CH702812A2 - Einrichtung zur Bestimmung von Materialeigenschaften von Snowboards oder Ski. - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bestimmung von Materialeigenschaften von Snowboards oder Ski oder dergleichen, insbesondere zur Bestimmung mechanischer Eigenschaften, die universelle Testmöglichkeiten bieten soll und zugleich einfach in Aufbau und Anwendung ist. Dies ist dadurch gelöst, dass die Einrichtung mindestens ein Paar relativ zueinander bewegliche Auflage- und Spannelemente aufweist, die in mindestens einer Achsrichtung, bevorzugt gemeinsam, verschiebbar und um ihre Längsachse drehbar angeordnet sind.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bestimmung von Materialeigenschaften von Snowboards oder Ski oder dergleichen, insbesondere zur Bestimmung der Steifigkeit und anderer mechanischer Eigenschaften.
[0002] Es ist bekannt, mechanische Materialeigenschaften von länglichen oder flächigen Teilen durch Auslenkung, Biegeoder Torsionsfestigkeit zu bestimmen. Im Maschinenbau und in der Werkstofftechnik sind entsprechende Prüfmethoden und Apparaturen in hohem Masse standardisiert.
[0003] Auch zur Prüfung von Skiern wurden daraus einfache Vorrichtungen zur Ermittlung der Steifigkeit bei Durchbiegung und der Torsionssteifigkeit entwickelt. Hierzu werden Skier nahe der Enden aufgelegt resp. fest eingespannt und unter Einwirkung einer Kraft resp. eines Momentes wird die resultierende maximale elastische Durchbiegung in Längsrichtung resp. die maximale elastische Auslenkung quer zur Längsrichtung ermittelt.
[0004] Für Ski sind auch Einrichtungen bekannt um die Gleiteigenschaften der Materialien für Gleitflächen auf Schnee zu ermitteln (US-A-4 890 477). Hierzu wird ein solches Material an einem Fuss der Einrichtung angebracht, die über eine gefederte Achse mit einer Mess- und Anzeigeapparatur verbunden ist und bei Gleitbewegungen über Schnee Messwerte anzeigt.
[0005] Die US-A-2 693 107 offenbart eine Skitestbank zum ermitteln der Festigkeit, Form und Abmessungen von Ski. Dazu wird ein Ski an den Enden in Schlingen aufgenommen und liegt mittig auf einer Zugeinrichtung auf. Durch Anhebung oder Absenkung dieser kann die Durchbiegung des Skis ermittelt und mit zulässigen resp. geforderten Werten verglichen werden. Mittels einer Testeinrichtung -für Ski gemäss US-A-4 708 339 soll es möglich sein, einerseits Trage- und Bewegungseigenschaften von Ski-Schuhen vorbereitend zu testen um geeignetes Schuhwerk auszuwählen und andererseits um Trockenübungen mit Skiern auszuführen. Hierzu sind Ski oder Skiattrappen mit Bindungen parallel nebeneinander in einer Aufnahmevorrichtung verstellbar und bodennah angeordnet. Jeder Ski ist vor und hinter der Bindung mit einer, senkrecht zur Ausrichtung der Skier angeordneten, biegsamen Stange angeordnet, so dass einfache Fahrbewegungen oder Schwünge simuliert werden können.
[0006] Vorgeschlagen wurde auch eine Prüfeinrichtung für Kraftmessgeräte (DE-A-3 004 729) zur Prüfung der Einstellung von montierten Skibindungen, insbesondere zur Prüfung der Auslösekraft. Dabei ist ein Permanentmagnet am Kraftmessgerät befestigt, der ein Kraftangriffsmittel aufweist, das von einem Kraftgeber beaufschlagbar ist. Als Kraftangriffsmittel dient bevorzugt ein antimagnetischer Stift oder Hebel. Dieser ist einerseits mit einer scheibenförmigen Weicheisenplatte verbunden und greift andererseits in eine Bohrung eines zylindrischen Permanentmagneten ein oder die weicheisenplatte ist über eine Gelenkkugel mit dem Hebel verbunden.
[0007] Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Bestimmung von Materialeigenschaften von Snowboards oder Ski oder dergleichen, insbesondere zur Bestimmung der Steifigkeit und anderer mechanischer Eigenschaften zu entwickeln, die universelle Testmöglichkeiten bietet und zugleich einfach in Aufbau und Anwendung ist.
[0008] Die Aufgabe ist mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
[0009] Die Einrichtung weist mindestens ein Paar relativ zueinander bewegliche Auflage- und Spannelemente auf, die zudem in mindestens einer Achsrichtung, bevorzugt gemeinsam, verschiebbar sind.
[0010] Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart. So weist die Einrichtung bevorzugt bis drei oder mehr Paar Auflage- und Spannelemente, bevorzugt mit dreieckigem Querschnitt auf, die um ihre Längsachse drehbar angeordnet sind. Bevorzugt ist der Querschnitt eines gleichseitigen Dreiecks, doch sind auch vieleckige Ausführungen möglich. Die Auflage- und Spannelemente eines Paars können für unterschiedliche Kraft- und Momentbeaufschlagungen jeweils drei Positionen zueinander einnehmen: Spitze – Spitze Spitze – Seite Seite – Seite (parallel).
[0011] Die Paare der Auflage- und Spannelemente sind bevorzugt in x-, y- und z-Richtung verschiebbar, wobei die Verschiebung manuell oder motorisch erfolgen kann. Zur Ermittlung des Drehwinkels resp. des Drehmomentes kann ein geeigneter Sensor angeordnet sein.
[0012] Weiterhin ist eine ortsveränderliche Vorrichtung zur Aufbringung einer Kraft auf das Snowboard oder den Ski an beliebigen Stellen vorgesehen.
[0013] Zur Erfassung und Verarbeitung der Messdaten (Drehwinkel, Drehmoment, Zug- oder Druckkraft, Auslenkung u. a.) kann eine übliche Datenerfassungs- und Verarbeitungseinheit, z.B. ein Laptop oder PC vorgesehen sein.
[0014] Erreicht werden soll eine schnelle und genaue Ermittlung der Steifigkeit von Snowboards oder Skiern anhand von Auslenkungen im Ergebnis der Einwirkung von vertikalen Kräften und Momenten, wobei die Kräfte und Momente an verschiedenen Stellen einwirken können. Dies ermöglicht zugleich die Bestimmung einer Vielzahl von Charakteristika der Durchbiegungs- und Torsionssteifigkeit. Die Einrichtung ist daher sowohl im R&D-Bereich und zur Qualitätskontrolle bei Herstellern als auch in Verkaufsgeschäften, zur Schadensermittlung oder bei Skisportverbänden und -klubs einsetzbar.
[0015] Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung für ein Snowboard näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen die: <tb>Fig. 1:<sep>mögliche Messoptionen (a-c), <tb>Fig. 2:<sep>Offen- und Geschlossenstellung eines Paars von Auflage- und Spannelementen der Einrichtung, <tb>Fig. 3:<sep>Darstellung eines Paars Auflage- und Spannelemente in der Einrichtung, <tb>Fig. 4:<sep>Zuordnungsoptionen der Auflage- und Spannelemente zueinander und <tb>Fig. 5:<sep>eine vervollständigte Einrichtung.
[0016] Ein Snowboard 1 (analog auch ein Ski, Kiteboard, Wakeboard o.a.) soll bzgl. seiner Durchbiegungs- und Torsionssteifigkeit getestet werden. Die Fig. 1a-c zeigt beispielhaft Anordnungen und Angriffspunkte für diverse Varianten in vertikaler Richtung wirkender Kräfte 4 und/oder Gegenkräfte sowie für Momente. Diese Darstellungen sind weitgehend selbsterklärend. Das Snowboard 1 wird dazu unter Einhaltung definierter Abstände zwischen den Enden aufgelegt oder an den Enden oder einseitig fest eingespannt, so dass das Snowboard nur an den Auflage- und Einspannstellen «Bodenkontakt» hat.
