专利名称：测量体育场人造草坪的静和/或动摩擦系数的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及了测量表面、尤其是天然或人造草表面的静和/或动摩擦系数的设备。
采用人造草替代天然草多年来已经得到广泛的注意。人造草坪通常为各类合成材料的纤维组成，它们用丝束钉住或其他方法固定在载体材料的垫层上。
了解这类人造草的性能和特点已变得愈来愈重要，因为正在考虑如足球场的其他应用。为了使得人造草坪也特别适合于这些用途，需要进一步改进其许多相关的性能。特别是，对此要考虑运动鞋在这种场地上的抓紧和滑动性能。一个安全的人造草坪应该最佳地控制不损害运动员的脚。
已经建议了几种设备和方法，用于测量人造草场的滑动性能，由此更深入地理解这些性能。但是，实际上，显然对使用这些设备的结果和方便性不是非常满意。
本发明的目的是提供一个设备，用于测量一个表面的静和/或动摩擦系数，它提供了可靠的测量结果，并且还对用户友好和易于搬运。
为了达到这个目的，本发明设备的特征在于它包括一个框架，一个第一臂在一侧铰接到框架上，该第一臂在另一侧铰接到一个杆件上，杆件上装有一个物体，物体具有一个可设置成与被测量表面接触的表面，其中上述杆件还与一个装置连接，用于在杆件上施加一个绕铰接点作用的转动力矩，以及其中有一个加载装置，沿着被测量表面的方向在杆件上施加一个力，其中杆件上还设有一个装置，用于测量在杆件中产生的力，该装置提供在位于与第一臂的铰接点和能够带着上述物体一侧之间的一个点上。
测量在杆件中产生的力的装置可以是应变计。
这样，得到了一个比较简单的设备，其中与被测量表面接触的物体可以是一个人造脚的形式，它可以装有各种鞋类，以便能够测量这些鞋类与相关人造草的摩擦。鞋停靠在人造草上，由于绕着与第一臂的铰接点施加的转动力矩，在鞋底和人造草之间产生摩擦力。首先测量在鞋相对于被测量表面静止时上述杆件中产生的转动力矩，它用应变计测量，由此可以计算上述表面的静摩擦系数。在某一时刻，施加的转动力矩将大于摩擦力矩，鞋将开始沿表面移动，然后用应变计计算在该时刻上施加的力。这样，确定了动摩擦系数。可以在杆件上安装一个替代人造脚的转动滚轮来测量上述表面的滚动摩擦系数。
在上述杆件上施加上述转动力矩的装置可以是一个至少基本上平行于第一臂延伸的圆杆或心轴，该圆杆或心轴在一侧铰接到杆件上的一点，在另一侧铰接到框架上，其中有另一个装置用于改变两个铰接点之间的圆杆或心轴长度。上述圆杆或心轴可以是液压或气压圆杆，或者是带螺纹的心轴，它们分别与铰接在框架上的液压缸或气压缸，或者可转动螺母相配合。
这样，第一臂和心轴或圆杆，以及带着与人造草表面接触的鞋的杆件和框架上的铰接点，一起形成了一个平行四边形构造，使得在鞋前后运动时，鞋相对于被测量人造草表面的位置将不会改变。因此保证了鞋底与上述表面的适当和连续的接触。
为了保证人造草表面摩擦系数的正确测量，必须用一个规定的力把鞋，即把与上述杆件连接的物体压在表面上。为了实现这一点，提供了加载装置，按照本发明设备的一个优选实施例，它是一个电磁作动器，其可动的衔铁通过一个伸长弹簧与上述第一臂上的一点连接。为了能够改变把上述物体压在表面上的力，也为了能够补偿第一臂的任何上下运动，把力测量装置装在第一臂上，测量值被传送到一个控制设备，由此可以控制作动器施加的力。这样，可以保持作动器在第一臂上施加的力为常量，或者在某些状态下，如果希望，可以使上述力适应改变的状态。
