DE1963120B2 - Drahtpruefgeraet - Google Patents

Description

bung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können bei anderen Ausführungsformen der Erfindung einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Anwendung finden. Es zeigt

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Ausführung» form eines Drahtprüfgerätes nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Drahtprüfgerät nach Fig. 1,

F i g. 3 einen Teilschnitt durch eine Rolle mit zwei Nuten und

Fig. 4 einen Abschnitt eines weiteren Drahtprüfgerätes nach der Erfindung, das zur Ausübung von Biegespannungen auf den Draht eingerichtet ist.

F i g. 1 und 2 veranschaulichen ein Drahtprüfgerät, das dazu dient, einen sich kontinuierlich bewegenden Draht 100 einer Prüfspannung zu unterwerfen, die den Draht an jeder schwachen Stelle zerreißt. Ein Bedarf für eine solche Prüfung besieht beispielsweise beim Umspulen eines Steuerdrahtes von einem s*roi.ien Vorratswickel auf eine Spule, die zum Einbau in einen Raketenwerfer bestimmt ist. Ein solcher Steuerdraht wird von einer Rakete nachgeschleppt und überträgt Signale, die die Rakete zum Ziel lenken. Auch wenn vorher Qualitätsprüfungen vorgenommen worden sind, wird eine letzte Spannungsi.rüfung als wünschenswert erachtet. Der Draht konnte bisher einer hohen Prüfspannung nur dadurch unterworfen werden, daß er sehr fest auf die Spule aufgewickelt wurde. Es muß jedoch eine relativ gei inge Spannung von etwa 200 g beim Aufwickeln des Drahtes auf die Spule angewendet werden, um seinen Gebrauch zu erleichtern, und auch beim Abziehen des Drahtes von der Wickelspule, um Hemmungen zu vermeiden. Das Drahtprüfgerät nach der Erfindung unterwirft einen Abschnitt des sich bewegenden Drahtes einer hohen Spannung, beispielsweise von mehr als 2000 g, isoliert jedoch den Rest des Drahtes von dieser Spannung.

Der Draht 100 erstreckt sich um zwei Führungsrollen 102 und 104, zwei Hauptrollen 106 und 108, zwei Zwischenrollen 110 und 114 sowie eine freie Rolle 112. Die Führungsrollen 102 und 104, die Hauptrollen 106 und 108 sowie die Zwischenrollen 110 und 114 sind an einem Gestell 116 drehbar gelagert. Die freie Rolle 112 ist an einem Hebel 126 gelagert, der auf einem Zapfen 128 am Gestell 116 schwenkbar gelagert ist. Am anderen Ende des Hebels 126 hängt ein Gewicht 130, dps die freie Rolle 112 in einer von den Hauptrollen fortweisenden Richtung belastet.

Das Gewicht 130 beaufschlagt den Drahtabschnitt, der sich zwischen den Hauptrollen 106 und 108 und der freien Rolle 112 befindet, mit einer Prüfspannung 0,5 T, die gleich der Hälfte der Kraft T ist, die von dem Gewicht 130 (zuzüglich des Gewichts des Hebels 126 und der freien Rolle 112) auf die freie Rolle ausgeübt wird. Die Abschnitte des Drahtes, die in das Prüfgerät einlaufen und die das Prüfgerät verlassen, stehen alle unter einer relativ geringen Spannung, die zum Wickeln benötigt wird. Der Unterschied in den Spannungen dieser Drahtabschnitte ist im wesentlichen durch die Kraft bedingt, die zur Überwindung der Reibung der Rollen des Prüfgeräts benötigt wird; diese Reibung ist sehr gering.

Jede der Hauptrollen 106 und 108 hat drei Nuten, während die Zwischenrollen 110 und 114 zwei Nuten aufweisen, um ein höheres Spannungsverhältnis zu ermöglichen, wie im folgenden noch erläutert wird. Wenn ein derart hohes Spannungsverhältnis nicht benötigt wird, genügt auch die Anwendung von zwei Nuten pro Hauptrolle und einer Nut pro Zwischenrolle.

