DE19716134C2

DE19716134C2 - Thread tension sensor

Info

Publication number: DE19716134C2
Application number: DE1997116134
Authority: DE
Inventors: Bernhard Brinkhaus
Original assignee: Bricon AG
Current assignee: Loepfe AG Gebrueder
Priority date: 1997-04-17
Filing date: 1997-04-17
Publication date: 1999-09-02
Anticipated expiration: 2017-04-18
Also published as: DE19716134C5; DE19716134A1

Description

TECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Messwertaufnehmer. Sie betrifft einen Fadenspannungssensor gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to the field of Sensor. It concerns a thread tension sensor according to the preamble of claim 1.

Ein solcher Fadenspannungssensor ist z. B. aus der Druck schrift EP 0 744 602 A1 bekannt.Such a thread tension sensor is e.g. B. from the print document EP 0 744 602 A1 known.

STATE OF THE ART

Bei Textilmaschinen, in denen textile Fäden verarbeitet wer den, wie z. B. Spinnmaschinen, Spulmaschinen, Nähmaschinen, Strickmaschinen, Texturiermaschinen oder Zettelmaschinen, ist die Fadenspannung eine entscheidende Prozessgrösse. Insbeson dere können durch Auswertung des Fadenspannungsmesswertes bzw. -signals wichtige Schlüsse im Hinblick auf den Zustand des betreffenden Prozesses gewonnen werden. Mit einer geeig neten Fadenspannungssensorik können beispielsweise automati sche Regelkreise zur Optimierung des Prozesses oder Systeme zur Qualitätskontrolle des Garns aufgebaut werden.In textile machines in which textile threads are processed the, such as B. spinning machines, winding machines, sewing machines, Knitting machines, texturing machines or slip machines the thread tension is a crucial process variable. In particular others by evaluating the thread tension measurement or signal important conclusions with regard to the state of the process in question. With a suitable Neten thread tension sensors can for example automati Control loops to optimize the process or systems for quality control of the yarn.

An einen industrietauglichen, d. h. insbesondere an die rauhen Umgebungsbedingungen angepassten, Fadenspannungssensor werden eine Reihe von Anforderungen gestellt. Der Sensor muss
A number of requirements are placed on a thread tension sensor which is suitable for industrial use, ie in particular adapted to the harsh environmental conditions. The sensor has to

- a high spring voltage frequency (up to several kHz) mes can at high thread speeds (den Irregularities in the company to be able to detect the structure,
- be insensitive to dirt (e.g. dust and Humidity),
- generate a minimal thread deflection (<20 °) to the company not to change the run too much in the respective process,
- be insensitive to the warming that the fast running thread due to the inevitable tearing Exercise generated on the sensor, so that no temperature-related Drift in the measurement arises
- be inexpensive because it comes in large quantities and many parts of a process is used, and
- have almost no hysteresis.

Die heute bekannten Systeme werden diesen Anforderungen nicht gerecht, wobei vor allem das Problem der Erwärmung durch die Fadenreibung eine zentrale Rolle spielt.The systems known today do not meet these requirements fair, especially the problem of warming caused by the Thread friction plays a central role.

Wie in der eingangs genannten EP 0 744 602 A1 eingehend be schrieben wird (siehe z. B. die Zusammenfassung), wird durch die Reibung des am Umlenkungspunkt des Sensors umgelenkten Fadens Wärme erzeugt, die bei Einkopplung in die Membran des Sensors zu einer Wärmeausdehnung der Membran führen kann. Diese Wärmeausdehnung erzeugt in den Dehnungsmesselementen ein Fehlsignal, welches dem Nutzsignal überlagert ist und die Messung der Fadenspannung massgeblich verfälschen kann. As detailed in EP 0 744 602 A1 mentioned at the outset is written (see e.g. the summary), is written by the friction of the deflected at the deflection point of the sensor Fadens generates heat when coupled into the membrane of the Sensor can lead to thermal expansion of the membrane. This thermal expansion creates in the strain gauges a false signal, which is superimposed on the useful signal and Measurement of the thread tension can significantly falsify.

Um diese durch die Reibungswärme verursachte Beeinflussung der Messung zu kompensieren, wird in der Druckschrift vorge schlagen, die mit der Messbrücke bestückte Membran in einem besonders geformten Körper (6) aus einem elastischen Mate rial, z. B. Silikongummi, zu haltern. Durch die elastische, schwingungsdämpfende und freitragende Lagerung der Membran in dem elastischen Körper (6) soll der Einfluss der Reibungs wärme auf die Messung weitgehend aufgehoben werden (Spalte 3, Zeilen 47 bis 55). Kern der bekannten Lösung des Wärmepro blems ist also nicht, die Einkopplung der Reibungswärme in die Membran zu verhindern, sondern durch eine spezielle Lage rung der Membran die Verspannung der erwärmten Membran mess technisch zu neutralisieren.In order to compensate for this influencing the measurement caused by the frictional heat, the document proposes that the membrane equipped with the measuring bridge in a specially shaped body ( 6 ) made of an elastic material, e.g. B. silicone rubber to hold. The elastic, vibration-damping and self-supporting mounting of the membrane in the elastic body ( 6 ) largely eliminates the influence of the frictional heat on the measurement (column 3, lines 47 to 55). The core of the known solution to the heat problem is therefore not to prevent the coupling of the frictional heat into the membrane, but to technically neutralize the tension of the heated membrane by means of a special position of the membrane.