在另一个优选实施例中，加载装置由一个铰接到第一臂的杆件制成，在杆件上设有重块，该杆件以平行四边形方式形成了一个方连杆机构的一部分。在这个实施例中，可以变更提供的重块数目来改变物体压在人造草表面上的力。由于设有重块的杆件以平行四边形方式形成了一个方连杆机构的一部分，这些重块的重心将永远保持位于同一垂线上，在第一臂上下运动时也是如此。
从上述显然看到，本发明提供了一个测量人造草表面摩擦系数的简单而耐用的测量设备，它可提供可靠测量结果，并且由于其尺寸小，该设备还易于搬运和操作。
现在将参照附图更详细地说明本发明，附图示意地表示了本发明测量设备的实施例。


图1是一个测量设备的不按比例的示意剖视图，用于测量草表面，尤其是人造草表面的动和/或静摩擦系数。
图2a和2b表示了在适于搬运的位置中的图1设备。
图3是一个测量设备的不按比例的示意剖视图，用于测量草表面，尤其是人造草表面的动和/或静摩擦系数。
在图1中，编号1表示一个安装板，它形成了测量设备的一侧。两个安装板1用一个轴2相互连接，轴的两端均装着一个轮3。一个臂5绕着点4铰接到安装板1，该臂在另一侧通过铰接点6连接到一个杆件7上，杆件7在其底部带着一个人造脚形式的物体8。杆件7在其上端通过铰接点9连接到一个心轴10上，心轴10容纳在一个螺母11中，螺母11同样通过铰接点12铰接到安装板1上，并且可以通过一个变速装置13用一个电动马达14来转动。也可以用装在铰接点6上的转动马达来使杆件7运动。
臂5通过铰接点15与一个圆杆16连接，圆杆上可以放置加载重块17。
圆杆16在其底端通过铰接点18与一个圆杆19连接，该圆杆又通过铰接点20与安装板1连接。在安装板1确定的空间内还设有一个装置，用于存放不用的重块21.
本设备的操作如下。安装板1用可以装有调整腿的下侧22放在要测量摩擦系数的表面23上。因此轮3与上述表面分离，鞋8下侧与表面23接触。然后依靠电动马达14、螺母11和心轴10，在杆件7的铰接点9上施加一个力。
由于这个力，绕着点6将产生一个转动力矩，由此鞋8将被向后拉，但是，该运动与鞋8底部和表面23之间的摩擦力FW相反。这个力FW在杆件7中建立了一个弯矩，该弯矩用一个应变计24来测量。由应变计24测量的弯曲力提供了摩擦力FW的测量，由此可以确定表面23的摩擦系数。当然，需要用规定的法向力把鞋8压在表面23上，用设在绕点15铰接的杆件16上的加载重块17来加载臂5，由此得到法向力。为了防止重块17的重心在臂5上升时相对于臂5偏离，臂16通过一个铰接点18和一个圆杆19与铰接点20连接，从而得到一个平行四边形，当臂向上运动时，重块17的运动将使得这些重块的重心保持位于同一垂线上。这样，得到了一个测量设备，用它可以非常适合地测量人造草表面的摩擦。
所以，为了测量鞋静止时的静摩擦系数，控制电动马达14使得铰接点9上的力随时间增加，在此期间记录应变计24测量的值。力增加到绕铰接点6有约5-10度运动时为止。为了测量动摩擦系数，控制电动马达14使得铰接点9做出速度不变的预定运动，由此记录应变计24测量的值。由此点9沿着相应于杆件7角度偏移0-45度的一个距离运动，从而对这些倾斜位置的每一个测量摩擦。当角度达到45度时测量停止。
