DE19924741B4

DE19924741B4 - Meßvorrichtung für die Reibeigenschaften von textilen Fäden

Info

Publication number: DE19924741B4
Application number: DE1999124741
Authority: DE
Inventors: Hans Dietrich Meyer; Walter Werner
Original assignee: Uster Technologies AG
Current assignee: Uster Technologies AG
Priority date: 1999-05-31
Filing date: 1999-05-31
Publication date: 2010-11-18
Anticipated expiration: 2019-06-01
Also published as: WO2000073786A3; DE19924741A1; WO2000073786A2

Abstract

Vorrichtung zur Messung der Reibeigenschaften von textilen Fäden, mit einer durch den Faden nicht mitnehmbaren Meßbremsvorrichtung,
mit zwei Umlenkrollen zur Umlenkung des Fadens, wobei das eine der beiden, zwischen den Umlenkrollen befindlichen Trume die Meßbremsvorrichtung durchläuft
und mit einer Ausgabestelle für das Meßergebnis der Meßvorrichtung, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
a) beide Umlenkrollen (5, 5) sind an einem gemeinsamen starren Träger (16, 17, 18) gelagert,
b) der Träger (16, 17, 18) hat in Meßrichtung des Trums (28) Bewegungsfreiheit,
c) der Träger (16, 17, 18) ist mit einer Kraftmeßvorrichtung (4) verbunden, die mißt, welche Kraft die Meßbremsvorrichtung (6) auf das Trum (28) bei dessen Durchlauf ausübt.