[0017] In der Fig. 2 ist ein paar von Auflage- und Spannelementen 10 mit dreieckigem Querschnitt in geschlossener Stellung (Fig. 2a) zur Einspannung eines Snowboards 1 und in offener Stellung (Fig. 2b) dargestellt. Die Auflage- und Spannelemente 10 sind dazu in einem Rahmen 14 angeordnet, wobei in Richtung der Längsachse 11 der Auflage- und Spannelemente 10 verlaufende Achsstummel oder Spindeln 15 in Aufnahmen 12 gelagert sind. Die Aufnahmen 12 sind verschiebbar in Führungen 13 des Rahmens 14 angeordnet. Die Pfeile 16 veranschaulichen die Bewegungsrichtung. Fig. 2cverdeutlicht die Drehbarkeit der Auflage- und Spannelemente 10 um die Längsachse 11. Über Messpunkte in Form von Bohrungen auf der Spindel 15 können Drehwinkel resp. Rotationsbewegungen von nicht dargestellten Sensoren erfasst werden. Mittels der Bohrungen können die Spindeln zugleich in den Aufnahmen 12 lagegesichert werden.
[0018] Die einzelnen Seitenflächen der Auflage- und Spannelemente 10 sind mit auswechselbaren Belägen 17 versehen um eine Anpassung an diverse Snowboardformen etc. zu ermöglichen. Die dargestellten Bewegungsmöglichkeiten der Auflage- und Spannelemente 10 ergeben dann die in Fig. 4veranschaulichten Möglichkeiten der Zuordnung der Auflage- und Spannelemente 10 eines Paars zueinander und damit die verschiedenen Auflage-und Spannoptionen.
[0019] Fig. 3a illustriert die Anordnung eines Rahmens 14 in einem Basiselement 18 der Einrichtung. Hierzu ist der Rahmen 14 beidseitig über Drehgelenke 19 mit Kolbenstangen 20 verbunden, die wiederum in Säulen 21, die als Kolben, z. B. Pneumatik- oder Hydraulikkolben, ausgebildet sind, geführt sind. Dies ermöglicht die Simulation eine Momenteneinwirkung (Torsion) resp. Auslenkung des Snowboards.
[0020] Die Lage/Position des Rahmens 14 kann dazu in kontrollierter Weise in y- und z-Richtung (schräg) mittels der Drehgelenke 19 verändert werden.
[0021] Fig. 3b zeigt eine weiterführende Ausgestaltung der Anordnung nach Fig. 3a, bei der zusätzlich eine Vorrichtung zur Positionierung und/oder zur seitlichen Fixierung des Snowboards 1 (y-Richtung) vorgesehen ist. Ein gelenkig angeordneter zweiter Rahmen 22 kann mittels einer Kolben-Zylindereinheit 23 des Rahmens 22 in der Weite verändert werden.
[0022] Fig. 5 zeigt im Weiteren eine vervollständigte Einrichtung mir drei Paaren von Auflage- und Spannelementen 10, ohne Antriebs- und Steuereinheiten zu benennen. Die einzelnen Basiselemente 18 sind in x-Richtung jeweils in zwei, zueinander parallelen Führungssäulen eines Grundgestells 24 verschiebbar geführt. Motorisch oder manuell betätigte Triebspindeln 25 ermöglichen den Basiselementen 18 ein voneinander unabhängiges Verfahren.
[0023] Zur Ausführung eines Prüfprogramms für ein Snowboard 1 befinden sich beispielhaft die Auflage- und Spannelemente 10 in waagerechter Position und in Offenstellung. Anschliessend wird das Snowboard 1 in horizontaler Richtung so zwischen die geöffneten Auflage- und Spannelemente 10 geführt und auf die unteren Auflage- und Spannelemente 10 aufgelegt (die Seitenflächen liegen parallel zueinander), dass die gebogenen Enden des Snowboards freiliegen. Nachfolgend werden die Auflage- und Spannelemente 10 parallel zueinander verfahren, bis das Snowboard 1 fest zwischen diesen gespannt ist. Darauffolgend kann z. B. eine Kolbenstange 20 des hinteren Basiselementes 18 für einen Torsionstest ausgefahren werden (zusätzlich kann ggf. die andere Kolbenstange (20) eingefahren werden) und die wirkende Kraft und die Auslenkung des Snowboards 1 können aufgezeichnet werden. Nach einem zurückfahren in die Ausgangsstellung wird die Klemmung gelöst und die Auflage- und Spannelemente 10 werden soweit gedreht, dass die Spitzen resp. Seitenkanten 26 in Offenstellung aufeinander zeigen. Daraufhin wird der mittlere Rahmen 14 abgesenkt und dessen oberes Auflage- und Spannelement 10 drückt das Snowboard 1 mit der Seitenkante 26 nach unten. Im Ergebnis werden wiederum die aufgebrachte Kraft und die Durchbiegung 3 resp. der Verfahrweg gemessen und aufgezeichnet.
Bezugszeichenliste
[0024] <tb>1<sep>Snowboard <tb>2<sep>Auflageabstand <tb>3<sep>Durchbiegung (Auslenkung) <tb>4<sep>Kraft <tb>10<sep>Auflage- und Spannelement <tb>11<sep>Längsachse <tb>12<sep>Aufnahme <tb>13<sep>Führung <tb>14<sep>Rahmen <tb>15<sep>Spindel <tb>16<sep>Pfeil <tb>17<sep>Belag <tb>18<sep>Basiselement <tb>19<sep>Drehgelenk <tb>20<sep>Kolbenstange <tb>21<sep>Säule <tb>22<sep>Rahmen <tb>23<sep>Kolben-Zylindereinheit <tb>23 ́<sep>Kolben-Zylindereinheit <tb>24<sep>Grundgestell <tb>25<sep>Triebspindel <tb>26<sep>Seitenkante <tb>X<sep>Achsrichtung <tb>Y<sep>Achsrichtung <tb>z<sep>Achsrichtung

Claims (9)

1. Einrichtung zur Bestimmung von Materialeigenschaften von Snowboards oder Ski oder dergleichen, insbesondere zur Bestimmung mechanischer Eigenschaften zu entwickeln, wobei das Snowboard oder dergleichen lagefixiert angeordnet ist und einer externen Krafteinwirkung ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens ein Paar relativ zueinander bewegliche Auflage- und Spannelemente (10) umfasst, die in mindestens einer Achsrichtung, bevorzugt gemeinsam, verschiebbar angeordnet sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei oder drei oder mehrere Paar Auflage- und Spannelemente (10) aufweist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflage- und Spannelemente (10) einen dreieckigen Querschnitt aufweisen.
4. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass den Auflage- und Spannelementen (10) Führungs- und Antriebselemente zugeordnet sind sowie eine Datenverarbeitungseinheit nachgeordnet ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflage- und Spannelemente (10) einen vier- oder vieleckigen Querschnitt aufweisen.
6. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflage- und Spannelemente (10) eines Paares verschieb- und drehbar in einem Rahmen (14) geführt angeordnet sind und der Rahmen (14) beweglich in einem Basiselement (18) angeordnet ist, das wiederum in x-Richtung längsverschiebbar in einem Grundgestell (24) aufgenommen ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (14) im Basiselement (18) in y- und z-Richtung mittels zweier Drehgelenke (19) vertikal und/oder schräg bewegbar angeordnet ist, wobei jedes Drehgelenk (19) mit einer Kolbenstange (20) einer Kolben-Zylindereinheit (23») des Basiselements (18) verbunden ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass bis zu drei oder mehrere Basiselemente (18) relativ zueinander verschiebbar im Grundgestell (24) geführt sind und dass die Bewegung der Basiselemente (18) durch Triebspindeln (25) erfolgt.
9. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflage- und Spannelemente (10) um ihre Längsachse (11) drehbar angeordnet sind.
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