DE852164C - Messgeraet zur Feststellung des Arbeitsvermoegens von Fasern u. dgl. - Google Patents

Messgeraet zur Feststellung des Arbeitsvermoegens von Fasern u. dgl.

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DE852164C
DE852164C DEW3124A DEW0003124A DE852164C DE 852164 C DE852164 C DE 852164C DE W3124 A DEW3124 A DE W3124A DE W0003124 A DEW0003124 A DE W0003124A DE 852164 C DE852164 C DE 852164C
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DE
Germany
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measuring device
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lever
elongation
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Expired
Application number
DEW3124A
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English (en)
Inventor
Rudolf Weber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Procter and Gamble Deutschland GmbH
Original Assignee
Wella GmbH
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Publication date
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G01N3/14Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces generated by dead weight, e.g. pendulum; generated by springs tension
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N2203/0262Shape of the specimen
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Description

  • Meßgerät zur Feststellung des Arbeitsvermögens von Fasern u. dgl.
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät, mit dem auf schnellste \N'eise das Spannungs-Dehnungs-Diagramm von Fasern beliebiger Art, insbesondere auch von Haaren, aufgenommen werden kann. Apparate dieser Art sind an sich bekannt und vor allem in der Textilindustrie auch schon seit langem in Betrieb.
  • Alle bisher bekannten Apparate haben jedoch den Nachteil, daß das Arbeiten mit denselben oft besondere Geschicklichkeit verlangt und sehr zeitraubend ist.
  • So ist beispielsweise das Einfädeln der Fasern meist nicht ganz einfach, und vor allen Dingen bereitet das Ablesen der Kraft- und Dehnungswerte besondere Schwierigkeiten, da die Kraft meist durch Gewichte ausgeübt wird, die dann jeweils nachgestellt oder sogar durch andere ersetzt werden müssen Die Erfindung vermeidet diese Nachteile, indem die Kraft, die auf die Faser einwirkt, durch eine Blattfeder hervorgerufen wird, die in Spannung versetzt wird.
  • Der ganze erfindungsgemäße Aufbau ist weiterhin so gestaltet, daß an einer einzigen Skala sowohl die Dehnung wie die Kraft abgelesen werden kann. Ein besonderes nZerkmal der Erfindung ist die magnetische Spannvorrichtung, mit der die Fasern in Sekundenschnelle eingespannt werden können. Bei richtiger Dimensionierung dieser Klemmvorrichtung ist ein Rutschen der Faser oder aber auch ein zu festes Verklemmen und damit Zerquetschen derselben ausgeschlossen. Außerdem gestattet der erfindungsgemäße Apparat die Alessung der Dehnung der Fasern auch in Flüssigkeiten, so daß tatsächlich mit dieser Einrich- tung erstmalig eine äußerst schnelle Aufnahme des Spannungs-Dehnungs-Diagramms unter beliebigen Bedingungen möglich ist.
  • Zur Erläuterung der Erfindung dient die Abbildung I, die zeigt, wie die Kraftwirkung auf die Faser zustande kommt und auf welche Weise die dabei eintretende Dehnung gerissen werden kann. Wichtig ist hierbei, daß die Anzeige der Kraft unabhängig von der eingetretenen Dehnung ist, d. h. die Anzeige der Kraft muß bei allen Stellungen des Dehnungshebels richtig sein. Verwendet man Gewichte, wie dies bei anderen bekannten Konstruktionen der Fall ist, so bereitet dies natürlich keine Schwierigkeiten, weil die Schwere der Gewichte unabhängig von der Lage derselben ist. Zur Erläuterung sei zunächst auf die Abb. I näher eingegangen. Durch den Hebel I, der sich im Drehpunkt 4 bewegt, und der an dem Knopf 2 erfaßt werden kann, läßt sich die Blattfeder 5, die z. B. durch ein Winkelstück 3 an dem Hebel I befestigt ist, spannen. Diese Spannkraft wird auf einen weiteren Hebel 6 übertragen, der an seinem anderen Ende eine Klemmvorrichtung II trägt, in die mittels einer Schraube 12 die zu untersuchende Faser 14 eingespannt werden kann. Weiterhin ist diese Faser an einem feststehenden Winkelstück 13 mit einer gleichen Klemmvorrichtung II eingespannt. Der Hebel 6 trägt die für die Kraftmessung erforderliche Skala 8 und außerdem einen Zeiger IO, der auf einer feststehenden Skala g die Dehnung anzeigt. Die Messung der Kraft wird auf der Skala 8 mittels Zeiger 7, der fest mit dem Hebel I verbunden ist, angezeigt.
  • Bewegt man nun den Hebel 1 am Knopf 2 in der Pfeilrichtung, so überträgt sich die Kraft auf die Blattfeder 5, die eine Krümmung erfährt und die nun ihrerseits die Kraft auf den Hebelarm 6 abgibt, d. h. eine Bewegung der an dem Hebel sitzenden Klemmvorrichtung II in der Pfeilrichtung bewirkt. Es ist verständlich, daß die Kraft von der Größe der Krümmung der Feder 5 abhängig ist und bei Verwendung einer geeigneten vollelastischen Feder die Kraft auch ohne weiteres eichbar ist. Die Größe der Krümmung und damit der Kraft ist auf der Skala 8 abzulesen.
  • Die Größe der dabei eingetretenen Dehnung eines eingespannten Fadens läßt sich auf der Skala 9 verfolgen. Wichtig hierbei ist, daß die dabei eintretende Dehnung keinen Einfluß auf die Kraftanzeige ausüben kann, da ja die Skala 8 sich gleichfalls verschiebt, wenn eine Dehnung eintritt.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird dieses Meßprinzip so ausgebildet, daß die Anzeige an einer feststehenden Skala erfolgen kann und nicht, wie in Abb. I, an einer mit der Dehnung wandernden Skala. Die Dehnungsanzeige wird zweckmäßig so ausgebildet, daß die prozentuale Anzeigegenauigkeit im gesamten Dehnungsgebiet möglichst konstant ist. Dies bedeutet, daß die Anfangswerte auf der Skala stark auseinandergezogen, während die Endwerte stark zusammengedrängt sein müssen. Eine Anzeigeskala mit logarithmischer Einteilung würde dieser Bedingung entsprechen. Indessen genügt für die Praxis aber auch eine Skala mit sinusförmiger Einteilung.
  • In Abb. 2 ist die erfindungsgemäße Apparatur schematisch dargestellt. Auch hier ist wieder ein Hebel I, der mittels Bedienungsknopf 2 bewegt wird und diese Bewegung, wie bereits bei der Abbildung 1 beschrieben wurde, auf die Feder 5 überträgt. Die dabei eintretende Krümmung der Feder 5 bewirkt auch hier eine Auslenkung des Hebels 6, der am anderen Ende in gleicher Weise die Klemmvorrichtung 11 trägt. Hinzugekommen ist eine Verbindungsstange 15, die an dem einen Ende drehbar in Punkt I8 an dem Hebel 1 gelagert ist und die an dem anderen Ende, beispielsweise durch eine U-förmige Gleitbahn I7, von dem Stift I6 gehalten wird, der starr mit dem Hebel 6 verbunden ist. Genau im Drehpunkt 4 sitzt auf der Verbindungsstange 15 ein Gelenk, z. B. in Form eines Stiftes und einer Öse, das eine Schubstange 19 trägt.
  • Diese Stange greift an ihrem anderen Ende ebenfalls über ein gleichartiges Gelenk an einen Hebel des Zeigers 7 an, der am Drehpunkt 20 gelagert ist.
  • Die Wirkung dieser Bauart ist folgende: Wird der Hebel I in Pfeilrichtung bewegt und ist beispielsweise keine Faser eingespannt, so würde der Hebel 6 und damit auch die Klemmvorrichtung II ebenfalls in der Pfeilrichtung auswandern. Da hierzu keine Kraft erforderlich ist, findet auch keine Krümmung der Feder 5 statt, wobei voraussetzungsgemäß auch keine Anzeige der Kraft eintreten darf. Da die Schubstange 19 genau im Drehpunkt 4 eingreift und dieser sich auch nicht verändert hat, kann somit keine Auslenkung des Zeigers 7 erfolgen. Anders jedoch, wenn der Hebel 6 z. B. durch eine in den Klemmen II eingespannte Faser 14 mit dem festen Lager I3 verbunden und damit in seiner Auslenkung gehemmt wird; in diesem Falle würde sich die Feder 5 durchbiegen, wenn eine Kraft an dem Hebel 1 wirksam wird. Dies hat aber zur Folge, daß die Verbindungsstange 15 jetzt aus dem Mittelpunkt 4 herausgedrückt wird und diese Bewegung auf die Schubstange 19 weitergibt, die dann den Zeiger 7 betätigt. Die zur Beugung der Feder 5 erforderliche Kraft wird also auf der Skala 8 zur Anzeige gebracht und kann in Gramm geeicht werden.
