DE29620198U1 - Vorrichtung zum Prüfen von Einzelfasern - Google Patents
Vorrichtung zum Prüfen von EinzelfasernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen von Einzelfasern nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise benötigt, um Einzelfasern einer Zugprüfung auszusetzen. Dazu ist die
Faser in eine Meßklemme und eine Abzugsklemme eingespannt und anschließend durch Bewegen der Abzugsklemme relativ zu
der Meßklemme und von dieser weg einer zunehmenden Dehnung unterworfen. Die dabei entstehende Zugkraft wirkt über die
Meßklemme auf eine Kraftmeßeinrichtung.
Derartige Zugprüfgeräte dienen zur Feststellung der Höchstzugkraft, der Höchstzugkraftdehnung sowie des Verlaufs
der Kraft/Dehnungs-Kurve.
Für diese Zugversuche werden bevorzugt Zugprüfgeräte nach dem Prinzip der konstanten Dehnungsgeschwindigkeit mit
elektronischer Kraftmessung eingesetzt. Ein bekanntes Gerät dieser Art ist der FAFEGRAPH der Firma Textechno,
Mönchengladbach. Bei diesem Gerät wird eine zwischen den
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• ·
Klemmen gehaltene Einzelfaser mit konstanter Abzugsgeschwindigkeit
einer Zugprüfung unterzogen. Die Meßklemme und die Abzugsklemme werden pneumatisch betätigt. Das
Gerät ermöglicht es auch, Meß- und Abzugsklemmen zu verwenden, die ein Bündel von Einzelfasern aufnehmen.
Für andere zerstörungsfreie Messungen an der Einzelfaser, z.B. eine Feinheitsmessung, ist es erforderlich ein anderes
Gerät zu benutzen. Dies hat den Nachteil, daß entweder die Prüfung nicht an der gleichen Einzelfaser erfolgt, die
der Zugprüfung unterzogen wird, oder, daß die gleiche Einzelfaser in verschiedene Geräte eingebracht, geprüft und
dann jeweils manuell transportiert werden muß, wodurch eine Schädigung der Faser und eine Verfälschung der Meßwerte
nicht ausgeschlossen ist. Ein weiterer Nachteil liegt in dem relativ hohen Zeitaufwand bei diesem Vorgehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Prüfen von Einzelfasern der eingangs genannten Art
derart weiterzubilden, daß eine Verfälschung von Meßwerten bei Durchführung unterschiedlicher Prüfvorgänge ausgeschlossen
und gleichzeitig eine Reduzierung des Zeit- bzw. Arbeitsaufwandes der Prüfung erzielt wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Anspruchs 1.
Die Erfindung sieht in vorteilhafter Weise vor, daß mindestens
ein weiterer Meßkopf einer weiteren Meßeinrichtung für mindestens einen weiteren simultan oder sukzessive
ausführbaren Prüfvorgang in oder neben der Prüfstrecke für
die Zugprüfung angeordnet ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Prüfen von Einzelfasern ermöglicht es somit,
y J.
an der gleichen Einzelfaser nicht nur eine Zugprüfung durchzuführen, sondern auch weitere Prüfungen. Dies hat
den wesentlichen Vorteil, daß die Meßergebnisse unterschiedlicher Prüfungen sich jeweils auf die gleiche Einzelfaser
beziehen. Dies ermöglicht auch eine bessere Zuordnung von Wechselwirkungen der mit den Prüfungen festgestellten
Faserparameter.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß der mindestens eine weitere Meßkopf entweder fest in der Prüfstrecke
eingebaut ist oder durch eine Verschiebe- oder Verschwenkvorrichtung in die Prüfstrecke eingeführt wird.
Dadurch, daß die weitere Prüfung in der gleichen Prüfstrecke erfolgt, ist ein erneutes Einspannen der Einzelfaser
und das erneute Belasten mit einem Vorspanngewicht nicht erforderlich, so daß die Gefahr der Faserschädigung
bei der Handhabung der Einzelfaser reduziert ist.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen,
daß eine verschwenkbare und/oder verschiebbare Hilfsklemme
die Einzelfaser zunächst dem weiteren - von der Zugprüfstrecke getrennten - Meßkopf zuführt und nach erfolgter
Prüfung der Einzelfaser diese in die Prüfstrecke für die Zugprüfung einbringt. Dieses alternative Ausführungsbeispiel
ist in den Fällen anzuwenden, in denen das vorgesehene zweite Prüfverfahren nicht in der Prüfstrecke für die
Zugprüfung durchgeführt werden kann.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß der weitere Meßkopf die Feinheit der Einzelfaser durch
Anregung der Einzelfaser zu Transversalschwingungen und durch Bestimmung der Eigenfrequenz mißt. Eine solche kombinierte
Messung an Einzelfasern ist zeit- und kostensparend und erlaubt auch die Errechnung von feinheitsbezoge-
nen Festigkeitswerten.
