NL1023056C2 - Kleefkrachtmeter. - Google Patents

Description

Titel: Kleefkrachtmeter.

Gebied van de uitvinding

De uitvinding betreft een inrichting voor het meten van de kleefkracht van materialen, omvattende een eerste cilinder die is opgenomen in een frame en die is verbonden met aandrijfmiddelen voor het 5 kunnen aandrijven van die eerste cilinder in een eerste richting, welke inrichting voorts een tweede cilinder omvat die is opgenomen in een beweegbaar aangebracht juk, welk juk met het frame verbonden is via krachtmeetmiddelen die de kracht die het juk en het frame op elkaar uitoefenen omzetten in een daarmee overeenkomend meetsignaal.

10

Achtergrond van de uitvinding

Uit een eerdere octrooiaanvrage ten name van aanvraagster is een dergelijke inrichting voor het meten van de kleefkracht van materialen bekend. De tweede cilinder is bewegelijk ten opzichte van de eerste cilinder 15 op gesteld door middel van een tweetal verenstelsels, ter weerszijden van de tweede cilinder. Eén of beide verenstelsels zijn voorzien van een krachtopnemer, die een meetsignaal afgeeft naar rato van de op het betreffende verenstelsel uitgeoefende kracht.

20 Voor het meten van de kleefkracht van bijvoorbeeld een drukinkt, wordt deze gelijkmatig op het buitenoppervlak van de eerste cilinder 4 ("hoofdcilinder") aangebracht. Vervolgens worden de aandrijfmiddelen geactiveerd waardoor de eerste cilinder in draaiing wordt gebracht. Via het buitenoppervlak van de eerste cilinder -en de daarop aangebrachte inkt, 25 waarvan de kleefkracht moet worden bepaald- wordt ook de tweede cilinder ("meetcilinder") in draaiing gebracht. Hoe groter nu de kleefkracht van de inkt is, hoe groter ook de kracht die op de verenstelsels wordt uitgeoefend en I* hoe groter derhalve ook de waarde van het door de krachtopnemer(s) afgegeven meetsignaal.

Hoewel de bekende kleefkrachtmeter in de praktijk zeer goede 5 diensten bewijst, is het nauwkeurige instellen en afregelen van de inrichting een tijdrovende bezigheid. Ondermeer vindt dit zijn oorsprong in de lagering c.q. uitlijning van de tweede cilinder ten opzichte van de eerste cilinder, in de bekende inrichting uitgevoerd met behulp van bladveerstelsels ter weerszijden van het juk waarin de cilinder is 10 opgenomen. Voorts is ook de plaatsing van de krachtopnemer(s) aan de zijkant van de tweede cilinder ongunstig en is die plaatsing oorzaak van systematische onnauwkeurigheden.

Samenvatting van de uitvinding 15 Het is een doel van de onderhavige uitvinding om verbeteringen te verschaffen die resulteren in een verhoogde systeemnauwkeurigheid onder operationele omstandigheden. Het is een ander doel van de onderhavige uitvinding om te bereiken dat in de praktijk de inrichting eenvoudiger en beter te ijken, af te stellen en te bedienen is. Dit heeft een 20 groter meetbereik tot gevolg, alsmede meetresultaten die beter reproduceerbaar en meer betrouwbaar zijn.

De verbeteringen in de inrichting voor het meten van de kleefkracht kunnen worden bereikt doordat dat het juk (4) met het frame 25 verbonden is via een rond minstens twee onderling niet-parallelle assen om een middelpunt zwenkbaar verbindingsorgaan (5) en dat de krachtmeetmiddelen worden gevormd door een krachtopnemer (6) die verbonden is met dat beweegbare verbindingsorgaan.

