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Dokumentenidentifikation DE4412522C1 20.07.1995
Titel Vorrichtung zur Prüfung der Flexibilität von Schuhen
Anmelder Bundesrepublik Deutschland, vertreten durch das Bundesministerium der Verteidigung, dieses vertreten durch den Präsidenten des Bundesamtes für Wehrtechnik und Beschaffung, 56068 Koblenz, DE
Erfinder Uedelhoven, Wolfgang, Dipl.-Chem. Dr., 85435 Erding, DE;
Schreiber, Michael, 85435 Erding, DE;
Ott, Hans, Ing.(grad.), 85435 Erding, DE
DE-Anmeldedatum 12.04.1994
DE-Aktenzeichen 4412522
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 20.07.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.07.1995
IPC-Hauptklasse G01N 3/20
IPC-Nebenklasse A43D 1/08   
Zusammenfassung Eine bekannte Vorrichtung zur Prüfung der Flexibilität von Schuhen besteht aus
- einer ortsfesten Auflegeplatte (20), um einen zu prüfenden Schuh mit seinem hinteren und mittleren Sohlenbereich aufzulegen,
- einem Absatzhaltekeil (21), der auf der Auflegeplatte (20) angeordnet ist,
- einem Spannbügel (40), um von innen den mittleren Bereich der Sohle festzuklemmen, und
- einem Schwenkteil (30), um den vorderen Bereich der Sohlen zurückzubiegen.
Damit der Biegewiderstand von Schuhen bei verschiedenen Biegewinkeln mit hoher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit bestimmt werden kann, ist vorgesehen,
- daß die Schwenkachse des Schwenkteiles (30) in der Ebene der Auflagefläche der Auflegeplatte (20) angeordnet ist, und
- daß die Vorrichtung (1) zum Einbau in den Prüfraum einer Werkstoffprüfmaschine, die eine translatorisch bewegbare Druckplatte mit einer Kraft-Weg-Registrierung aufweist, ausgebildet ist und in Betriebsstellung mit ihrem Schwenkteil (30) zur Erzeugung der Schwenkbewegung mechanisch an die Traverse der Werkstoffprüfmaschine gekoppelt ist.

Beschreibung[de]

Bei Schuhen ist neben der Paßform, dem Isolationsvermögen, der Wasserdichtheit und dem Feuchtetransport auch die Konstruktion des Schuhbodens von Bedeutung. Einerseits muß die Sohle eine gute Griffigkeit und gleichzeitig eine hohe Abriebfestigkeit aufweisen. Andererseits müssen zum Schutz der Gelenke bzw. zur Senkung des Energieaufwandes beim Gehen Forderungen an die Flexibilität des Schuhbodens gestellt werden. Diese wird nicht nur vom Sohlenaufbau, sondern auch von der Konstruktion des Schaftes beeinflußt. Die Prüfung des Biegewiderstandes muß folglich am fertigen Schuh erfolgen. Hierzu müssen Prüfverfahren verfügbar sein, die aussagekräftige, eindeutige und reproduzierbare Ergebnisse liefern.

Eine bekannte, gattungsgemäße Vorrichtung arbeitet nach dem Prinzip von Möhler und Lubig (hierzu liegt dem Anmelder lediglich ein interner Bericht vor, der nicht veröffentlicht ist) und ist als Tischgerät ausgebildet. Bei diesem Tischgerät befindet sich die Schwenkachse des Schwenkteiles, welches den vorderen Sohlenbereich zurückbiegt, deutlich unterhalb der Auflagefläche der Auflegeplatte. Die Bewegung des Schwenkteiles und die Ermittlung des Biegewiderstandes erfolgt über einen Hebelarm in Verbindung mit einem Gewicht. Ähnlich einer Waage kann das Gewicht entlang des Hebelarmes bewegt werden, der mit einer Skala versehen ist. Zur Prüfung des Biegewiderstandes verschiebt man das Gewicht entlang des Hebelarmes so weit, bis das auf den vorderen Sohlenbereich drückende Schwenkteil einen festgelegten Schwenkwinkel erreicht hat. Anschließend wird der Angriffspunkt des Gewichtes an der Skala des Hebelarmes abgelesen, welche die sogenannten "Flexibilitätseinheiten" anzeigt.