Der Unterschied zwischen der Spannung in einem Drahtabschnitt, der einer Nut einer Hauptrolle zugeführt wird, und der Spannung in einem Drahtabschnitt des gleichen Drahts, der die Nut der Hauptrolle ver-

läßt, ist bestrebt, ein Rutschen des Drahtes auf der Hauptrolle zu bewirken. Einem solchen Rutschen wirkt die Reibung zwischen dem Draht und der Nut der Hauptrolle entgegen. Die zulässige Spannungsdifferenz wird annähernd durch die bekannte Formel FJF₁ = e^ae angegeben, in der F₂ die Drahtspannung nach dem Verlassen der Rolle, F₁ die Drahtspannung vor dem Erreichen der Rolle, e die Basis der natürlichen Logarithmen, u der Reibungskoeffizient zwischen dem Draht und der Rollenoberfläche und θ der Winkel sind, auf dem der Draht die Rolle umschlingt. Beispielsweise sei angenommen, daß F₂ etwa 2200 g, F₁ etwa 220 g und β etwa 180 ist. Bei dem verwendeten Spannungsverhältnis von 10:1 wird ein effektiver Reibungskoeffizient von etwa 0,5 benötigt, um ein Rutschen in einer üblichen Rollennut zu verhindern, die einen flachen Querschnitt oder einen Querschnitt mit großem Krümmungsradius aufweist. Allgemein wird ein großer Umschlingungswinkel in der Größenordnung von mindestens 180° benötigt, um ein beträchtliches Spannungsverhältnis aufrechterhalten zu können. In der in den Fi g. 1 und 2 gezeigten Anordnung ermöglichen es die Zwischenrollen 110 und 114, einen großen Umschlingungswinkel der Hauptrollen zu erzielen, so daß ein höheres Spannungsverhältnis bei einem gegebenen Reibungskoeffizienten möglich ist.

Eine weitere Möglichkeit zur Erhöhung des Spannungsverhältnisses an der Hauptrolle besteht in der Verwendung von im Querschnitt V-förmigen Nuten. Fig. 3 veranschaulicht die V-Form der Nuten einer Rolle 56 mit zwei Nuten. Die V-förmige Nut erhöht die normale Kraft, die zwischen dem Draht oder einem anderen runden Strang und den Seiten der Rolle wirksam ist, die der Draht oder der Strang berührt. Diese Normalkraft kann erhöht werden, indem der Winkel A der Nut verkleinert und dadurch der effektive Reibungskoeffizient erhöht wird. Wenn jedoch der Winkel vermindert wird, bis er sehr klein ist, besteht die Gefahr, daß der Draht in der V-Nut durch die zunehmenden Normalkräfte gefangen oder beschädigt wird. Eine Rolle mit V-förmigen Nuten kann als Stapel aus Scheiben 56 X, 56 Y und 56 Z aufgebaut werden, die abgeschrägte Kanten auf-

weisen, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Dieser Aufbau erleichtert eine genaue Herstellung und ermöglicht eine Demontage zur Reinigung.

Es sei bemerkt, daß keine merkliche Änderung in der Drahtspannung im Bereich der freien Rolle 112

erfolgt. Demgemäß kann an Stelle einer rotierenden Rolle zur Drahtführung und -belastung ein Gleitstück benutzt werden. Solch ein Gleitstück hat vorzugsweise eine geringe Reibung und kann aus solchen Stoffen wie Polytetrafluoräthylen bei geringen Anfor-

derungen oder aus poliertem synthetischem Saphir bei geforderter hoher Lebensdauer bestehen.

Bei der Benutzung des Drahtprüfgerätes hat der Draht die Tendenz, in den Nuten der Hauptrollen

in der Weise zu kriechen, daß eine ständige Verlängerung der Drahtschleife stattfindet, die sich von den Hauptrollen 106 und 108 zu der freien Rolle 112 erstreckt. Dieses Kriechen ist durch eine Änderung der Spannung im Bereich der Nuten der Hauptrolle bedingt, die von einer Längenänderung begleitet ist. Um eine übermäßige Verlängerung der Drahtschleife, die sich um die freie Rolle 112 herum erstreckt, durch Kriechen zu verhindern, ist ein Differentialantrieb 132 vorgesehen. Der Differentialantrieb besteht aus zwei Kegelrädern 134 und 136, die an je einer der beiden Hauptrollen 106 bzw. 108 befestigt sind, und einem Differentialrad 138, das mit den beiden Kegelrädern im Eingriff steht. Das Differentialrad ist auf einem Träger 140 drehbar gelagert. Ein Antriebsmotor 142 weist eine Welle 144 auf, die sich durch Löcher in der Hauptrolle 108 und im Rahmen hindurch erstreckt und mit dem Differentialradträger 140 verbunden ist.