3 I In plaats van een tweevoudige lagering met veerpakketten, zoals I in de bekende inrichting, is gebleken dat met succes gebruik kan worden I gemaakt van een bijvoorbeeld rond meerdere assen wendbare verbinding I (bijvoorbeeld een "Gelenk-lager" of "stangkop-lager”), waardoor, hoewel het I 5 aldus gelagerde juk een zeer grote vrijheidsgraad heeft, de tweede cilinder I zich uitstekend, zonder afwijkingen in dwarsrichting, naar de aandrijvende I eerste cilinder laat richten ("zelfuitlijning"). Bijvoorkeur wordt gebruik I gemaakt van een soort van kogelgewricht ("ball joint"), waarmee één punt I van het juk vastzit, terwijl het juk overigens vrij rond dat punt zwenkbaar I 10 is. Als gevolg van het ontbreken van ongewenste dwarskrachten etc. is het I instellen van de inrichting aanmerkelijk minder arbeidsintensief I betrouwbaarder en beter reproduceerbaar.

I De krachtopnemer kan in de voorgestelde inrichting opgenomen I 15 zijn tussen het juk en het naar meer zijden wendbare verbindingsorgaan I (hierna ook aangeduid als "lager") of tussen het beweegbare verbindingsorgaan en het frame.

Teneinde de door de krachtopnemer afgegeven meetsignaal te I 20 kunnen meten en/of verwerken tot een materiaalspecifieke I kleefkrachtwaarde (wel aangeduid als "tack"), omvat de inrichting bij I voorkeur verwerkingsmiddelen waarmee de krachtopnemer verbonden is.

I Teneinde de kleefkrachtwaarde zo nauwkeurig mogelijk te I 25 kunnen berekenen, worden bij voorkeur een of meer ijkstappen uitgevoerd, I hetzij als eenmalige, initiële handeling, hetzij regelmatig, bijvoorbeeld I voorafgaand aan het uitvoeren van elke nieuwe "tack"-meting.

I In een eerste ijkstap kan de tweede cilinder via koppelmiddelen I 30 gekoppeld worden met een statische massa die op die tweede cilinder een H statische kracht uitoefent in de richting van de genoemde eerste richting, bij welke eerste ijkstap een waarde, gebaseerd op het door de krachtopnemer afgegeven meetsignaal als eerste correctiewaarde in de verwerkingsmiddelen wordt opgeslagen. Bij voorkeur wordt tijdens de 5 eerste ijkstap het buitenoppervlak van de tweede cilinder door middel van het "Gelenk"-lager en een ontkoppelorgaan losgekoppeld van het buitenoppervlak van de eerste cilinder, zodat alleen de speling en/of wrijving van de tweede cilinder wordt gëmeten.

10 Tijdens een tweede ijkstap kunnen de buitenoppervlakken van de I eerste cilinder en de tweede cilinder direct -zonder tussenkomst van enig ander materiaal- met elkaar worden gekoppeld terwijl de aandrijfmiddelen I worden geactiveerd, bij welke tweede ijkstap een waarde die gebaseerd is op I het door de krachtopnemer afgegeven meetsignaal als tweede I 15 correctiewaarde in de verwerkingsmiddelen wordt opgeslagen. De tweede ijkstap wordt bij voorkeur bij verschillende draaisnelheden ("meetbereik") I uitgevoerd. Op deze wijze wordt de invloed van de speling en/of wrijving van I de samenwerkende eerste en tweede cilinder omgezet in een of meer tweede I ijkwaarden (voor verschillende cilinder-snelheden over het hele meetbereik), I 20 die bij het uitvoeren van een werkelijke "tack"-meting door de verwerkingsmiddelen in de berekening van de "tack"-waarde wordt betrokken.

Als alternatief voor die tweede ijkstap kan er desgewenst voor 25 worden gekozen de eerste en tweede cilinder niet direct met elkaar te koppelen maar via een materiaal waarvan de "tack"-waarde tevoren nauwkeurig bekend is en die kan dienen als ijkwaarde.

Tijdens het door de inrichting uitvoeren van een operationele 30 meetstap worden de buitenoppervlakken van de eerste cilinder en de tweede 5 I cilinder met elkaar gekoppeld via een laag van het op kleefkracht te I onderzoeken materiaal dat op bijvoorbeeld een der cilinders wordt I aangebracht. Voorts worden de aandrijfmiddelen geactiveerd en het door de I krachtopnemer afgegeven meetsignaal wordt als meetwaarde door de I 5 verwerkingsmiddelen verwerkt met inachtneming van de in de I verwerkingsmiddelen met de eerste resp. tweede ijkstap opgeslagen eerste I en/of tweede correctiewaarde(n).