Die Kraft des Schwenkteiles wird über eine quer verlaufende Rolle auf den vorderen Sohlenbereich übertragen, so daß eine Linienberührung vorliegt. Mit Nachteil verkürzt sich mit ansteigendem Biegewinkel der Abstand zwischen der Berührungslinie des Schwenkteiles und der Biegelinie des Schuhes, da der Drehpunkt des Schwenkteiles wesentlich unterhalb der Auflagefläche des Schuhes liegt. Weil der vom Biegewinkel abhängige Abstand zwischen der Berührungslinie des Schwenkteiles und der Biegelinie des Schuhs ebenfalls die Länge des Hebelarms darstellt, über den die Kraft auf den vorderen Sohlenbereich einwirkt, ist bei großem Biegewinkel der Hebelarm am Schuh verkürzt und das in der Sohle erzeugte Biegemoment erniedrigt. Daher sagen Messungen bei unterschiedlichen Biegewinkeln wenig aus. Die Reproduzierbarkeit der Meßwerte ist, bedingt durch die schwierige und ungenaue Ablesbarkeit der Meßwerte an der Skala gering. Der Wert der Spitzensprengung (Maß, um welches das vordere Ende der Sohle nach oben gebogen ist) bleibt bei dem Meßverfahren nach Möhler und Lübig unberücksichtigt, da nur ein einziger Meßwert, nämlich die Flexibilitätseinheit bei festgelegtem Biegewinkel, registriert wird.

Aus einer Zusammenfassung einer japanischen Patentanmeldung [JP 60-133349 A. In: Pat. Abstr. of Japan, Sect. P, Vol. 9 (1985) Nr. 296, (P-4073)] ist eine weitere Vorrichtung zur Prüfung der Flexibilität von Schuhen bekannt. Im Unterschied zur gattungsgemäßen Vorrichtung wird kein Absatzhaltekeil gezeigt.

Die Schwenkachse des Schwenkteiles ist geringfügig unterhalb der Ebene der Auflagefläche der Auflegeplatte angeordnet. Im Schwenkteil, das den vorderen Bereich der Sohle zurückbiegt, sind Kraftaufnehmer integriert, die den Anpreßdruck der zurückgebogenen Sohle messen, um den Biegewiderstand zu bestimmen.

In einer weiteren Zusammenfassung einer japanischen Patentanmeldung [JP 62-127643 A. In: Pat. Abstr. of Japan, Sect. P, Vol. 11 (1987) Nr. 345, (P-636)] wird eine Vorrichtung zur Prüfung des Biegewiderstandes von Karton oder Pappe beschrieben.

Diese Vorrichtung weist eine ortsfeste Auflegeplatte mit Einspannmitteln auf. Ferner umfaßt die Vorrichtung ein Schwenkteil, um einen Probestreifen zurückzubiegen. Die Schwenkachse des Schwenkteiles ist genau in der Ebene der Auflagefläche der Auflegeplatte angeordnet. Zur Drehung des Schwenkteiles dient ein Zugseil, das an einer Rolle angreift, die starr mit dem Schwenkteil verbunden ist. Der Biegewiderstand wird dadurch ermittelt, daß die Zugkraft des Seiles in Abhängigkeit seines zurückgelegten Weges gemessen und graphisch dargestellt wird.

Die DE 27 45 182 B2 zeigt eine weitere Vorrichtung zur Prüfung des Biegewiderstandes von Karton oder Pappe. Im Unterschied zu der zuvor beschriebenen Vorrichtung erfolgt die Drehung des Schwenkteiles über einen Elektromotor. Ferner stützt sich das Schwenkteil mittelbar über einen Drehteller gegenüber einem Kraftaufnehmer ab. Über die vom Kraftaufnehmer gemessenen Werte wird der Biegewiderstand ermittelt.

Die DE 84 10 443 U1 betrifft eine Vorrichtung zur Messung des Biegewiderstandes von Hartschaum-Körpern. Die zu untersuchende Probe stützt sich einerseits gegen eine ortsfeste Auflegeplatte und andererseits gegen ein Schwenkteil ab. Die Verdrehung des Schwenkteiles erfolgt durch einen Pneumatik-Zylinder. Über einen zwischengeschalteten Kraftaufnehmer wird der Biegewiderstand ermittelt.

Die DIN 51 220 beschreibt allgemeine Anforderungen, die an Werkstoffprüfmaschinen gestellt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung derart auszubilden, daß der Biegewiderstand von Schuhen bei verschiedenen Biegewinkeln mit hoher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit bestimmt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Mit Vorteil liegt die Schwenkachse des Schwenkteiles in der Ebene der Auflegeplatte. Der zu prüfende Schuh wird so in die Vorrichtung eingespannt, daß die zuvor am Schuh ausgemessene und markierte Biegelinie an der Sohlenunterseite mit der Schwenkachse übereinstimmt. Dadurch bleibt der Abstand zwischen einem Auflagepunkt des Schwenkteiles und der anfänglichen Biegelinie an der Sohlenunterseite gleich, ohne durch unterschiedliche Biegewinkel verändert zu werden. Dadurch können aussagekräftige Messungen auch bei unterschiedlichen Biegewinkeln durchgeführt werden. Durch den Einbau der die Flexibilität von Schuhen ermittelnden Vorrichtung in eine Werkstoffprüfmaschine stehen elektronische Kraftaufnehmer mit der erforderlichen Genauigkeit für die Registrierung der Biegekraft zur Verfügung. Die Kopplung mit einer Werkstoffprüfmaschine erlaubt die Aufzeichnung eines Kraft-Weg-Diagramms. Aus diesem Diagramm lassen sich die Spitzensprengung des Schuhs (Traversenweg bis zum Beginn des Kraftanstiegs), die Biegekraft in Abhängigkeit des Biegewinkels und die Biegearbeit durch Integration ermitteln.

Die Unteransprüche 2-6 gestalten die Erfindung vorteilhaft aus.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von schematisierten Zeichnungen näher beschrieben. Hierbei zeigen

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Prüfung der Flexibilität von Schuhen, in perspektivischer Darstellung;

Fig. 2 die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung in der Vorderansicht;

Fig. 3 die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung in der Draufsicht.

Die Fig. 1-3 zeigen in unterschiedlichen Ansichten eine Vorrichtung zur Prüfung der Flexibilität von Schuhen, wobei gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen sind.

Diese Vorrichtung 1 (Fig. 1) besteht aus einer ortsfesten Auflegeplatte 20, die bei aufgesetztem Schuh den hinteren und mittleren Sohlenbereich trägt. Auf dieser Auflegeplatte 20 ist ein Absatzhaltekeil 21 (Fig. 3) angeordnet, um einen zu prüfenden Schuh in der richtigen Position fixieren zu können. Dieser Absatzhaltekeil 21 besteht aus zwei einzelnen, dreieckförmigen Anschlägen, die jeweils in Längsrichtung verschiebbar und zusätzlich noch drehbar sind.

Die Festklemmung des Schuhs erfolgt über einen Spannbügel 40 (Fig. 2), der an einem Arretierungsbolzen 42 drehbar gelagert ist. Dieser Arretierungsbolzen 42 weist einen außen zugänglichen Handgriff (Fig. 1) auf, um diesen Bolzen herausziehen zu können. Hierdurch kann der Spannbügel 40 (Fig. 2) aus seinem Drehlager entnommen werden, wodurch er leichter in einen zu prüfenden Schuh eingeführt werden kann. Über die Spannschraube 43 läßt sich der Spannbügel 40 nach unten drücken, um einen eingesetzten Schuh von innen festzuklemmen. Hierbei preßt sich die untere, quer verlaufende und abgerundete Druckfläche 41 des Spannbügels 40 von innen auf einen Abschnitt des mittleren Sohlenbereiches.

Der Spannbügel 40 (Fig. 1) kann zusätzlich in Längsrichtung der Vorrichtung verschoben werden. Dadurch kann der Spannbügel entsprechend der Sohlendicke des zu prüfenden Schuhs fixiert werden, um beim Aufbiegen eine Quetschung der Sohle zwischen dem Schwenkteil 30 und dem Spannbügel 40 zu vermeiden. Hierzu ist die Halterung 44 des Klemmbügels 40 auf Längsführungen, die als Klemmschienen 45 ausgebildet sind, an der Bodenplatte 10 befestigt.

Um den vorderen Sohlenbereich zur Ermittlung des Biegewiderstandes zurückzubiegen, ist ein Schwenkteil in Form einer Schwenkplatte 30 vorgesehen, die zwei seitlich herausragende Lagerbolzen 31 aufweist, welche jeweils in einem Lagerbock 11 gehalten werden. Die Schwenkachse des Schwenkteiles 30 (Fig. 2) liegt genau in der Ebene der Auflagefläche der Auflegeplatte 20. Hierdurch kann man aussagekräftige Messungen in Abhängigkeit des Biegewinkels durchführen.

Die Vorrichtung ist zum Einbau in den Prüfraum einer Werkstoffprüfmaschine ausgebildet, die eine translatorisch bewegbare Traverse mit einer Kraft-Weg-Registrierung aufweist. Die Werkstoffprüfmaschine ist nicht in den Zeichnungen dargestellt, da derartige Einrichtungen z. B. in DIN-Normen (DIN 51 220) definiert sind. Zur Erzeugung der Schwenkbewegung ist das Schwenkteil 30 mechanisch mit der Traverse der Werkstoffprüfmaschine gekoppelt. Dies geschieht mit Hilfe eines Zahnstangen-Zahnrad-Antriebes. Das Zahnrad 32 ist starr mit dem Schwenkteil 30 verbunden und koaxial zur Schwenkachse angeordnet. Ferner steht das Zahnrad 32 mit der Zahnstange 50 in Eingriff, die an der hin- und herbewegbaren Traverse der Werkstoffprüfmaschine befestigt ist. Damit sich das freie Ende der Zahnstange 50 nicht von dem Zahnrad 32 wegdrückt, wird es durch eine an der Vorrichtung angebrachte Führung 12 (Fig. 1, 3) gehalten. Zur Verminderung der Reibung stützt sich die Zahnstange 32 im Inneren der Führung 12 gegenüber einer Rolle 13 (Fig. 2) ab. Der Vorteil des Zahnstangen-Zahnrad-Antriebes besteht darin, daß die von der Werkstoffprüfmaschine aufgebrachte Kraft unabhängig vom Biegewinkel immer mit dem gleichen Hebelarm, der dem halben Teilkreisdurchmesser des Zahnrades entspricht, auf das Schwenkteil übertragen wird.

Die Auflagefläche des Schwenkteiles 30 liegt in Ruhestellung in der gleichen Ebene wie die Auflagefläche der ortsfesten Auflegeplatte 20. Da sich während der Prüfung beim Hochbiegen des Schuhs die sich berührenden Flächen der Sohle und der Schwenkplatte geringfügig gegeneinander verschieben können, ist die Auflagefläche der Schwenkplatte mit einer Antihaftbeschichtung versehen. In Abweichung zum dargestellten Ausführungsbeispiel könnte die Auflagefläche der Schwenkplatte auch reibungsarm entlang einer längs angeordneten, rollgelagerten Axialführung verschiebbar sein.

Aufbau und Inbetriebnahme der Vorrichtung
  • a) Zuerst baut man die Vorrichtung in den Prüfraum der Werkstoffprüfmaschine ein. Hierzu ist die Bodenplatte 10 (Fig. 1) der Vorrichtung mit Zentrierbohrungen versehen. Dadurch erleichtert sich die Befestigung, da zur Vermeidung von Querkräften die Zahnstange 50 genau mit dem Kraftaufnehmer der Prüfmaschine fluchten muß.
  • b) Dann stellt man an der Prüfmaschine folgende Parameter ein:
    • - Traversenweg, entsprechend dem Biegewinkel (z. B. 0°-30°, mit Hilfe von Endanschlägen)
    • - Meßbereich der Kraft
    • - Prüfgeschwindigkeit
    • - Auflösung der Kraft-Weganzeige am X-Y-Schreiber (sofern die Werkstoffprüfmaschine nicht an einen PC angeschlossen ist).
  • c) Vor Beginn der Prüfung ermittelt und markiert man an den betreffenden Schuhen die Längsmittellinie und die hierzu quer verlaufende Biegelinie (für Punkt e). Ebenso mißt man die Sohlendicke (für Punkt f).
  • d) Anschließend führt man den Spannbügel in den zu prüfenden Schuh ein. Um dies zu erleichtern, kann der Spannbügel 40 nach Entfernung des Arretierungsbolzens 42 herausgenommen werden.
  • e) Um den Schuh leichter ausrichten zu können, sind auf der Vorrichtung ebenfalls die Längsmittellinie und die Biegelinie eingezeichnet. Diese Linie bringt man mit den entsprechenden Markierungen am Schuh in Deckung zueinander. Mit Hilfe der verschieb- und drehbaren Anschläge des Absatzkeiles 21 (Fig. 3) wird der Absatz des Schuhs fixiert.
  • f) Im Anschluß wird der Spannbügel 40 (Fig. 2) entsprechend der Sohlendicke in Längsrichtung der Vorrichtung eingestellt und fixiert. Hierzu verschiebt man die Halterung 44 (Fig. 1) des Spannbügels 40 entlang den Klemmschienen 45 der Bodenplatte 10. Diese Aufgabe ist einfach zu handhaben, da sich an der Halterung 44 oder einer der beiden Klemmschienen 45 eine der Sohlendicke entsprechende Skala befindet.
  • g) Bei der Prüfung des Schuhs zeichnet man ein Kraft-Weg- Diagramm auf. Hieraus ermittelt man die Biegekraft in Abhängigkeit von dem Biegewinkel, die Spitzensprengung und die Biegearbeit durch Integration.


Bezugszeichenliste

1 Vorrichtung zur Prüfung der Schuhflexibilität

10 Bodenplatte

11 Lagerbock zur Lagerung der Biegeplatte

12 Führung für die Zahnstange

13 Rolle in der Führung

20 Auflegeplatte

21 Absatzhaltekeil

30 Schwenkteil, Schwenkplatte

31 Lagerbolzen

32 Zahnrad

40 Spannbügel

41 Druckfläche des Spannbügels

42 Arretierungsbolzen

43 Spannschraube

44 Spannbügelhalterung

45 Klemmschiene

50 Zahnstange

Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung (1) zur Prüfung der Flexibilität von Schuhen, bestehend aus
    1. - einer ortsfesten Auflegeplatte (20) mit einer Auflagefläche, um einen zu prüfenden Schuh mit seinem hinteren und mittleren Sohlenbereich aufzulegen,
    2. - einem Absatzhaltekeil (21), der auf der Auflegeplatte (20) angeordnet ist,
    3. - einem Spannbügel (40), um von innen den mittleren Bereich der Sohle festzuklemmen,
    4. - einem Schwenkteil (30) mit einer Schwenkachse, um den vorderen Bereich der Sohle zurückzubiegen,

      dadurch gekennzeichnet,
    5. - daß die Schwenkachse des Schwenkteiles (30) in der Ebene der Auflagefläche der Auflegeplatte (20) angeordnet ist, und
    6. - daß die Vorrichtung (1) zum Einbau in den Prüfraum einer Werkstoffprüfmaschine, die eine translatorisch bewegbare Traverse mit einer Kraft-Weg-Registrierung aufweist, ausgebildet ist und in Betriebsstellung mit ihrem Schwenkteil (30) zur Erzeugung der Schwenkbewegung mechanisch an die Traverse der Werkstoffprüfmaschine gekoppelt ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Betriebsstellung die mechanische Kopplung zwischen dem Schwenkteil (30) der Vorrichtung und der Werkstoffprüfmaschine über ein starr mit dem Schwenkteil (30) verbundenes, koaxial um dessen Schwenkachse angeordnetes Zahnrad (32) und eine hiermit in Eingriff stehende, an der Traverse der Werkstoffprüfmaschine befestigte Zahnstange (50) erfolgt.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende der Zahnstange (50) durch eine an der Vorrichtung angebrachte Führung (12) gehalten ist.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenkteil (30) eine Schwenkplatte ist, deren Auflagefläche in Ruhestellung in der gleichen Ebene wie die Auflagefläche der ortsfesten Auflegeplatte (20) liegt.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche der Schwenkplatte (30) mit einer Antihaftbeschichtung versehen ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche der Schwenkplatte (30) entlang einer längs angeordneten Axiallagerführung verschiebbar ist.






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