Wenn sich der Draht 100 durch das Prüfgerät bewegt, drehen sich die Hauptrollen 106 und 108 mit gleicher Geschwindigkeit, jedoch in entgegengesetzten Richtungen, wie es durch die Pfeile 146 und 148 angedeutet ist. Sie müssen mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit umlaufen, was bei Rollen mit dem gleichen Durchmesser durch eine gleiche Drehgeschwindigkeit gewährleistet ist. Infolgedessen läuft das Differentialrad 138 nicht um die Achse 141 der Motorwelle um, und eb bleibt der Träger 140 stationär, ohne die Wirkungsweise des Drahtprüfgerätes zu beeinflussen. Nach einer bestimmten Arbeitszeit des Gerätes, während der die freie Rolle 112 infolge des Drahtkriechens nach unten gewandert ist, berührt der Hebel 126 den Knopf 150 eines Endschalters 152. Der Endschalter 152 bewirkt für eine kurze Zeitspanne das Einschalten des Motors 142. Der Motor 142 dreht langsam die Welle 144 in Richtung des Pfeiles 154 und zwingt dadurch den Träger 140 mit dem Differentialrad 138 um die Motorwelle umzulaufen. Als Ergebnis hiervon dreht sich die Hauptrolle 106 langsamer als die andere Hauptrolle 108, wodurch die um die freie Rolle geführte Drahtschleife verkürzt wird. Als Ergebnis bewegt sich die freie Rolle 112 nach oben und vermindert dadurch ihren Abstand zu den Hauptrollen.

In manchen Fällen ist es erwünscht, den Draht außer einer Spannungsprüfung auch einem Biegetest zu unterwerfen. Ein solcher Biegetest kann an einem

ίο sich kontinuierlich bewegenden Draht dadurch ausgeführt werden, daß der Draht um ein Rad mit kleinem Durchmesser gezogen wird, während es unter erheblicher Spannung steht. F i g. 4 veranschaulicht einen Teil eines Spannungs- und Biegeprüfgerätes,

is das zwei Hauptrollen 160 und 162 und eine Einrichtung 164 mit freien Rollen umfaßt. Eine nicht dargestellte, Führungsrollen umfassende Einrichtung der oben beschriebenen Art führt den Draht den Hauptrollen zu und von ihnen ab. Ein durch den Pfeil 166 angedeutetes Gewicht belastet die die freien Rollen aufweisende Einrichtung in einer von den Hauptrollen fortweisenden Richtung. Anstatt einer einzigen freien Rolle wird hier ein Paar von Rollen 168 und 170 verwendet. Weiterhin ist auf dieser Einrichtung

as eine BiegetestroUe 172 mit kleinem Durchmesser gelagert. An beiden Enden der BiegetestroUe sind Halteflansche 173 angeordnet, um den Draht auf der Rolle zu halten. Der Draht wird einer hohen Biegebeanspruchung unterworfen, wenn er über die Biegetestrolle läuft. Diese Biegebeanspruchung hängt von der Spannung im Draht, die gleich dem halben Gewicht 166 ist, und dem Durchmesser der BiegetestroUe 172 ab. Anstatt in Verbindung mit zwei freien Rollen 168 und 170 kann die BiegetestroUe 172 auch zusammen mit einer einzigen freien Rolle verwendet werden. In diesem Fall ändert sich jedoch der Umschlingungswinkel des Drahtes an der Testrolle leicht bei einem Ansteigen und Absinken der freien Rolle.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Drahtprüfgerät zur Erzeugung einer hohen Prüfspannung in einem Abschnitt eines durch das Drahtprüfgerät gezogenen Drahtes mit einer ersten und einer zweiten in einem Gestell drehbar gelagerten Hauptrolle, einer freien Rolle und einer ersten und einer zweiten Führungsrolle, bei welchem Gerät der Draht nacheinander über die erste Führungsrolle, die erste Hauptrolle, die freie Rolle, die zweite Hauptrolle und die zweite Führungsrolle geführt ist, sowie mit einer Belastungseinrichtung, die die freie Rolle von den Hauptrollen zu entfernen bestrebt ist und dadurch auf den Drahtabschnitt zwischen den Hauptrollen einen Zug ausübt, und mit einem mit den Hauptrollen gekoppelten Getriebe zum Ausgleich von Abstandsänderungen zwischen der freien Rolle und den Hauptrollen, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrollen (102 und 104) so angeordnet und der Draht so über die Rollen geführt ist, daß die Hauptrollen (106 und 108) beim Hindurchziehen des Drahtes in entgegengesetzter Richtung umlaufen, daß eine Steuervorrichtung (126,152) vorhanden ist, die auf die Position der freien Rolle (112) relativ zu den Hauptrollen (106 und 108) anspricht und ein Steuersignal abgibt, wenn die Entfernung zwischen den Hauptrollen und der freien Rolle von einem vorbestimmten Maß abweicht, und daß mit den Hauptrollen ein gesteuertes Differentialgetriebe (132) gekoppelt ist, welches bewirkt, daß die Hauptrollen mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit umlaufen, wenn ein Steuersignal nicht vorliegt, jedoch mit unterschiedlicher Umfangsgeschwindigkeit umlaufen, wenn ein Steuersignal vorliegt.

2. Drahtprüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialgetriebe (132) ein erstes und ein zweites Kegelrad (134 und 136) aufweist, von denen das erste mit der ersten Hauptrolle (106) und das zweite mit der zweiten Hauptrolle (108) fest verbunden ist, und dessen mit den Kegelrädern im Eingriff stehendes Differentialrad (138) in einem Träger (140) drehbar gelagert ist, der um die gleiche Achse drehbar ist wie die beiden Hauptrollen (106 und 108), und mit der Welle (144) eines Motors (142) fest verbunden ist, der den Träger (140) in Abhängigkeit von dem Steuersignal in Umdrehung versetzt.

3. Drahtprüfgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Einrichtung (164) mit einer Biegetestrolle (172) im Weg des Drahtabschnitts zwischen der ersten und der zweiten Hauptrolle (106 bzw. 108) vorhanden ist, die diesen Drahtabschnitt auf einem Weg mit kleinem Krümmungsradius führt.

4. Drahtprüfgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Gestell (116) eine erste und eine zweite Zwischenrolle (110 bzw. 114) drehbar gelagert sind, daß der Draht sowohl zwischen der ersten Hauptrolle (106) und der ersten Zwischenrolle (110) als auch zwischen der zweiten Hauptrolle (108) und der zweiten Zwischenrolle (114) jeweils mindestens eine Schleife bildet.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Drahtprüfgerät zur Erzeugung einer hohen Prüfspannung in einem Abschnitt eines durch das Drahtprüfgerät gezogenen Drahtes mit einer ersten und einer zweiten in einem Gestell drehbar gelagerten Hauptrolle, einer freien Rolle und einer ersten und einer zweiten Führungsrolle, bei welchem Gerät der Draht nacheinander über die erste Führungsrolle, die erste Hauptrolle, die freie Rolle, die zweite Hauptrolle und die zweite Führungsrolle geführt ist, sowie mit einer Belastungseinrichtung, die die freie Rolle von den Hauptrollen zu entfernen bestrebt ist und dadurch auf dem Drahtabschnitt zwischen den Hauptrollen einen Zug ausübt, und mit einem mit den Hauptrollen gekoppelten Getriebe zum Ausgleich von Abstandsänderungen zwischen der freien Rolle und den Hauptrollen.

Aus der britischen Patentschrift 841255 ist eine Anordnung zur Messung der Längenänderung eines textlien Ffdenb unter Belastung bekannt, bei der der Faden zwischen zwei Hauptrollen eine Schleife bildet, die durch eine belastete freie Rolle einer Zugbelastung ausgesetzt wird. Um die hierbei auftretende Längenänderung feststellen zu können, ist außerdem eine weitere Schleife vorgesehen, die nur unter einer sehr kleinen Belastung steht. Das bekannte Gerät benötigt zum Antrieb der Hauptrollen und zum Antrieb der weiteren Rolle, mit deren Hilfe die unbelastete Schleife gebildet wird, zwei Motoren. Außerdem wird noch ein dritter Motor benötigt, um den beiden Hauptrollen unter Verwendung eines Differentialgetriebes zur Konstanthaltung der Länge der belasteten Schleife eine unterschiedliche Drehgeschwindigkeit zu erteilen. Die bekannte Anordnung weist einen Aufbau auf, der sehr viel Platz in Anspruch nimmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Prüfgerät der eingangs genannten Art zur Prüfung der Spannungsfestigkeit von Drähten oder dergleichen strangförmigem Material zu schaffen, das einen im Vergleich zur bekannten Anordnung einfacheren und gedrängteren Aufbau aufweist.

Die Erfindung besteht darin, daß die Führungsrollen so angeordnet und der Draht so über die Rollen geführt ist, daß die Hauptrollen beim Hindurchziehen des Drahtes in entgegengesetzter Richtung umlaufen, daß eine Steuervorrichtung vorhanden ist, die auf die Position der freien Rolle zu den Hauptrollen anspricht und ein Steuersignal abgibt, wenn die Entfernung zwischen den Hauptrollen und der freien Rolle von einem vorbestimmten Maß abweicht, und daß mit den Hauptrollen ein gesteuertes Differentialgetriebe gekoppelt ist, welches bewirkt, daß die Hauptrollen mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit umlaufen, wenn ein Steuersignal nicht vorliegt, jedoch mit unterschiedlicher Umfangsgeschwindigkeit umlaufen, wenn ein Steuersignal vorliegt.

Dadurch, daß die Hauptrollen bei der erfindungsgemäßen Anordnung in entgegengesetzter Drehrichtung umlaufen, ist es möglich, ein sehr einfaches Differentialgetriebe vorzusehen, das räumlich zwischen den Hauptrollen angeordnet werden kann; hierdurch ergibt sich ein sehr einfacher und robuster Aufbau des Drahtprüfgerätes und außerdem ein räumlich gedrängter Aufbau.

Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschrei-