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Vorrichtung zum Bestimmen der Zerreißfestigkeit von Fäden o. dgl.
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Die Bestimmung der Zerreißfestigkeit von Fäden ist insbesondere für
den Textilfachmann von Wichtigkeit, da er hiermit in verhältnismäßig einfacher Weise
die Güte des Gespinstes und die richtige Einstellung und Arbeitsweise der für dessen
Herstellung verwendeten Maschinen prüfen und überwachen kann. In der Praxis, d.
h. in den Laboratorien der Textilfabriken, finden allgemein Zerreißfestigkeitsprüfer
Verwendung, bei denen das zu untersuchende Fadenstück von bestimmter Länge zwischen
zwei Klemmstellen eingespannt und dann . durch entsprechende Belastung zum Bruch
gebracht wird.
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Die Geräte ermöglichen dabei eine Bestimmung der Größe der den Bruch
bewirkenden Kraft, gleichzeitig wird meist die Bruchdehnung angezeigt, d. h. die
Längung, die der Faden bis zum Eintreten des Bruches erfährt.
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Die Prüfung wird im allgemeinen so vorgenommen, daß man hintereinander
eine Anzahl von aufeinanderfolgenden Fadenstücken untersucht und dadurch einen Mittelwert
bildet. Beim Prüfen von Spinnkopsen wird vielfach so vorgegangen, daß bestimmte
Fadenlängen vom Ende -des Kötzers, aus derMitte des Kötzers und vom Kötzeransatz
untersucht werden.
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Die bisher bekannten Prüfungen dieser Art haben den Nachteil, daß
sie verhältnismäßig langsam vor sich gehen und die entsprechenden Prüfmaschinen
meist von Hand bedient werden müssen.
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Während man bisher, wie in Abb. I dargestellt ist, den Faden F im
allgemeinen so untersucht hat, daß er zwischen zweiKlemmstellenIC, und 1(2 eingespannt
und durch eine in der Fadenrichtung wirkende Kraft geradlinig verzogen wird, soll
er nach der Erfindung durch die zum Bruch führende Kraft P zwischen den Klemmstellen
1( und IC senkrecht zur Fadenrichtung belastet werden. Im Prinzip ist diese Belastungsart
in Abb. 2 veranschaulicht. Es wird hierdurch möglich, mit einer verhältnismäßig
einfachen
Anordnung an Stelle des zerrissenen Fadens ein neues Fadenstück
einzuziehen. Eine hierfür geeignete Einrichtung zeigt Abb. 3. Die Klemmstellen I(,
und K sind hier in bekannter Weise ersetzt durch zwei Zylinderpaare ei und C2. Eine
Gewichts- oder Federbelastung bewirkt in bekannter Weise, daß die zwei zueinander
gehörenden Zylinder fest aufeinandergepreßt werden und ein dazwischen eingespanntes
Fadenstück festgehalten wird. Die Kraft P wird, wie Abb. 3 zeigt, zweckmäßigerweise
durch eine zu diesem Zweck bereits bekannte, leicht drehbar gelagerte Rolle R auf
den Faden übertragen. Hierdurch wird erreicht, daß die Fadenspannungen zwischen
der Rolle R und den beiden Zylinderpaaren Ca und C2 gleichmäßig verteilt sind und
nicht auf die eine Strecke eine größere Zugkraft als auf die andere ausgeübt wird.
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Ist der Faden zum Bruch gebracht, dann setzen sich die beiden Zylinderpaare
in Bewegung. Hierbei wird von dem Walzenpaar C1 neues Fadenmaterial an die Prüfstrecke
angeliefert. Damit das abgerissene Ende dem Zylinderpaar e2 zugeführt wird, sind
die Förderbänder B vorgesehen. Diese können verschiedenartig ausgebildet sein. Ihre
Aufgabe ist es, den neuen Fadenanfang vom Zylinderpaar Ct nach dem Zylinderpaar
C2 zu bringen und dann die Fadenstrecke für den neuen Zerreißvorgang wieder freizugeben.
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Eine beispidsweise Ausführung dieser Förderbänder ist aus Abb. 5 ersichtlich.
Es sind hier gelochte Stahlbänder verwendet, die mit entsprechenden Zähnen in Eingriff
kommen.
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Diese Bänder können auch gleichzeitig dazu benutzt werden, das Zylinderpaar
C vom Zylinderpaar Cj aus anzutreiben. L1 und Lo sind Leitrollen (Abb. 3), über
die die Bänder zurückgeführt werden. Sie können einstellbar sein und damit den Bändern
die richtige Spannung vermitteln. Zwischen den Bändern sind Mitnehmer für den Faden
angeordnet. Diese sind in Abb. 3 und 5 mit M bezeichnet. Damit der Faden richtig
erfaßt wird, können diese Mitnehmer mit Leder oder einer filz- bzw. sammetartigen
Auflage belegt sein.
