Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung der Belastbarkeit von Hülsen. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders z.B. zur Prüfung der Festigkeit der in der Papierindustrie verwendeten Kartonhülsen.

Die bekannten in der Papierindustrie verwendeten Hülsen bestehen aus mehreren, z.B. 25 bis 30, dünnen, z.B. 0,5 bis 1,0 mm, und schmalen, rund 100 bis 200 mm breiten Kartonstreifen, die durch Verkleben und spiralförmig Winden mittels einer speziellen Maschine zu einem rohrförmigen Produkt zusainrnengefügt werden, das z.B. als Kern für Papier- und Plastikrollen benutzt wird.

Die bekannten Verfahren zur Prüfung von Hülsen basieren nahezu vollständig auf statischem Testen. Beispiele für die verschiedenartigen Methoden dieser Gruppe sind Verfahren, die auf der Bestimmung der radialen Druckfestigkeit, axialen Druckfestigkeit, Torsionsfestigkeit, Dehnungsfestigkeit, Biegefestigkeit und entsprechenden Werten beruhen. Bei diesen Verfahren entsprechen weder die Belastungssituation noch das Belastungsverfahren den Verhältnissen, denen die Fülse in der Wirklichkeit ausgesetzt wird. Solche Verfahren sind auch nicht in der Lage, alle in der Hülse vorliegenden Fehler aufzudecken, wie etwa eine mangelhafte Klebstoffuge oder schwache Kartonschicht.

Anderseits gibt es auch einige dynamische Prüfverfahren für Hülsen, wie etwa die Ausnutzung der Vibration, die entsteht, wenn die Hülse auf einem Prüf stand umläuf und die Belastung einer auf einem Spannfutter umlaufenden Hülse mit einem Band. Obwohl diese Verfahren dank ihrer Dynamik erheblich besser sind als die obengenannten stati- schen Verfahren, entsprechen auch die dynamischen Verfahren nicht genau den Belastungssituationen. So spiegelt z.B. die Vibration auf dem Prüfstand eine andere Eigenschaft wider als die Belastbarkeit der Hülse beim Rollen.

Die oben angeführten zahlreichen Verfahren liefern keine Informationen mit ausreichender Zuverlässigkeit und Genauigkeit über die Belastbarkeit von Kartonhülsen in wirklichen Rollsituationen. Deshalb hat man ein neuartiges Prüfverfahren für Hülsen entwickelt. Die Hülse wird auf eine Weise belastet, die den tatsächlichen Verhältnissen an Stützwalzenrollern von Rollenschneidern und Abrollern von Druckmaschinen entspricht, wobei die durch das Gewicht der Papierrolle auf die Rülse ausgeübte Belastung simuliert werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Prüfung der Belastbarkeit einer Hülse oder eines ähnlichen Teils Glieds wird dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse auf einem Spannfutter eingespannt wird und die Hülse dynamisch mit einer Rolle belastet wird, um die jeweiligen Einsatzverhältnisse zu simulieren, wobei die Belastung der Rülse und/oder die Umlaufgeschwindigkeit auf eine vorgegebene Weise im Verhältnis zur Zeit geändert werden, bis die Hülse bricht; und Veränderungen in der Hülsenstruktur erfaßt werden und die Umlaufgeschwindigkeit und/oder die Hülse belastende Kraft zum Zeitpunkt der Veränderung und/oder die zum Zeitpunkt der Veränderung verstrichene Zeit aufgezeichnet werden.

Durch das Verfahren und den Apparat gemäß der Erfindung werden gegenüber den bekannten Verfahren zur Prüfung von Hülsen z.B. folgende Vorteile erreicht:

- der Bruchmechanismus wie auch die Bruchfläche und -form entsprechen wirklichen Situationen;

- das Verfahren deckt sogar den kleinsten Fehler in der Verklebung oder dem Karton der Hülse auf;

- durch das Verfahren wird eine gute Korrelation zu den mit den Hülsenqualitäten in der Praxis zu erreichenden Rollengewichten erreicht;

- Belastung und Prüfdauer der zu prüfenden Hülse entsprechen der jeweiligen Situation besser als bei den anderen bekannten Verfahren und Apparaten zur Prüfung von Hülsen; und

- der Prüfapparat ist mit einem automatischen Melder der Bruchstelle, der in keine der bekannten Anordnungen eingeht, und einer direkten Rapportierung der Ergebnisse verbunden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, wobei

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Teils eines zur Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens anwendbaren Apparats zur Prüfung von Hülsen ist;

Fig. 2 a, b und c graphische Darstellungen der für das erfindungsgemäße Verfahren anwendbare Prüfprinzipien sind; und

Fig. 3 eine schematische Teilansicht der zentralen Teile des Apparats ist.

Fig. 1 stellt einen Apparat zur Prüfung von Hülsen dar, der an einem Gestell 1 montiert ist. Der Prüfapparat besteht prinzipiell aus drei Hauptteilen: einer Stützvorrichtung 2 für die zu prüfende Hülse, einer Belastungsvorrichtung 3 und einer Meldevorrichtung 4 zur Erfassung und Anzeige von Auswirkungen der Belastung. Die Stützkonstruktion 2 der Hülse besteht aus einer am Gestell 1 befestigten Trägeranordnung 5, einer in der Trägeranordnung 5 gelagerten Welle 6. Bei dieser Ausführungsform ist an einem Ende der Welle 6 eine Riemenscheibe oder -rolle angeordnet, über die die Welle 6 angetrieben werden kann. Am anderen Ende der Welle 6 befindet sich ein Spannfutter 8, das verstellt werden kann, wodurch verschiedene, Hülsen verwendende Apparatetypen simuliert werden können. Die zu prüfende Hülse wird auf dem Spannfutter placiert, und über der Hülse wird noch eine Belastungshülse 10 angeordnert, die verhindert, daß die Belastungsvorrichtung die Oberfläche der Hülse 9 beschädigt und wodurch die Belastung auch gleichmäßiger, der tatsächlichen Anwendungssituation entsprechend auf die Oberfläche der Hülse 9 verteilt wird. Als Spannfutter 8 kann jedes beliebige, bei Hülsen verwendenden Apparaten benutzte Spannfutter sein, wobei es auch möglich ist, die durch das Spannfutter 8 auf die Innenfläche der Hülse 9 ausgeübte Kraft zu untersuchen.

Die Belastungsvorrichtung 3 umfaßt eine die Hülse 9 über die Belastungshülse 10 anpressende Rolle 11, welche Rolle 11 auf einer Welle 15 gelagert ist, die auf einem in den Führungen 13 des Gestells 12 der Belastungsvorrichtung 3 gleitenden Schlitten 14 befestigt ist. Der in den Führungen 13 vertikal verschiebbare Schlitten 14 ist bei der in der Fig. dargestellten Ausführungsform über eine Stange 17 mit einem am Gestell 12 der Belastungsvorrichtung 3 befestigten Druckluftzylinder 16 verbunden. Als zusätzliche Einzelheit soll ein Flansch 18 an der Rolle 11 erwähnt werden, der verhindern soll, daß Hülse 9 und Belastungshülse 10 in einer Belastungssituation vom Spannfutter 8 abgleiten.

Die Meldevorrichtung 4 bei der in der Fig. dargestellten Ausführungsform zeigt den durch die Belastung verursachten Druck an und besteht aus einer Lichtquelle 19, mit der die Kante der auf dem Spannfutter 8 umlaufenden Hülse beleuchtet wird, und einem Lichtdetektor 20, der die Intensität des von der Kante der Hülse zurückgeworfenen Lichts mißt. Wenn während der Belastung der Hülse 9 durch die Belastungshülse 10 über Rolle 11 z.B Spaltung des Kartons oder Lösen der Verleimung zwischen zwei Kartonschichten infolge eines Klebefehlers an Hülse 9 eintritt, entsteht an der Kante der Hülse 9 ein schmaler ringförmiger Spalt, welcher Spalt kein Licht zum Detektor reflektiert, wobei die Meßvorrichtung den momentanen Druck von Rolle 11 gegen Belastungshülse 10 registriert. Obwohl beim obigen Beispiel über der Hülse 9 eine Belastungshülse 10 benutzt wird, die z.B. aus Nylon bestehen kann, ist es selbstverständlich möglich, Hülsen ohne Belastungshülse zu belasten, wobei der Überzug der Belastungsrolle bei Bedarf leicht elastisch sein kann, damit die auf die Hülse ausge- übte Belastung nicht exakt linear wird.

Die in den Koordinaten von Fig. 2 a bis c benutzte Vertikalachse repräsentiert die Belastung (F) und die Umlaufgeschwindigkeit (rpm) und die Horizontalachse repräsentiert die Zeit (t).

Fig. 2a stellt ein Prüfverfahren dar, bei dem die Belastung gleichmäßig erhöht und die Umlaufgeschwindigkeit gesenkt wird. Mit anderen Worten wird eine Situation dargestellt, wo eine Papierbahn auf einer Hülse zu einer Rolle aufgewickelt wird, die auf die Hülse ausgeübte Belastung am Beginn an ihrem Minimum und die Umlaufgeschwindigkeit entsprechend an ihrem Maximum steht und sich verändert, wenn die Rolle figurgemäß aufgewickelt wird. Im Prinzip wird eine entsprechende Figur gebildet, wenn die Rolle abgewickelt wird, wobei Fig. 2a von rechts nach links gelesen werden soll.

Fig. 2b zeigt ein Prüfverfahren, bei dem die Umlaufgeschwindigkeit gleichmäßig angehoben und die Belastung während der ganzen Zeit konstant gehalten wird.

Fig. 2c stellt ein Prüfverfahren dar, bei dem die Umlaufgeschwindigkeit konstant gehalten und die Belastung erhöht wird. Solche Experimente unterscheiden sich auch leicht von den normalen Belastungsverhältnissen, können aber in Zusammenhang mit besonderen Hülsen in Betracht kommen. Zusätzlich zu den oben beschriebenen Meßmethoden ist es möglich, z.B. die Auswirkungen einer pulsierenden Belastung zu untersuchen, weil beim Aufrollen in der Praxis manchmal Vibrationen vorkommen können, die eine pulsierende Belastung zur Folge haben. Heute, der in mehreren Zusammenhängen zur Verfügung stehenden Technik zufolge, ist es leicht, den gesamten Testablauf automatisch derart zu arrangieren, daß z.B. ein Mikrocomputer oder Mikroprozessor das Testen anhand vorgegebener Grundinformationen kontrolliert oder steuert.

Der erfindungsgemäße Apparat umfaßt ferner eine Datenerfassungs- oder Speichereinheit, die die über Rolle 11 auf die Hülse ausgeübte Belastung und die Umlaufgeschwindigkeit anhand derjenigen Informationen aufzeichnet, die der von der Registriervorrichtung 4 für Belastungen eintrifft. Weil es sich bei solchen Einheiten meistens um aus mehreren Sparten der Technik bekannte Geräte auf Mikroprozessorbasis handelt, hat man es nicht für notwendig gehalten, deren Konstruktion und Funktion in diesem Zusammenhang detailliert zu beschreiben. Durch Verschaltung der Messungen z.B. zur Auszeichnung durch ei- nen Mikrocomputer, ist es möglich, notwendige Rechenoperationen oder andere Bestimmungen gleichzeitig vorzunehmen. Für jeden zu prüfenden Hülsentyp kann eine Kraft oder Masse bestimmt werden, die die Hülse bricht, indem aus dem Wert der Belastungskraft die ensprechende Masse ermittelt wird.

Ferner ist es möglich, anhand einer Hülse bestimmter Größe und Stärke eine für einen bestimmten Zweck geeignete Hülse zu bestimmen. Wenn mit anderen Worten die beim Einsatzobjekt auf die Hülse ausgeübte Beanspruchung bekannt ist, kann anhand der praktischen Kenntnisse derjenigen Hülsentyp ermittelt werden, der voraussichtlich für den namentlichen Zweck geeignet ist.

Durch Ausführung der Prüfung an diesem Typ kann festgestellt werden, ob besagter Typ genau passend ist, oder ob es möglich ist, eine weniger teure und in Stärke etwas schwächere Hülse zu wählen, oder ob eventuell die nächste Größe gewählt werden soll. Somit ist es durch das Verfahren und den Apparat gemäß der Erfindung für den Anwender möglich, die am besten geeignete Hülse für jeden Verwendungszweck zu wählen, ohne daß Bruchgefahr der Hülse besteht.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, hat man man ein neuartiges Prüfverfahren für Hülsen entwickelt, das einfach aber gleichzeitig zuverlässig ist und wirkliche Situationen genau simulieren kann. Obwohl von dem jedoch nur eine Ausführungsform detailliert beschrieben ist, kann wahlweise auch eine Belastungsrolle mit Antrieb angeordnet werden, wobei sie allein die Hülse, die Belastungshülse und das Spannfutter samt Welle drehen würde. Desweiteren ist es möglich, daß beide genannten Organe mit der gleichen Geschwindigkeit angetrieben würden, wobei die Friktionswirkungen oder -faktoren eliminiert oder minimiert werden können. Was die Beobachtungsanlage betrifft, kann auch sie von der oben Beschriebenen abweichen, die nur als Beispiel für ein im allgemeinen optisch funktionierendes Gerät betrachtet werden sollte. Andere mögliche Alternativen sind verschiedene Vibrationsaufnehmer, die den Moment anzeigen, wo eine radikale Veränderung in der Hülse eintritt, wie etwa ein Riß in einer der Kartonschichten, oder Lösen der Verklebung zwischen den Schichten. Zudem ist es möglich, einen dünnen elektrisch leitenden Draht über die Schichten anzuordnen, wobei ein Bruch der Bindung zwischen den Schichten und das Gleiten der Schichten gegenüber einander einen Drahtbruch und einen somit leicht zu registrierenden Alarm verursachen. Es ist selbstverständlich möglich, und bei einigen Hülsen ausreichend, visuelle Beobachtung wie etwa mittels eines Stroboskops zu arrangieren, wobei die Anlage nicht vollautomatisch ist, wie sie bei den anderen beschriebenen Ausführungsformen sein kann. Diese Art von Beobachtung ist auch nicht sehr zuverlässig und schnell, kann aber bei einigen Anwendungen des Verfahrens und Apparats gemäß der Erfindung ausreichen. Schließlich sollte festgestellt werden, daß obwohl das erfindungsgemäße Verfahren beim Testen von Hülsen beschrieben wurde, kann es ebensogut beim Testen von anderen Produkten derselben Form angewendet werden, die einer Belastung des gleichen Typs ausgesetzt werden.