Dabei kann vorgesehen sein, daß eine akustische Einrichtung, z.B. ein Lautsprecher, die zu prüfende Einzelfaser
zu Transversalschwingungen anregt. Die Eigenfrequenz der Einzelfaser kann dann durch Verstellen der Tonfrequenz der
akustischen Einrichtung ermittelt werden.
Vorzugsweise ist vorgesehen, daß ein linearer, quer zur Faser angeordneter, Lichtsensor in Verbindung mit einer
auf den Lichtsensor gerichteten Lichtquelle mit parallelisiertem
Licht die Transversalschwingungen der Einzelfaser zwischen Lichtsensor und Lichtquelle detektiert. Der
Lichtsensor erzeugt dabei ein von der Lage der Einzelfaser abhängiges Signal, so daß die Schwingung der Einzelfaser
analysiert werden kann.
Alternativ kann die Feinheit der Einzelfaser auch durch Bestimmung der Masse im elektrischen Feld, optisch oder
durch Messung des Strömungswiderstandes in einem Luftstrom gemessen werden.
Der weitere Meßkopf kann beispielsweise auch die äußere Struktur der Einzelfaser, z.B. die Faserkräuselung, optisch
messen. Dies kann selbstverständlich in Kombination mit der Feinheitsmessung nach allen vorgenannten Verfahren
erfolgen. Die Faserkräuselung kann beispielsweise - wie bei der Feinheitsmessung - mit einem Licht sensor und einer
auf den Lichtsensor gerichtete Lichtquelle mit parallelisiertem Licht gemessen werden. Die Einzelfaser ist dabei
zwischen Lichtquelle und Lichtsensor angeordnet, wobei Lichtsensor und Lichtquelle entlang der Prüfstrecke verfahrbar
sind.
Der Lichtsensor kann eine Lateraleffektdiode sein, die das
z.B. mit Hilfe eines Kollimators parallelisierte Licht einer Lichtquelle aufnimmt und entsprechend der Lage der
Einzelfaser ein unterschiedlich hohes Meßsignal erzeugt.
Die Lichtquelle ist bevorzugt relativ zu der in der Prüfstrecke liegenden Einzelfaser innenseitig, d.h. zum Gerät
hin, angeordnet, während der Lichtsensor außenseitig, d.h.
auf der der Lichtquelle gegenüberliegenden Seite angeordnet. Dadurch, daß der Lichtsensor zum Gerät hin gerichtet
ist, können Fehlmessungen aufgrund von störendem Licht anderer Lichtquellen ausgeschlossen werden.
Der weitere Meßkopf kann auch die innere Struktur der Einzelfaser, z.B optisch oder durch Messung der Ausbreitungsgeschwindigkeit
longitudinaler Wellen messen. Auch dieser PrüfVorgang kann in Kombination mit den vorgenannten
Prüfungen erfolgen.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Prüfvorrichtung für Einzelfasern mit einem beweglichem Meßkopf einer
zusätzlichen Meßeinrichtung,
Fig. 2 die Anordnung eines weiteren Meßkopfes in einer zweiten Prüfstecke neben der Prüfstrecke für die
Zugprüfungen,
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel der Prüfvorrichtung für
Einzelfasern mit einem in der Zugprüfstrecke
integrierten weiteren Meßkopf einer zusätzlichen Meßeinrichtung,
Fig. 4 ein Ausfuhrungsbeispiel eines weiteren Meßkopfes
für eine Feinheitsmessung mit akustischer Anregung der Einzelfaser zu Transversalschwingungen,
Fig. 5 den Einsatz eines weiteren Meßkopfes für eine Kräuselungsmessung, und
Fig. 6 eine Seitenansicht gemäß Ausführungsbeispiel der Fig. 5.
In der in Fig. 1 gezeigten Prüfvorrichtung können Einzelfasern
1 hinsichtlich Höchstzugkraft, Höchstzugkraftdehnung
u.s.w. in Verbindung mit weiteren Prüfungen, z.B. der Feinheit der Einzelfaser und/oder der inneren oder äußeren
Struktur der Einzelfaser, kombiniert geprüft werden.