Description

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Vorrichtung ist durch ein Gerät der Firma Zweigle Textilprüfmaschinen GmbH & Co. KG bekannt. Dieses Gerät hat die Gerätetypenbezeichnung G532. Beschrieben wird dieses Gerät auch in „chemiefasern/textil-industrie 24/76” (1974) auf S. 276 bis 282. Solche Geräte werden vor allem dazu verwendet, den Grad der Paraffinierung von textilen Fäden zum einen festzustellen und zum anderen zu optimieren. Der Reibungswert μ – eine dimensionslose Größe – aber auch sonst mit der Reibung zusammenhängende Werte, wie z. B. die Reibkraft, sind wichtig dafür, wie groß z. B. die Strickstücke bei Maschenwaren ausfallen. Bei konstanten Einstellbedingungen der Verarbeitungsmaschine können Strickstücke unterschiedliche Längen haben und so zum Teil beträchtlich vom Sollmaß abweichen. Ist die Paraffinierung zu nieder, ist der Reibwert zu hoch, und die Stücklänge ist zu klein. Ist der Reibungskoeffizient nieder, dann ist die Stücklänge zum einen größer und auch konstanter.
Auch die Überparaffinierung erhöht den Reibwert. Der Kurvenast für die Unterparaffinierung läuft sehr steil, so daß kleine Änderungen der Paraffinmenge sehr große Reibwertunterschiede bewirken.
Nachteilig am Gerät G532 ist vor allem, daß die Fadenzugkraft vor der Bremse einen Einfluß auf den Reibwert hat.
Bei der bekannten Vorrichtung ist während des Meßvorgangs eine der Umlenkrollen in Längsrichtung unbeweglich, während die andere Rolle sich in Längsrichtung hin- und herbewegen kann und auch hin- und herbewegt wird, je nachdem wie groß die Kraft im Faden nach der Flachreibungsbremse ist. Die bewegliche Umlenkrolle wird um so mehr zu der anderen Umlenkrolle hingezogen, je höher der Reibwert ist. Die Rückstellkraft bringt eine Feder auf. Das System wird durch eine Dämpfungsvorrichtung gedämpft, die mit Dämpferöl arbeitet. Dieses Öl ist ein Spezialöl und kann altern. Es kann auch auslaufen, wenn das Gerät zu sehr gekippt wird. Die bewegliche Umlenkrolle durchläuft vom Reibwert 0 bis zu dem Reibwert 0,5 erhebliche Strecken und hat damit die Nachteile eines mechanischen, massebehafteten Systems.
Weiterhin ist eine Vorrichtung zur Überprüfung des Reibbeiwertes von Garnen aus der DE 2 044 300 A bekannt und eine Vorrichtung zum Bestimmen des Reibwertes von langgestrecktem Prüfgut aus der DE 1 259 602 A .
Aufgabe der Erfindung ist es, dieses Meßgerät zu verbessern, vor allem dahingehend, daß der Einfluß der Fadenzugkraft vor der Bremse nicht mehr in den Reibwert μ eingeht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs ersichtlichen Merkmale gelöst. Dadurch, daß die beiden Umlenkrollen an einem gemeinsamen starren Träger befestigt sind, wird die Fadenzugkraft vor der Bremse und nach der Bremse kompensiert.
Durch die Merkmale des Anspruchs 2 erreicht man, daß die Umlenkrollen sich gemeinsam bewegen.
Durch die Merkmale des Anspruchs 3 erreicht man, daß die geometrischen Verhältnisse übersichtlich bleiben und keine schlecht überschaubaren Kraftkomponenten entstehen.
Durch die Merkmale des Anspruchs 4 erreicht man, daß die Trume praktisch keine Komponenten parallel zur Normalkraft der Meßbremsvorrichtung ausüben.
Durch die Merkmale des Anspruchs 5 erreicht man, daß die Bewegungen der Umlenkrollen linear erfaßt werden können. Durch die Merkmale des Anspruchs 6 erreicht man, daß der Träger geschützt ist und die Umlenkrollen trotzdem in üblicher Weise vor der Frontplatte verlaufen.
Durch die Merkmale des Anspruchs 7 erreicht man ohne Zwischenglieder eine Verbindung des Trägers mit der Kraftmeßvorrichtung.
Durch die Merkmale des Anspruchs 8 lagert der Stab sowohl die Kraftmeßvorrichtung als auch den Träger als auch die Umlenkrollen.
Durch die Merkmale des Anspruchs 9 wird die Kraftmeßvorrichtung sehr einfach und trotzdem sehr empfindlich. Die Dehnungsmeßstreifen-Technik ist erprobt. Die translatorische Bewegung des Trägers um einige Zehntel Millimeter wie z. B. 2 bis 3/10 mm reicht völlig aus, so daß große Bewegungen vermieden werden und auch Dämpferöl-Vorrichtungen entfallen können.
Obwohl Dehnungsmeßstreifen-Meßvorrichtungen, insbesondere solche nach dem Halb-Brückenprinzip bevorzugt werden, sind auch andere Kraftmeßvorrichtungen möglich, wie z. B. solche, die mit dem Piezoeffekt arbeiten (Anspruch 10).
Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 11 kann man die übliche Meßbremsvorrichtung, wie sie auch z. B. beim Gerät G532 verwendet wird, weiter verwenden und erhält in diesem Fall den dimensionslosen Reibwertkoeffizienten.
Gleiches gilt für die Merkmale des Anspruchs 12.
Durch die Merkmale des Anspruchs 13 erhält man zwar nicht direkt den Reibwert, sondern die Reibkraft, die jedoch in vielen Fällen ebenfalls interessant ist. Je nachdem kann man die Vorrichtung vom Flachreibungstyp gegen die Vorrichtung vom Umschlingungstyp auswechseln.
Durch die Merkmale des Anspruchs 14 erreicht man, daß in üblicher und bekannter Weise mit den Schlichtemittel-Gebern bzw. Paraffineuren weitergearbeitet werden kann. Diese sind ortsfest angebracht.
Die Erfindung wird nunmehr anhand eines bevorzugten, schematischen Ausführungsbeispiels erläutert. Ferner werden einige mathematische Überlegungen angestellt.
In der Zeichnung zeigen:
1 die Frontansicht des Meßgeräts, teilweise aufgebrochen, in ähnlicher Anordnung wie das bekannte Gerät G532,
2 den mittleren Bereich von 1 in einem größeren Maßstab,
3 eine Ansicht auf diesen mittleren Bereich gemäß dem Pfeil A in 2,
4 eine schematische Darstellung der Garnrichtungen, Kräfte und der resultierenden Kraft und
5 eine Darstellung der bekannten Konstruktion mit Ableitungen der Kräfte.
Gemäß 1 sind ein Faden für Ausleger 1, ein Fadenbremseneinlauf 2 und ein Halter 3 für einen Paraffinring vorgesehen. Eine linke Umlenkrolle 5 sitzt auf einem Bolzen 13, der starr ist, horizontal verläuft und in einem Längsschlitz 14 (3) einer Frontplatte 15 durchquert. Innen ist der biegesteife Bolzen 13 mit einem horizontalen Stab 16 starr verbunden, der rechts in einen steifen Ring 17 übergeht. Der Ring 17 seinerseits geht rechts in einen Stab 18 über, der dem Stab 16 gleicht. Am rechten Ende des Stabs 18 ist ein dem Bolzen 13 gleicher Bolzen 19 starr befestigt, der nach vorne zu einen Längsschlitz 20 durchquert und die rechte Umlenkrolle 5 trägt. Fadenführungsmäßig fluchten beide Umlenkrollen 5. Das Gebilde aus den Umlenkrollen 5, den Bolzen 13, 19, den Stäben 16, 18 und dem Ring 17 ist in der Zeichnungsebene von 3 um Werte im unteren Mikrometerbereich beweglich.
Der Ring 17 faßt eine Kraftmeßdose 4. Diese arbeitet in bekannter Weise mit einem Dehnungsmeßstreifen und einem Verstärker. Ihre Basis ist mit einem Ansatz 21 und einem Halteblock 22 steif mit dem Gerät verbunden (1).
Ebenfalls steif mit dem Gerät 23 ist eine Meßbremse 6 verbunden (1), die die seither bekannte Gestalt und Funktion hat. Ihr oberer Teller ist in üblicher Weise durch ein Gewicht belastbar.
Anstelle der Meßbremse 6 kann – allerdings dann mit dem Ergebnis der Messung einer Reibkraft – eine Umschlingungsvorrichtung montiert werden.
Eine Auslaufrolle 24 ist gerätefest in bekannter Weise montiert. Im rechten unteren Bereich des Geräts 23 ist – wie auch im Stand der Technik – eine Transportrolle 33 und eine Garnabsaugung 12 vorgesehen.
Mit dem Öffnungshebel 9 kann man die Andruckrolle 10 abheben und mit dem Regler 11 die Saugleistung an der Saugdüse 12 regeln.
Mit einer Starttaste 7 und einer Stoptaste 8 kann man dann den Fadenabzug, die Luftabsaugung und gegebenenfalls auch den Papiervorschub schalten, wobei das Papier als Aufzeichnungspapier für die Meßwerte dient.
Gemäß 4 kommt ein zu messender Faden in den Garneinlauf 26, umschlingt die rechte Umlenkrolle 5 um 180°, läuft in die Meßbremse 6, umschlingt dann die linke Umlenkrolle 5 um 180° und geht dann zum Garnauslauf 27. Die Umlenkrollen 5 sind miteinander starr durch die horizontal gestrichelt gezeichnete Stabvorrichtung 16, 17, 18 verbunden. Diese wiederum ist wieder mit der senkrecht gezeichneten gestrichelten mechanischen Aufnahme (4) verbunden und diese sitzt auf der Kraftmeßdose 4, von deren elektrische Ausgangswerte werden durch einen Verstärker verstärkt und das verstärkte Signal wird einem PC zugeführt, der eine Reibwertkurve zeichnet. Da der Faden zweimal umgelenkt wird, nämlich durch die Umlenkrollen 5 und diese mechanisch auf einer gemeinsamen Vorrichtung starr montiert sind, entsteht nur die Reibkraft F_r. Diese kann durch die Kraftmeßdose gemessen werden.
5 zeigt das Prinzip des bekannten Reibwertmessgerätes. Der Faden 25 durchquert die beiden Teller. Der obere Teller wird durch ein Gewicht nach unten gedrückt, wobei die Normalkräfte F_n entstehen. Es gibt eine Kraft F_o, nämlich die Fadenzugkraft nach der Bremse vom Flachreibungstyp. Ferner entsteht die Fadenzugkraft Fi vor der Bremse.
Es gilt hier F_o – F_i = μ*2·F_n.
Nach Umformung erhält man μ = (F_o – F_i)/2F_n.
Aus dieser Gleichung erkennt man, daß die Fadenzugkraft F_i einen Einfluß auf den Reibwert μ hat und insofern die Messung verfälscht wird, wenn F_i gegenüber F_o nicht vernachlässigbar ist.
Bei der Konstruktion nach der Erfindung kompensieren sich jedoch – und zwar auch dynamisch – die Kräfte F_o und F_i, so daß nur noch die Reibkraft F_r übrigbleibt.
Die Umschlingungsebenen der Umlenkkolben sind parallel zur translatorischen Bewegungsrichtung des Trägers und der Ansprechvorrichtung der Kraftmessvorrichtung.