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Wie Abb. 3 zeigt, wandern durch den zwangsläufigen Antrieb des Zylinderpaares
C1 die Mitnehmer M aufeinander zu, stehen sich heim Durchlauf durch die Prüfstrecke
gegenüber und halten das Ende des zerrissenen Fadens leicht aufeinanderliegend durch
gegenseitige Klemmung bzw. durch Reibung am Leder bzw. Filztuch fest. Sind die Mitnehmer
M durch das Zylinderpaar C hindurchgelaufen, dann ist ein neues Fadenstück eingeführt.
Der Vortrieb kommt zum Stillstand, und durch die Rolle R wird jetzt das eingespannte
Fadenstück so lange belastet, bis es zum Bruch kommt. Dann beginnt, gegebenenfalls
selbsttätig gesteuert, das Einführen eines Fadens von neuem, wobei durch weiteres
Vorwärtsdrehen der ZylinderC1 die Stahl bänder den Mitnehmer erneut zur Deckung
und damit zur Wiedereinführung des neuen Fadenstückes bringen.
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Das Messen der Zerreißfestigkeit eines Fadens nach Abb. 2 bringt
für die verwendeten Meßeinrichtungen insofern gewisse Schwicrigkeiten, als die Kraft
P, die den Bruch herbeiführt, zusätzlich durch die Auswinklung des Fadens bestimmt
wird. Je nachdem, ob sich ein Faden stärker oder weniger stark während des Zerreißversuches
dehnt, wird der Winkel, mit dem die beiden Fadenschenkel auf die Rolle R der Zerreißvorrichtung
einwirken, unterschiedlich groß sein. Man könnte, um genaue Meßwerte zu bekommen,
die Einrichtung zusätzllch nach der Stellung gegenüber den Einspannstellen eichen.
Besonders zweckmäßig ist die in Abb. 4 dargestellte Anordnung. Hier schieben sich
gleichzeitig mit der Meßrolle R fest auf dem Schlitten bzw. der Schwenkvorrichtung
gelagerte Führungsrollen Ri und R2 vor. Gleichgültig wie groß die Bruchdehnung des
Fadens ist. wirkt die Fadenzugrichtung auf die Meßrolle immer in der gleichen Weise,
so daß es möglich ist, eine solche Einrichtung genau zu eichen und die erwünschte
Meßgenauigkeit zu erzielen.
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Die Möglichkeiten, den Faden neu einzuführen, sind nicht auf das
vorstehend besprochene Ausführungsbeispiel beschränkt. Es können, wie in Abb. 6
veranschaulicht ist, beispielsweise auch auf einer Kette 0. dgl. angeordnete Kluppen;
2, K3 K4 vorgesehen werden, die voneinander den gleichen Abstand haben. Von diesen
Kluppen und durch eine besondere Sperrvorrichtung wird der Faden an der durch einen
Pfeil gekennzeichneten Stelle erfaßt, eingespannt und im weiteren Verlauf durch
Drehen der Führungsrollen 1 und II für die Kette in die eigentliche Prüfstrecke
gebracht. Hier wird wieder eine Rolle eingedrückt, die das eingespannte Fadenstück
bestimmter Länge zunehmend bis zum Bruch belastet.
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Die Kraft, die von der Rolle R auf den Faden ausgeübt wird, kann
auf verschiedene Weise erzeugt und angezeigt werden. Für eine Fadenführung nach
Abb. 3 zeigt Abb. 7 ein Ausführungsbeispiel. Die Rolle R ist hier bei geführt. Eine
mit ihr in Verbindung stehende Zahnstange Z steht über ein entsprechendes Zahnrad
mit einem Gewichtshebel 0 in Verbindung. Wird vom Faden ein Druck auf die Rolle
ausgeübt, dann hebt sich das Gewicht im Sinne der Pfeilrichtung an und erzeugt eine
zunehmende, durch die
Rolle auf den Faden wirkende Kraft. Da nun
die Klemmstellen für den Faden unverändert bleiben, muß, um die Rolle zum starken
Eingriff zu. bringen und das Gewicht anzuheben, die ganze Anordnung auf einen Schlitten
seitwärts verschoben werden. Dies wird durch Drehen der Spindel Sp bewirkt.
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In bekannter Weise kann mit dem Gewichtshebel bzw. der ganzen Tastanordnung
eine Schreibvorrichtung in Verbindung gebracht werden, als die jeweils erforderliche
Prüfkraft anzeigt. Wird hierbei für das Papier der Schreibvorrichtung ein konstanter
Vorschub gewählt und wird die Spindel mit gleichbleibender Geschwindigkeit vorwärts
gedreht, dann gibt der Zeitmaßstab gleichzeitig einen Anhalt für die erreichte Bruchdehnung.
An Stelle der b!eschriebenen- Brelastungsanordnung kann auch eine beliebige andere
Einrichtung, beispielsweise an Stelle des Gewichtshebels eine Federkraft, treten.
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B-ei den bisher verwendeten Zerreißmaschinen machte es immer gewisse
Schwierigkeiten, die Vorspannung, mit der der Faden zwischen die Klemmstellenn und
/(2 (Abb.I) eingespannt wurde, genau gleichzuhalten. Bei der Vorrichtung nach der
Erfindung spielt es keine ausschlaggebende Rolle, ob der Faden glatt oder mit etwas
Durchhang durch die Einführungsvorrichtung eingebracht wird.