Die Meßeinrichtungen sind in einem gemeinsamen Gehäuse 5 integriert.
Die für sich bekannte Zugprüfeinrichtung besteht aus einer stationären Meßklemme 3, die in Verbindung mit einer
Kraftmeßdose steht, und einer beweglichen Abzugsklemme 4, aus deren Weg die Dehnung der Einzelfaser gemessen werden
kann.
Die zu untersuchende Einzelfaser 1 wird entweder manuell oder automatisch in die sich zwischen der stationären
Meßklemme 3 und der beweglichen Abzugsklemme 4 erstreckenden Prüfstrecke 2 eingebracht, wobei am unteren Ende der
Faser ein Gewicht 14 angehängt wird, das die Vorspannung
der Faser bestimmt. Mit der Meßklemme 3 und der Abzugsklemme 4 kann ein üblicher Zugversuch durchgeführt werden.
Alternativ zu dem Anhängen eines Vorspanngewichtes kann die Vorspannung der Faser auch durch eine erste Dehnung
bei gleichzeitiger Messung der Zugkraft in der Faser erzeugt werden.
Ein weiterer Meßkopf 8,10 einer weiteren Meßeinrichtung ist entweder gemäß Fig. 1 mit Hilfe einer Betätigungsvorrichtung
16 in die Prüfstrecke 2 linear oder entlang einer vorgegebenen Bewegungskurve verschiebbar oder gemäß Fig.
2 neben der Prüfstrecke 2 angeordnet oder gemäß Fig. 3 innerhalb der Prüfstrecke 2 installiert. Mit dem Meßkopf
8,10 der weiteren Meßeinrichtung kann mindestens ein weiterer simultan oder sukzessiv ausführbarer Prüfvorgang in
der Prüfstrecke 2,6 durchgeführt werden.
Alternativ zeigt Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel, bei dem oberhalb der Meßklemme 3 der Zugprüfeinrichtung eine
Hilf ski etnrae 12 angeordnet ist, die die Einzelfaser 1 von
einer zweiten, beispielsweise parallel neben der ersten Prüfstrecke 2 verlaufenden Prüfstrecke 6 übernehmen und
der Zugprüfeinrichtung zuführen kann. In der zweiten Prüfstrecke 6 ist ein Meßkopf 10 einer weiteren Meßeinrichtung
angeordnet.
Die weiteren Meßköpfe 8,10 können die Feinheit der Einzelfaser 1 z.B. durch Anregung der Einzelfaser zu Transversalschwingungen
und durch Bestimmung der Eigenfrequenz messen.
Die automatische Bestimmung der Feinheit von einer Einzelfaser
1 erfolgt nach der Schwingungsmethode. Bei diesem Meßverfahren wird zunächst die Resonanzfrequenz der Ein-
zelfaser bei bekannter Prüfstreckenlänge und bekanntem Vorspanngewicht ermittelt und daraus die Feinheit errechnet.
Die Messung der Resonanzfrequenz der Faser kann mit zwei unterschiedlichen Meßverfahren erfolgen. In beiden
Fällen wird die Einzelfaser 1 mit Hilfe einer akustischen Einrichtung 20, z.B. einem Schallwandler, in eine transversale
Schwingung versetzt. Diese Schwingung wird dann in Querrichtung zur Einzelfaser 1 mit einem linearen, quer
zur Faser angeordneten optoelektronischen Lichtsensor 22 detektiert.
Bei dem Frequenzintervall-Verfahren wird die Einzelfaser
1 durch eine sinusförmige Schallwelle zum Schwingen angeregt und die Schwingungsamplxtude der Einzelfaser 1 gemessen.
Durch schrittweises Verändern der Anregungsfrequenz und jeweils erneute Messung der Schwingungsamplitude wird
der frequenzabhängige Verlauf der Amplitude über den infragekommenden
Frequenzbereich, z.B. von 1 bis 2,5 kHz, aufgenommen. Diejenige Anregungsfrequenz, die die maximale
Schwingungsamplitude hervorruft, ist die Resonanzfrequenz der Einzelfaser 1.
Um dieses relativ zeitaufwendige Meßverfahren zu beschleunigen, wird bei einer ersten Messung die Resonanzfrequenz
nur grob ermittelt. Im Anschluß erfolgt eine zweite Messung mit höherer Auflösung in einem schmaleren Frequenzintervall.
Die gesamte Meßdauer beträgt dabei ca. 5 bis 6 see.