  • Durch Wahl des Angriffspunktes der Schubstange 19 an dem Zeiger 7 kann die Skala beispielsweise am Anfang gedehnt und am Ende gedrängt werden.
  • Die Anzeige der Dehnung wird durch den Zeiger 10 auf der Skala 9 bewirkt. Der Zeiger 10 ist mit seinem Hebel im Drehpunkt 21 gelagert; seine Auslenkung erfolgt über seinen Hebel durch eine kleine Schubstange 22, die von dem Hebelarm 6 gesteuert wird.
  • Die Skala kann zweckmäßigerweise so ausgebildet werden, daß der Dehnungs- und Kraftbereich übereinander angeordnet ist, wie es in Abb. 3 dargestellt ist.
  • Hier ist 23 die einheitliche Skala, auf der die Dehnungseinteilung 8 aufgezeichnet ist, die durch den Zeiger 7 angezeigt wird, während die Skala 9 die Werte für die Kraft darstellt, die durch den Zeiger 10 angezeigt wird.
  • Beide Zeiger müssen in diesem Fall einen nah beieinander gelegenen Drehpunkt haben, was konstruktiv keine Schwierigkeiten bereitet, wenn man die Zeiger, wie es Abb. 3 zeigt, in verschiedener Höhe laufen läßt, d. h. einmal über und einmal unter der Skala.
  • Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die elektromagnetische Einspannvorrichtung für die Fasern, durch die es erstmalig möglich ist, Massenuntersuchungen in kürzester Zeit durchzuführen. Die Erfindung ordnet hier schnabelförmige Klemmen an, die durch einen Elektromagneten bei Stromfluß geöffnet werden. Das Einschalten des Stromes kann durch einen leichten Druck auf einen Druckknopfschalter erfolgen. Dieser Druckknopfschalter wird erfindungsgemäß so angeordnet, daß es leicht möglich ist, die Enden der Faser mit den Fingern beider Hände zu halten, sie in die Schnabelöffnungen der Klemmen II einzuführen und dabei durch den Druck der Hand oder einen der freien Finger die Druckknopfschalter zu betätigen, so daß das ganze Einspannen schnell und zuverlässig erfolgen kann.
  • Die Abb. 4 zeigt die genaue Bauart der elektromagnetischen Spannvorrichtung nach der Erfindung.
  • Hierbei ist 24 ein Elektromagnet, der fest auf einem Lager oder Chassis 25 aufmontiert ist. An dem schon mehrfach erwähnten Hebel 6 sitzt die untere Hälfte 27 der schnabelförmigen Klemme, deren obere Hälfte 26 mittels Stift 28 drehbar gelagert ist und dessen beide Hälften durch eine im Innern liegende Spiralfeder 29 zusammengedrückt werden. Die obere Schnabelhälfte 26 trägt einen Anker, der vor dem Elektromagneten 24 liegt und der bei Stromdurchfluß angezogen wird. In diesem Falle öffnet sich der Schnabel der Klemme, und es ist leicht möglich, auf der Führungsfläche 30 eine Faser einzufügen, die bis auf die Auflauffläche 3I eingeführt werden kann. Beim Öffnen des Stromkreises schlagen dann die beiden Schnabelhälften 26 und 27 infolge Federkraft zusammen und spannen somit den Faden ein. Das Einspannen wird vor allem auch durch die Führungsflächen 30 und durch den Anschlag 3I besonders leicht gestaltet, und vor allen Dingen hat die Faser stets eine genau definierte Lage zwischen den Schnabelklemmen.
  • Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Anwinkelung der Schnäbel der Klemmen, vgl. die Abb. 4 und 5. Auf diese Weise ist es möglich, ein geeignetes Gefäß 32, (Abb. 5) einzuschieben, das mit Flüssigkeiten gefüllt werden kann. Dieses Gefäß steht zweckmäßigerweise auf einem kleinen Tisch 33, der durch einen nicht näher bezeichneten Mechanismus nach unten gedrückt werden kann, um das Gefäß leicht einführen zu können.