带着鞋8的杆件7安装在设备中，使得其位置可以改变，从而也可以测量当鞋端指向后面时以及鞋8倾斜位置中产生的摩擦。设备非常牢固和稳定地位于表面23上，停靠在安装板1的一侧。可以把当前不用于加载臂5的重块临时存放在装置21中。设备还包括一个手把25，它在图1中放在停靠位置，在图2a和2b中已经移到一个使用位置，在该位置中，可以握住该手把来倾斜设备，使得设备停靠在轮3上，可易于通过地面。进一步如图2a和2b所示，整个被拆开成搬运位置，使得外部尺寸为最小，从而易于搬运设备。在此位置中重块17完全存放在装置21中，心轴10与杆件7脱开，使得整个可以折叠，由此外部尺寸非常小。
图3示意地表示了图1的设备，区别在于现在加载臂5的装置为电磁作动器30形式，其衔铁31通过一个伸长弹簧与臂5连接。作动器30本身通过铰接点33与安装板1连接。作动器30施加在臂5上的力用应变计35测量，其数据可以传送到一个控制设备中(图中未示)，从而依靠这个控制设备可以改变施加在臂5上的载荷。这使得即使臂5向上运动时，可以保持臂5上的载荷不变。
如上所述，可以用转动滚轮来替代人造脚8，以确定表面23的滚动摩擦，其中可以按与前面相同的方式，用应变计24来测量杆件7中产生的力。
权利要求
1.一个测量表面，尤其是天然或人造草表面的静和/或动摩擦系数的设备，特征在于它包括一个框架，一个第一臂在一侧铰接到框架上，该第一臂在另一侧铰接到一个杆件上，杆件上装有一个物体，物体具有一个可设置成与被测量表面接触的表面，其中上述杆件还与一个装置连接，用于在杆件上施加一个绕铰接点作用的扭矩，以及其中有一个加载装置，沿着被测量表面的方向在杆件上施加一个力，其中杆件上还设有一个装置，用于测量在杆件中产生的力，该装置提供在位于与第一臂的铰接点和能够带着上述物体一侧之间的一个点上。
2.按照权利要求1的一个设备，特征在于测量在杆件中产生的力的装置是应变计。
3.按照权利要求1或2的一个设备，特征在于在上述杆件上施加上述转动力矩的装置是一个至少基本上平行于第一臂延伸的圆杆或心轴，该圆杆或心轴在一侧铰接到杆件上的一点，在另一侧铰接到框架上，其中有另一个装置用于改变两个铰接点之间的圆杆或心轴长度。
4.按照权利要求3的一个设备，特征在于上述圆杆或心轴是液压或气压圆杆，或者是带螺纹的心轴，它们分别与液压缸或气压缸，或者可转动螺母相配合，其中缸或螺母铰接到框架上。
5.按照权利要求1，2，3或4的一个设备，特征在于加载装置是一个电磁作动器，其可动的衔铁通过一个伸长弹簧与上述第一臂上的一点连接。
6.按照权利要求5的一个设备，特征在于在第一臂上有一个力测量装置，用于控制作动器施加的力。
7.按照权利要求1，2，3或4的一个设备，特征在于加载装置由一个铰接到第一臂的杆件形成，在杆件上设有重块，该杆件以平行四边形方式形成了一个方连杆机构的一部分。
全文摘要
本发明涉及了测量表面，尤其是天然或人造草表面的静和/或动摩擦系数的设备。其中设备包括一个框架，一个第一臂在一侧饺接到框架上，该第一臂在另一侧铰接到一个杆件上，杆件上装有一个物体，物体具有一个可设置成与被测量表面接触的表面，其中上述杆件还与一个装置连接，用于在杆件上施加一个绕铰接点作用的扭矩，以及其中有一个加载装置，沿着被测量表面的方向在杆件上施加一个力，其中杆件上还设有一个装置，用于测量在杆件中产生的力，该装置提供在位于与第一臂的铰接点和能够带着上述物体一侧之间的一个点上。
文档编号G01N19/02GK1491354SQ02804668
公开日2004年4月21日 申请日期2002年2月1日 优先权日2001年2月7日
发明者爱德华·哈格, 赫尔特·B·斯洛特韦格, 马里尼斯·H·奥尔德·韦格黑斯, B 斯洛特韦格, 斯 H 奥尔德 韦格黑斯, 爱德华 哈格 申请人:特恩凯特尼克隆有限公司