die herauskommende Taste 48 ausgeübten Kraft, welche durch den auf das Extensometer aufgezogenen Strumpf ausgeübt wird. Indem diese Kraft auf die Oberfläche der Taste bezogen wird, wird direkt der durch den Arm an diesem Punkt ausgeübte Druck erhalten.
Das Messprotokoll ist das Folgende.
Zunächst, wobei die zwei Arme 16, 18 des Extensometers in Position ihres minimalen Abstands platziert sind, wird der Stumpf manuell und frei auf das Extensometer gestreift, d.h. ohne elastische Verformung. Die Positionierung des Beins auf dem Extensometer wird, wie weiter oben angezeigt, ausgehend von der Fersenlinie durchgeführt, wobei der Rest des Strumpfs dann aufgebracht wird, noch immer ohne elastische Verformung, über die Länge des Extensometers (über die Gesamtheit oder einen Teil dieser Länge, je nachdem, ob es sich um ein Söckchen, einen Strumpf, eine Strumpfhose, etc. handelt). Es wird bemerkt werden, dass das Extensometer keine Form eines Fußes im rechten Winkel aufweist (im Gegenteil zu anderen bekannten Extensometern), wobei das Überstreifen des Strumpfes auf die Vorrichtung umso leichter und schneller vollzogen wird.
Die beiden Arme werden dann schrittweise voneinander entfernt mittels des Aktors 30, 32, und die durch die Sensoren 40 empfangenen Signale werden sämtlich in Echtzeit zu dem informatischen System geschickt, welches jeden ihrer Werte aufzeichnet. Die Berechnung der Bewegung an jedem Kontrollpunkt wird durch Software bewirkt, abhängig von der durch den Aktor auferlegten Amplitude.
In diesem Stadium wird bemerkt werden, dass die durch jeden der Sensoren gelieferten Werte verarbeitet werden müssen, um, ausgehend von der Kraft 64 (1), welche durch den Sensor rechtwinklig zu dem gradlinigen Profil 38 des unteren Arms 16 gemessen wurde, die Kraft 66 zu erhalten, die tatsächlich in Richtung der Linie des Schussfadens 68 des Strumpfs ausgeübt wird, welche der tatsächlich aufzunehmende Wert ist. Hierzu bestimmt die Software zur Aufzeichnung von Daten einen geeigneten Korrekturfaktor für jeden Messpunkt (jeden Sensor) und für jeden Schritt der Öffnung des beweglichen Arms 18.
Für einen gegebenen Sensor weist die Kraft F abhängig von der transversalen Verlängerung Δx des Strumpfs die in 3 dargestellte Form auf, mit einem Teil der Kennlinie 70 in der Phase der Öffnung der Arme, verschieden von dem ent sprechenden Abschnitt 72 in der Phase der Geschlossenheit (Hysterese-Effekt). Um eine Stabilisierung der Anordnung zu erlauben, wird die Vorrichtung gesteuert, um eine Aufeinanderfolge von Zyklen der Entfernung/Annäherung der zwei Arme 16, 18 zu erreichen, wobei die endgültige Erfassung der Daten z.B. im dritten oder im sechsten Zyklus verwirklicht wird. Die Anzahl der Messpunkte für jeden Zyklus ist typischerweise 500 Punkte für jede der zwei Phasen der Entfernung/Annäherung.
Es wird bemerkt werden, dass für jeden Messpunkt die Daten nicht zur gleichen Zeit erfasst werden. Tatsächlich wird der Beginn der elastischen Verformung des Strumpfes, welche erst dann beginnt, wenn die durch das Extensometer auferlegte Verlängerung dem Umfang der Anwendung des Strumpfes entspricht, bei unterschiedlichen Öffnungen für jeden Punkt erreicht, und die Öffnung, welche der Breite des platten Strumpfs entspricht, muss als Nullbezug für jeden Punkt genommen werden.
Aufgrund der Hysterese ergibt der gleiche Wert der Verlängerung zwei unterschiedliche Werte der Kraft F1 und F2: Der Mittelwert wird als Messwert genommen.
Die Software kann, ausgehend von den unterschiedlichen erhobenen Daten, eine bestimmte Anzahl von Parametern berechnen, wie etwa:

– Kompressionskraft P an jedem Punkt,
– Steifheit an jedem Punkt,
– Degressivität an jedem Punkt im Verhältnis zum Fußknöchel,
– Abweichung der Degressivität zwischen unterschiedlichen Punkten.