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Zweckrnäßigenveise wird man dafür sorgen, daß der Faden ohne Vorspannung
in die Prüfstrecke einläuft. Wird mit Hilfe der SpindelSp (Abb. 7) die Rolle)? in
Eingriff und zur Wirkung gebracht, dann wird der Gewichtshebel G angehoben, wenn
sich der Faden strafft. Bei Bestimmung der Bruchdehnung kann also auf dem von der
Schreibvorrichtung geschriebenen Diagramm von dem Punkt ausgegangen werden, wo er
vorher bei durchhängendem Gewicht geradlinig einen Knick bekommt und entsprechend
der zunehmenden Belastung mit wachsender Anpressung der Rolle ansteigt. Die den
bisher verwendeten Meßgeräten anhaftenden diesbezüglichen Nachteile sind also in
einfacher Weise vermieden.
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An Stelle der mechanischen Meßeinrichtun kann sinngemäß auch eine
elektrisch wirkende Einrichtung treten. Beispielsweise ist es möglich, den vom Faden
auf die Rolle)? ausgeübten Druck auf einen Quarzkristall zu übertragen und die hierbei
entstehende piezoelektrische Wirkung über lernt sprechende Verstärker auf ein elektrisches
Schreibgerät einwirken zu lassen. Eine sehr zweckmäßige elektrische Anordnung ergibt
sich bei Verwendung der bekannten elektromagnetisch wirkenden, auf dem Induktionsprinzip
beruhenden Meßlehre. Eine derartige Prüfanordnung ist in Abb. 8 dargestellt. Bei
dieser Meßlehre ist bekanntlich ein Ankers der mittels einer Feder gegen den eigentliche
Meßkopf S abgestützt ist, zwischen zwei mit Wechselstrom erregten Magneten eingebaut.
Ist der Luftspalt zwischen dem Magnet Mi und dem Anker A genau gleich groß wie der
Luftspalt zwischen dem Magnet M2 und dem Anker, dann zeigt das über eine Meßbrücke
angeschlossene (nicht dargestellte) Instrument keinen Ausschlag. Wird dagegen der
Anker durch den auf die Rolle wirkenden Fadenzug nach unten gedrückt, dann bewirkt
die Änderung der Luft spalte eine Veränderung der Wechselströme in den Wicklungen
der Magnete und damit einen Ausschlag am Instrument. Die den Magnetanker abstützende
Federt vermittelt hierbei der Rolle eine mit zunehmendem Ausschlag wachsende Gegenkraft.
Die ganze Anordnung kann also in einfacher Weise als Belastungswaage wirken. Wird
dafür gesorgt, beispielsweise durch Antrieb des Papiervorschubwerkes mittels eines
S,ynchronmotors, daß der Papiervors chub kontinuierlich und immer in gleichbleibender
Größe erfolgt, dann läßt sich auch diese Einrichtung gleichzeitig zur Dehnungsmessung
benutzen.
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Es ist nicht erforderlich, daß der Meßkopf durch eine Spindelanordnung
bewegt wird. Es kann auch eine in Abb. g skizzierte Anordnung Verwendung finden,
bei der der Meßkopf S um eine Achse drehbar gelagert ist. Das Gewicht G dient lediglich
zur Vorwärtsbewegung des Meßkopfes und bestimmt nicht unmittelbar den Anpreßdruck
der Rolle.
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Dieser bleibt vielmehr, wie aus Abb. 8 zu ersehen ist, von der Federkraft
des Ankers vom Meßkopf abhängig. Die mit D bezeichnete, als Pendelhemmwerk oder
auch als einfache Luft- oder Flüssigkeitsdämpfung aufgebaute Dämpfungseinrichtung
bewirkt, daß sich die Rollen des Meßkopfes nur langsam gegen den Faden anlegt und
mit gleichbleibender Geschwindigkeit weiter eingeschwenkt wird. Im Ausführungsbeispiel
nach Abb. g ist ein Zugmagnet 0 vorgesehen, der nach erfolgtem Fadenbruch die ganze
Anordnung in die Ausgangslage zurückschwenkt und das Gerät für die neue Messung
vorbereitet.
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Die Art der Antriebsanordnung für das Einführen des Fadens in die
eigentliche Prüfstrecke und für die Bewegung der Meßeinrichtungen kann auf verschiedenste
Weise ausgeführt werden. Zweckmäßigerweise wer -den Steuer- und Schalteinrichtungen
vorgesehen, die nach erfolgtem Fadenbruch das Neueinführen des Fadens bewirken,
die Meßeinrichtung aus der Prüfstrecke zurückziehen und somit die ganze Anordnung
für eine neuerliche Prüfung selbsttätig bereitmachen,
Die neue Prüfung
erfolgt nach Ablauf der vorbereitenden Arbeiten ebenfalls selbsttätig, so daß also
das Gerät in der Lage ist, fortlaufend Aufzeichnungen zu machen, ohne daß hierzu
eine besondere Bedienung und Über wachung erforderlich ist.