  • Die beschriebene Erfindung gestattet also auf schnellste Weise die Spannungs-Dehnungs-Diagramme, d. h. das Arbeitsvermögen beliebiger Fasern, insbesondere auch des menschlichen Haares, in Luft oder auch in Flüssigkeiten aufzunehmen. Die ganze Anordnung kann auf einer Grundplatte angeordnet werden, über die nach Art elektrischer Meßinstrumente ein Schutzgehäuse mit verglastem Fenster (über der Skala) ist. Hierbei sind der Bedienungsknopf 2, die Schnabelklemmen (11, I2) und der Druckknopfschalter zugänglich. Der Bedienungsknopf 2 kann mit einer Feststellvorrichtung versehen sein.

Claims (15)

  1. PATENTANsPRÜcHE: I. Meßgerät zur Feststellung des Arbeitsvermögens von Fasern u. dgl., dadurch gekennztichnet, daß das Gerät gleichzeitig die auf das Prüfobjekt aufgewendete, durch eine Federspannung hervorgerufene Kraft und die Dehnung des Prüfobjektes anzeigt, wobei die Kraftanzeige von der Dehnungsanzeige unabhängig ist.
  2. 2. Meßgerät zur Feststellung des Arbeitsvermögens von Fasern u. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß das Prüfobjet zwischen federnden Klemmen eingespannt wird, die elektromagnetisch geöffnet werden.
  3. 3. Meßgerät nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Meßvorgang eintretende Dehnung des Prüfobjektes ohne Einfluß auf die Kraftanzeige ist.
  4. 4. Meßgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kraft anzeigende Skala (8) an der durch die Dehnung des Prüfobjektes bei dem Meßgerät hervorgerufenen Bewegung teilnimmt.
  5. 5. Meßgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der die Feder (5) spannende Bauteil (I) einen Zeiger (7) trägt, der die Werte der auf das Prüfobjekt ausgeübten Kraft auf einer Skala (8) anzeigt, die sich in Abhängigkeit von dem die Dehnung ausübenden Dehnungshebel (6) bewegt.
  6. 6. Meßgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Dehnungskraft ausübende Feder (5) einerseits von einem Hebel (I) gespannt wird, andererseits einen Dehnungshebel (6) betätigt.
  7. 7. Meßgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Skalen (8, 9) für die Anzeige von Kraft und Dehnung feststehend angeordnet sind, und der Kraftanzeiger (7) über eine Schubstange (I9) von einer Steuereinrichtung (15, 16, 17, I8) betätigt wird, die unabhängig von der Krümmung der Feder (5) ist.
  8. 8. Meßgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kraftanzeiger betätigende Schubstange (I9) über ein Drehgelenk, das sich in der Ruhelage genau mit dem Drehpunkt (4) in Deckung befindet, von einer am Hebel (I) drehbar befestigten Verbindungsstange (I5) gesteuert wird, deren frei verschiebbares Ende (I7) von einem Führungsteil (I6) geführt wird.
  9. 9. Meßgerät nach den Ansprüchen 5, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Skalen zur Anzeige von Kraft- und Dehnungswerten zu einem Bauteil vereinigt sind.
  10. IO. Meßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Prüfobjekt zwischen Klemmen einspannbar ist, die unter Federdruck stehen, der elektromagnetisch aufgehoben werden kann.
  11. II. Meßgerät nach Anspruch IO, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Teil (26) der federnden Klemmen (26, 27, 28, 29) die Anker der Elektromagneten (24) bildet.
  12. I2. Meßgerät nach Anspruch II, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmen (26, 27) mit einer Führungsfläche (30) und mit einer Auflauffläche (3I) versehen sind.
  13. 13. Meßgerät nach Anspruch I2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmen schnabelförmig ausgebildet sind.
  14. 14. Meßgerät nach Anspruch I3, dadurch gekennzeichnet, daß die schnabelförmigen Klemmen angewinkelt sind.
  15. 15. Meßgerät nach den Ansprüchen I und 2, insbesondere zur Untersuchung von Prüfobjekten in Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät auf einer Grundplatte oder einem Chassis angeordnet ist, die mit einer schwenkbaren oder versenkbaren Aufnahmevorrichtung (33) für Behälter (32) versehen ist.
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