Diese Daten können z.B. auf einem Bildschirm angezeigt werden, gleichzeitig wie Parameter, wie etwa die Loszahl, die Versuchszahl, statistische Daten (Mittelwert oder Standardabweichung innerhalb eines Loses), etc.
Die Visualisierung der Kraft-/Verlängerungseigenschaften (3) für jeden Messpunkt erlaubt, visuelle Anomalien zu erfassen und zweifelhafte Messwerte zurückzuweisen.
Die Vorrichtung kann auf dem Bildschirm auch ein Druckprofil des getesteten Strumpfes (4) anzeigen, was abhängig von den unterschiedlichen Messpunkten b, b1, c ..., die über die Länge l des Strumpfes verteilt sind, die entsprechenden Werte der durch diese ausgeübten Drücke P ergibt.

Claims

Vorrichtung (10) zur zerstörungsfreien, extensometrischen Messung der Kompressionskräfte, die imstande sind, durch eine Orthese vom Typ Strumpf oder Kompressionsstrumpfhose ausgeübt zu werden, umfassend: – eine Form (14), geeignet, eine Orthese zu empfangen, die auf diese aufgezogen wird, – Messfühler (40), geeignet, die Kraft zu messen, die lokal durch die Orthese am Ort des jeweiligen Messfühlers angewandt wird, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass die Form zwei längliche Arme (16, 18) umfasst und die Messfühler auf der Länge mindestens eines der Arme verteilt sind, um die Kraft zu messen, die lokal durch die Orthese ausgeübt wird entlang einer Komponente, die senkrecht zum Profil des Arms liegt, und dass sie ferner umfasst: – Spreizmittel (30, 32), die mit den gegenüberliegenden Enden (26, 28) der Arme zusammenwirken, und diese transversal bis zu ihrem größten Ausmaß voneinander zu entfernen, und – Mittel zu Steuerung der Spreizmittel, geeignet, die Arme in einer Bewegung der gegenseitigen, allmählichen und kontrollierten Spreizung voneinander zu entfernen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, in welcher die Arme drehend an ihren Enden (20, 22) miteinander verbunden sind, die den Enden gegenüberliegen, welche mit den Spreizmitteln zusammenwirken, wobei die Bewegung der gegenseitigen Entfernung voneinander eine Bewegung um den entsprechenden Drehpunkt ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, in welcher die Messfühler (40) als empfindliches Element in Kontakt mit der Orthese Tasten (48) umfassen, die mit dem externen Profil (38) des Arms fluchten, auf welchem sie platziert sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, in welcher die Spreizmittel einen gradlinigen Arm (16) umfassen, welcher die Messfühler trägt und einen gekrümmten Arm (18), dessen Profil demjenigen eines Beins entspricht, welches die Orthese empfangen soll.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, in welcher die Spreizmittel (30, 32) motorgetriebene Mittel sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, umfassend Mittel zur Bestimmung der transversalen Verlängerung (Δx) der Orthese am Ort jedes der Messfühler, abhängig von der durch die Spreizmittel angewandten Spreizung der Arme.
Vorrichtung gemäß Anspruch 5, umfassend Mittel zum Aufzeichnen, für jeden Messfühler, einer Vielzahl von Messmomenten Kraft (F)/Verlängerung (Δx).
Vorrichtung gemäß Ansprüchen 4 und 6, in Kombination genommen, umfassend Mittel zur dynamischen Bestimmung einer Kraft/Verlängerungs-Charakteristik.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, umfassend Mittel zum Bestimmen des Profils der Kompressionsdrücke (P), die durch die Orthese über die Länge (l) derselben ausgeübt werden.