Bei dem alternativ zu verwendenden Impuls-Verfahren wird
die Resonanzfrequenz der Einzelfaser 1 wie beim Frequenzintervall-Verfahren
zuerst grob bestimmt. Danach stellt sich die Anregungsfrequenz auf diese Resonanzfrequenz ein.
Anschließend wird die Anregung abgeschaltet und das Aus-
schwingverhalten der Faser untersucht. Die Ausschwingfrequenz
der Einzelfaser entspricht hierbei ihrer Resonanzfrequenz .
Alternativ kann die Feinheit der Einzelfaser durch Bestimmung der Masse im elektrischen Feld, optisch oder durch
Messung des Strömungswiderstandes in einem Luftstrom bestimmt
werden.
Mit einem optisch messenden Meßkopf 8,10 auch kann die äußere Struktur der Einzelfaser, z.B. die Faserkräuselung,
gemessen werden. Der gleiche Meßkopf 8,10, der für die Feinheitsmessung verwendet wird, kann auch für die automatische
Messung der Kräuselgeometrie der Einzelfaser verwendet werden. Hierbei wird der lineare, quer zur Einzelfaser
angeordnete Lichtsensor 22 mit dem Meßkopf 8,10 längs der Prüfstrecke 2,6 verfahren und aus dem Signal des
Lichtsensors 22 ein digitales Bild der Faser erzeugt, aus dem die Zahl der Kräuselbögen, die Kräuselbogenamplitude,
sowie Maßzahlen für die Ungleichmäßigkeit dieser beiden Kenngrößen ausgewertet werden können.
Der Lichtsensor 22 besteht vorzugsweise aus einer Lateraleffektdiode,
die mit einer gegenüber der Lateraleffektdiode angeordneten Lichtquelle 24 zusammenarbeitet. Die
Lichtstrahlen der Lichtquelle 24 werden mit Hilfe eines Kollimators 26 parallelisiert. Die Lichtquelle 24 erzeugt
eine Schattenabbildung auf der Lateraleffektdiode, die entsprechend der Abweichung der Lage des jeweils erfaßten
Elements der Einzelfaser 1 relativ zu der von den Einspannklemmen 2,4 gebildeten Einspannebene ein unterschiedliches
Positionssignal erzeugt.
- 10 -
Zur Verstärkung dieses Effektes kann die Lateraleffektdiode
als positionsempfindlicher linearer Sensor zusätzlich mit einer Blende versehen sein, deren Öffnungsweite sich
in Längsrichtung des linearen Sensors verändert. Der Dreieckspalt verstärkt in Verbindung mit der Lateraleffektdiode
die Signaländerung über die Breite.
Der dreieckförmige Spalt ist auch sinnvoll vor einer normalen Fotozelle als linearer Sensor, da sich auch dann
eine Abhängigkeit von der Lage des Schaltens ergibt.
Die Einzelfaser 1 befindet sich bei aktivierter Feinheits- oder Kräuselungsmessung zwischen Lichtsensor 22 und Lichtquelle
24. Bei der Feinheitsmessung ist der Meßkopf 8,10 so positioniert, daß die maximale Schwingungsamplitude der
Einzelfaser 1 erfaßt werden kann, d.h. in der Mitte der Prüfstrecke 2,6. Bei der Kräuselungsmessung wird der Meßkopf
dagegen in Längsrichtung der Einzelfaser 1 auf- und abbewegt, um die Kräuselungsstruktur abzutasten.
Die Lichtquelle 24 ist vorzugsweise auf der dem Gehäuse 5 zugewandten Seite des Meßkopfes 8,10 orthogonal zur Einzelfaser
1 angeordnet, während der gegenüberliegende Lichtsensor 22 auf der dem Gehäuse 5 abgewandten Seite des
Meßkopfes 6,8 angeordnet ist. Auf diese Weise ist der Einfluß von störendem Außenlicht minimiert.
Des weiteren kann auch die innere Struktur der Einzelfaser, z.B. optisch oder durch Messung der Ausbreitungsgeschwindigkeit
longitudinaler Wellen gemessen werden.