I Hierna zal de uitvinding nader worden uiteengezet aan de hand I 10 van een uitvoeringsvoorbeeld.

I Figuren I Figuur 1 toont een uitvoeringsvoorbeeld van een inrichting I volgens de uitvinding in verschillende aanzichten resp. doorsneden in I 15 Europese projectie.

I Figuur 2 toont een detail van de inrichting voorzien van middelen voor het uitvoeren van een statische ijking.

I Beschrijving van de figuren I 20 Figuur 1 toont een implementatievoorbeeld van een inrichting voor het meten van de kleefkracht van bijvoorbeeld inkt. De inrichting omvat een eerste cilinder 1 die is opgenomen in een vast frame 2 en die is verbonden met aandrijfmiddelen -een elektromotor 9· voor het kunnen I aandrijven van die eerste cilinder in een (draairichting a. De inrichting I 25 omvat voorts een tweede cilinder 3 die is opgenomen in een bewegelijk juk 4, I via welk het buitenoppervlak van de tweede cilinder 3 met dat van de eerste I cilinder 1 koppelbaar is. Het juk 4 is met het frame 2 verbonden via een om I een middelpunt beweegbaar lager 5, bijvoorbeeld een kogelgewricht dat als I enige juk 4 en frame 2 verbindt. De krachtmeetmiddelen worden gevormd I 30 door een krachtopnemer 6 die verbonden is tussen het beweegbare H verbindingsorgaan 5 en een montageplaat 2a die deel uitmaakt van het H frame 2. De krachtopnemer 6, een bijvoorbeeld piëzo-elektrische H krachtsensor ("load cell"), is geschikt de kracht die het juk 4 en het frame 2 op elkaar uitoefenen om te zetten in een daarmee overeenkomend 5 meetsignaal dat aan een verwerkingsunit 7 wordt overgedragen.

H Hoewel het principieel mogelijk is de krachtopnemer 6 op te nemen tussen het bewegelijke juk 4 en het lager 5 is er in het onderhavige uitvoeringsvoorbeeld uit constructieve overwegingen voor gekozen de 10 krachtopnemer is op genomen tussen het vaste frame 2 en het lager 5.

De krachtopnemer 6 is verbonden met de verwerkingsunit 7 voor het verwerken van de door de krachtopnemer afgegeven meetsignaal tot een of meer materiaalspecifieke kleefkrachtwaarden. De meetunit 7 omvat een 15 processor 7a, een geheugen 7b, een display 7c en een keyboard 7d.

I Teneinde de kleefkrachtwaarde zo nauwkeurig mogelijk te I kunnen berekenen, worden twee ijkstappen uitgevoerd, hetzij eenmalig als I onderdeel van het productieproces van de inrichting, hetzij regelmatig, als I 20 periodiek onderhoud of zelfs voorafgaand aan het uitvoeren van elke nieuwe "tack"-meting.

I Figuur 2 toont op welke wijze een eerste ijkstap kan worden I uitgevoerd op de in figuur 1 schematisch getoonde uitvoeringsvoorbeeld van I 25 de inrichting. Voor het doen van de eerte ijkstap -een statische ijking van het systeem- wordt de tweede cilinder 3 van de eerste cyliner 1 ontkoppeld I door de tweede cilinder -door middel van een niet getoonde hefinrichting- I omhoog te trekken. Vervolgens wordt een koppelorgaan 10 geplaatst tussen I de assen van de eerste en de tweede cilinder. Het koppelorgaan 10 is 7 I zodanig gedimensioneerd dat het buitenoppervlak van de tweede cilinder 3 I vrij blijft van het buitenoppervlak van de eerste cilinder 1.

I Aan het koppelorgaan 10 kunnen ijkgewichten 11 worden I 5 gehangen. Het koppelorgaan 10 steunt door middel van kogellagers 12 af op I de eerste cilinder 1 en daardoor op het vaste frame 2. Het gewicht van de I ijkge wichten 11 veroorzaakt een kracht op de tweede (bovenste) cilinder 3, I die via het juk 4 en het lager 5 aan de via de montageplaat 2a met het vaste I frame 2 verbonden krachtopnemer 6 wordt overgedragen, die daarop een I 10 met die kracht overeenkomende signaalwaarde aan de verwerkingsunit 7 I afgeeft. Uit enerzijds het bekende -en desgewenst via het keyboard 7d in te I voeren- gewicht van de ijkgewichten 11 en de verhouding tussen de I betreffende draaimomenten van het koppelorgaan 10 en anderzijds de - I desgewenst via de display 7c uit te lezen- meetwaarde die door de I 15 krachtopnemer wordt afgegeven kan -door de processor 7b- de statische I lagerwrijving van de tweede cilinder 3 worden berekend. Hetzij de door de I krachtopnemer 6 onder invloed van de ijkgewichten 11 afgegeven I meetwaarde, hetzij de door de processor 7b daaruit berekende wrijving I wordt als eerste correctiewaarde in het geheugen 7b op geslagen, waaruit die I 20 waarde kan worden uitgelezen en vervolgens verwerkt tijdens een werkelijke kleefkrachtmeting.

I Tijdens een volgende, tweede ijkstap wordt het koppelorgaan 10 I weer verwijderd en worden de buitenoppervlakken van de eerste cilinder 1 I 25 en de tweede cilinder 3 direct met elkaar gekoppeld terwijl de aandrijfinotor I 9 wordt geactiveerd waardoor de cilinders in de aangegeven pijlrichting I gaan roteren. In deze ijkstap is er nog geen te meten materiaal (bjjv. inkt) op de eerste of tweede cilinder aangebracht. Bij deze tweede ijkstap wordt I het door de krachtopnemer afgegeven meetsignaal dat de krachtopnemer 6 I 30 afgeeft door de processor 7a ontvangen en wordt hetzij dat ontvangen H meetsignaal, hetzij een uit de waarde van dat meetsignaai berekende dynamische wrijvingswaarde als tweede correctiewaarde in het geheugen 7b opgeslagen. De opgeslagen tweede correctiewaarde kan worden verwerkt tijdens een werkelijke klee£krachtmeting. Zoals reeds opgemerkt, kan een 5 tweede correctiewaarde worden gemeten bij verschillende meetsnelheden, dat wil zeggen bij verschillende snelheden waarmee de eerste cilinder wordt aangedreven. De verschillende tweede correctiewaarden kunnen in het geheugen 7b worden opgeslagen, tezamen met de betreffende omwentelingssnelheden. In de hieronder te bespreken werkelijke I 10 kleefkrachtmeting -die achtereenvolgens bij verschillende dlindersnelheden binnen een meetbereik kan worden uitgevoerd- kan dan uit het geheugen 7a I steeds die tweede correctiewaarde worden uitgelezen die behoort bij de H actuele omwentelingssnelheid van de eerste cilinder.

15 Voor het uitvoeren van een werkelijke kleefkrachtmeting wordt I op het buitenoppervlak van de eerste cilinder 1 en/of de tweede cilinder 3 I een laagje 8 van het op kleefkracht te onderzoeken materiaal aangebracht.

Hoewel in eerste instantie wordt gedacht aan vloeibare materialen als inkt, verf, lijm etc., wordt het gebruik van de inrichting voor meting van de 20 cohesiekracht van een vast materiaal of meting van de adhesiekracht tussen I twee vaste materialen -het ene aangebracht op de ene cilinder en het andere I op de andere cilinder- bepaald niet uitgesloten.