Claims

Vorrichtung zur Messung der Reibeigenschaften von textilen Fäden, mit einer durch den Faden nicht mitnehmbaren Meßbremsvorrichtung, mit zwei Umlenkrollen zur Umlenkung des Fadens, wobei das eine der beiden, zwischen den Umlenkrollen befindlichen Trume die Meßbremsvorrichtung durchläuft und mit einer Ausgabestelle für das Meßergebnis der Meßvorrichtung, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) beide Umlenkrollen (5, 5) sind an einem gemeinsamen starren Träger (16, 17, 18) gelagert, b) der Träger (16, 17, 18) hat in Meßrichtung des Trums (28) Bewegungsfreiheit, c) der Träger (16, 17, 18) ist mit einer Kraftmeßvorrichtung (4) verbunden, die mißt, welche Kraft die Meßbremsvorrichtung (6) auf das Trum (28) bei dessen Durchlauf ausübt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (16, 17, 18) ein metallener Stab ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (16, 17, 18) sich parallel zum Trum (28) erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Trume (28, 29) im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (16, 17, 18) im wesentlichen translatorisch zu seiner Längserstreckung bewegbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger hinter einer Frontplatte (15) der Vorrichtung (23) angeordnet ist und die Achsen der Umlenkrollen die Frontplatte mit Freiheit in radialer Richtung durchqueren, die Umlenkrollen jedoch vor der Frontplatte angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger starr mit der Kraftmeßvorrichtung verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmeßvorrichtung starr mit einem elastischen Stab verbunden ist, der zumindest im wesentlichen im linearen Hooke'schen Bereich auslenkbar ist und der in seinem von der Kraftmeßvorrichtung entfernten Bereich starr und in Richtung des Durchlaufs unbeweglich befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmeßvorrichtung eine Dehnungsstreifen-Meßvorrichtung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmeßvorrichtung eine Piezoeffekt-Meßvorrichtung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßbremsvorrichtung einen oberen und einen unteren Bremsteller aufweist und daß der obere Bremsteller mit einem Gewicht belastbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßbremsvorrichtung eine Durchlauf-Meßbremsvorrichtung vom Flachreibungstyp ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßbremsvorrichtung eine Umschlingungs-Meßbremsvorrichtung vom Typ der Umschlingungsreibung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang der Vorrichtung ein Schlichtemittel-Geber, insbesondere ein Paraffineur, vorgesehen ist.