Claims (17)
1. Vorrichtung zum Prüfen von Einzelfasern (1), mit
einer Prüfstrecke (2) für Zugprüfungen zwischen einer stationären Meßklemme (3) und einer beweglichen
Abzugsklemme (4) ,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein Meßkopf (8,10) einer weiteren Meßeinrichtung für mindestens einen weiteren simultan oder sukzessive ausführbaren Prüfvorgang in oder neben der Prüfstrecke (2) angeordnet ist.
daß mindestens ein Meßkopf (8,10) einer weiteren Meßeinrichtung für mindestens einen weiteren simultan oder sukzessive ausführbaren Prüfvorgang in oder neben der Prüfstrecke (2) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine weitere Meßkopf (8,10) in die
Prüfstrecke (2) verschieb- oder verschwenkbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß eine verschwenkbare und/oder verschiebbare Hilfsklemme (12) die Einzelfaser (1) zunächst
dem weiteren Meßkopf (8,10) in einer zweiten Prüfstrecke (6) zuführt und nach erfolgter Prüfung der
Einzelfaser (1) diese in die Prüfstrecke (2) für die Zugprüfung einbringt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der weitere Meßkopf (8,10) die Feinheit der Einzelfaser (1) durch Bestimmung der
Masse im elektrischen Feld mißt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Meßkopf (8,10) die
Feinheit der Einzelfaser (1) optisch mißt.
&bgr;. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der weitere Meßkopf (8,10) die Feinheit der Einzelfaser (1) durch Messung des Strömungswiderstandes
in einem Luftstrom bestimmt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der weitere Meßkopf (8,10) die Feinheit der Einzelfaser (1) durch Anregung der Einzelfaser
(1) zu Transversalschwingungen und durch Bestimmung der Eigenfrequenz mißt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine akustische Einrichtung (20) die zu prüfende
Einzelfaser (1) zu Transversalschwingungen anregt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein linearer Lichtsensor (22) in Verbindung
mit einer auf den Lichtsensor (22) gerichteten Lichtquelle (24) mit parallelisiertem Licht die
Transversalschwingungen der Einzelfaser (1) zwischen Lichtsensor (22) und Lichtquelle (24) detektiert.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß der weitere Meßkopf (8,10) die äußere Struktur der Einzelfaser (1), z.B. die Faserkräuselung,
optisch mißt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein linearer Lichtsensor (22) und eine auf den
Lichtsensor (22) gerichtete Lichtquelle (24) mit parallelisiertem Licht, die die zu prüfende Einzelfaser
(1) zwischen sich aufnehmen, entlang der Prüfstrecke (2,6) verfahrbar sind.
- 13 -
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsensor (22) eine
Lateraleffektdiode ist, deren Ausgangssignal von der
Lage des Schattens der Faser abhängt.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine sich in der einen
Schwingungsrichtung der Einzelfaser (1) erweiternde
Blende (26) vor dem Lichtsensor {22) angeordnet ist, so daß sich ebenfalls eine Abhängigkeit von der Lage
des Schattens ergibt.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (24) relativ
zu der in der Prüfstrecke (2,6) liegende Einzelfaser (1) innenseitig angeordnet ist, und daß der
Lichtsensor (22) außenseitig auf der der Lichtquelle (24) gegenüberliegenden Seite angeordnet ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Meßkopf (8,10)
die innere Struktur der Einzelfaser (1) z.B. optisch oder durch Meßung der Ausbreitungsgeschwindigkeit
longitudinaler Wellen mißt.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein an die Einzelfaser (1)
angehängtes Gewicht (14) die für die Prüfung erforderliche Vorspannung erzeugt.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Prüfung erforderliche
Vorspannkraft durch eine entsprechende
Längenänderung der Einzelfaser (1) in der Zugprüf-
Längenänderung der Einzelfaser (1) in der Zugprüf-
strecke mit Hilfe der Abzugsklemme (4) bei gleichzeitiger
Messung der Zugkraft einstellbar ist.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29620198U DE29620198U1 (de) | 1995-12-08 | 1996-11-20 | Vorrichtung zum Prüfen von Einzelfasern |
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|---|---|---|---|
| DE29519501U DE29519501U1 (de) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | Vorrichtung zum Prüfen von Einzelfasern |
| DE29620198U DE29620198U1 (de) | 1995-12-08 | 1996-11-20 | Vorrichtung zum Prüfen von Einzelfasern |
Publications (1)
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| DE29620198U1 true DE29620198U1 (de) | 1997-01-16 |
Family
ID=8016472
Family Applications (2)
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|---|---|---|---|
| DE29519501U Expired - Lifetime DE29519501U1 (de) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | Vorrichtung zum Prüfen von Einzelfasern |
| DE29620198U Expired - Lifetime DE29620198U1 (de) | 1995-12-08 | 1996-11-20 | Vorrichtung zum Prüfen von Einzelfasern |
Family Applications Before (1)
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| DE29519501U Expired - Lifetime DE29519501U1 (de) | 1995-12-08 | 1995-12-08 | Vorrichtung zum Prüfen von Einzelfasern |
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