I Tijdens de werkelijke kleefkrachtmeting worden de I 25 buitenoppervlakken van de eerste cilinder 1 en de tweede cilinder 2 met I elkaar in aanraking gebracht waarbij een van de cilinders of beide bedekt I zijn met een laag 8 van het op kleefkracht te onderzoeken materiaal resp. de I te onderzoeken materialen. Een aandrijfmotor wordt geactiveerd en de I cilinders gaan draaien. Naar rato van de kleefkracht van de te onderzoeken I 30 materialen wordt een kracht op het bewegelijke juk 4 uitgeoefend in de 9 richting van de bewegingspijlen a. Via het juk 4 en het zelf-uitlijnende lager 5 wordt die kracht overgedragen op de krachtopnemer 6. Het door de krachtopnemer 6 naar rato van die kracht afgegeven meetsignaal wordt door de verwerkingsunit 7a als meetwaarde verwerkt, waarbij voor de 5 berekening van de gevraagde kleefkracht de tijdens de eerste resp. tweede ijkstap in het geheugen opgeslagen eerste en/of tweede correctiewaarde (al dan niet gerelateerd aan de actuele cilinder-snelheid) in de berekening wordt betrokken.

Claims (8)

1. 2. Inrichting volgens conclusie 1, waarin het juk en het frame anders dan I via oppervlakken van de eerste en tweede cilinder uitsluitend rond een 15 enkele verbinding in het verbindingsorgaan zwenkbaar aan elkaar I gekoppeld zijn.
2. 3. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de krachtopnemer (6) is I op genomen tussen het juk (4) en het beweegbare verbindingsorgaan (5).
3. 4. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de krachtopnemer (6) is I 20 opgenomen tussen het frame (2) en het beweegbare verbindingsorgaan (5).
4. 5. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de krachtopnemer (6) verbonden ie I met verwerkingsmiddelen (7) voor het verwerken van de door de I krachtopnemer afgegeven meetsignaal tot een of meer materiaalspecifieke I kleefkrachtwaarden. I 25 6. Inrichting volgens conclusie 5, waarbij in een eerste ijkstap de tweede I cilinder (3) via koppelmiddelen (10) wordt gekoppeld met een statische I massa (11) die op die tweede cilinder een statische kracht uitoefent in de richting van de genoemde eerste richting (a), bij welke eerste ijkstap een eerste correctiewaarde, gebaseerd op het door de krachtopnemer (6) afgegeven meetsignaal, in de verwerkingsmiddelen (7) wordt opgeslagen.
5. 7. Inrichting volgens conclusie 6, waarbij tijdens de eerste ijkstap het 5 buitenoppervlak van de tweede cilinder (3) door middel van het beweegbare verbindingsorgaan (5) en een ontkoppelorgaan wordt losgekoppeld van het buitenoppervlak van de eerste cilinder (1).
6. 8. Inrichting volgens conclusie 5, waarbij tijdens een tweede ijkstap de buitenoppervlakken van de eerste cilinder en de tweede cilinder direct met 10 elkaar worden gekoppeld terwijl de aandrijfmiddelen (9) worden geactiveerd, bij welke tweede ijkstap een tweede correctiewaarde, gebaseerd op het door de krachtopnemer (6) afgegeven meetsignaal, in de verwerkingsmiddelen (7) wordt opgeslagen.
7. 9. Inrichting volgens conclusie 8, waarbij de tweede ijkstap wordt uitgevoerd 15 bij verschillende omwentelingssnelheden van de eerste resp. tweede cilinder en voor elk van die verschillende omwentelingssnelheden de betreffende tweede correctiewaarde in de verwerkingsmiddelen (7) wordt opgeslagen.
8. 10. Inrichting volgens conclusie 6, 8 of 9, waarbij tijdens een meetstap de buitenoppervlakken van de eerste cilinder en de tweede cilinder met elkaar 20 worden gekoppeld via een laag (8) van een op kleefkracht te onderzoeken materiaal, en de aandrijfmiddelen (9) worden geactiveerd, bij welke meetstap het door de krachtopnemer (6) afgegeven meetsignaal als meetwaarde door de verwerkingsmiddelen (7) wordt verwerkt met inachtneming van de in de verwerkingsmiddelen met de eerste resp. tweede 25 ijkstap opgeslagen eerste en/of relevante tweede correctiewaarde. Λ Λ Λ Λ Λ Γ Λ