Hierdurch ergeben sich jedoch massive Nachteile anderer Art: Durch die Lagerung der Membran in dem gummielastischen Körper (6) und die Einleitung der Fadenspannungs-Kraft in die Mem bran über den gummielastischen Körper (6) koppelt die Membran mechanisch stark an den Körper (6) an. Hierdurch wird einer seits die schwingende Masse massiv erhöht; andererseits er gibt sich eine Schwingungsdämpfung (S. 3, Zeile 50) und der elastische Körper (6) bildet selbst ein schwingungsfähiges System, dessen Eigenschwingungen sich den zu messenden Fa denspannungsfrequenzen stören überlagern. All dies führt dazu, dass das Messystem für die Messung höherer Fadenspan nungsfrequenzen - wie sie durch den anmeldungsgemässen Sensor ermöglicht werden soll - vollkommen ungeeignet ist.However, this results in massive disadvantages of a different kind: Due to the storage of the membrane in the rubber-elastic body ( 6 ) and the introduction of the thread tension force into the membrane through the rubber-elastic body ( 6 ), the membrane mechanically couples strongly to the body ( 6 ) on. As a result, the vibrating mass is massively increased on the one hand; on the other hand, it gives itself a vibration damping (p. 3, line 50) and the elastic body ( 6 ) itself forms a system capable of oscillation, the natural vibrations of which interfere with the voltage stress frequencies to be measured. All of this means that the measuring system is completely unsuitable for measuring higher thread tension frequencies, as is to be made possible by the sensor according to the application.

PRESENTATION OF THE INVENTION

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Fadenspannungssen sor zu schaffen, der diese Schwierigkeiten überwindet und den Einfluss der Reibungswärme auf die Messung eliminiert. It is therefore an object of the invention to provide a thread tension to create security that overcomes these difficulties and that Influence of frictional heat on the measurement eliminated.

Die Aufgabe wird bei einem Fadenspannungssensor der eingangs genannten Art durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The task is the beginning of a thread tension sensor mentioned type by the entirety of the features of the claim 1 solved.

Anders als bei Lösungen, bei denen die Kraftmesseinrichtung thermostatisch auf einer konstanten Arbeitstemperatur gehal ten oder Temperaturdriften elektronisch oder rechnerisch kom pensiert werden, wird durch die erfindungsgemässen Entkopp lungsmittel sichergestellt, dass die Reibungswärme gar nicht erst bis zur Kraftmesseinrichtung gelangt und dort auch nicht zu einer Drift in der Messung führen kann. Hierdurch ergibt sich ein besonders einfacher und robuster Aufbau der Mess- und Auswerteeinrichtungen.Unlike solutions in which the force measuring device thermostatically at a constant working temperature temperature or temperature drifts electronically or arithmetically are pensiert, by the decoupling according to the invention means that the frictional heat is not at all only reaches the force measuring device and not there either can lead to a drift in the measurement. This gives a particularly simple and robust structure of the measurement and evaluation devices.

Gemäss einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel umfassen die Entkopplungsmittel ein starres, stabförmiges Kraftüber tragungselement aus einem thermisch schlecht leitenden Mate rial, ist das Kraftübertragungselement als eigenständiges, von der Kraftmesseinrichtung unabhängiges Element ausgebil det, ist das Kraftübertragungselement innerhalb des Faden spannungssensors quer zur Faden beweglich gelagert, sind Füh rungsmittel vorgesehen, welche das Kraftübertragungselement in seiner Bewegung quer zum Faden führen, umfassen die Füh rungsmittel wenigstens ein in einer Ebene quer zum Kraftüber tragungselement liegendes, membranförmiges Führungselement, welches randseitig gelagert ist, und durch welches das Kraftübertragungslement in der Mitte hindurchgeführt und ge lagert ist. Durch das starre, thermisch schlecht leitende Kraftübertragungselement können Kräfte zur Kraftmesseinrich tung übertragen werden, ohne dass die durch Fadenreibung er zeugte Wärme in die Messeinrichtung gelangt. Das membranför mige Führungselement hält und führt das Kraftübertragungsele ment und bietet zugleich der darunterliegenden Kraftmessein richtung Schutz gegen Staub, Feuchtigkeit und andere Um welteinflüsse. Darüber hinaus wird durch diese Art der gleit- und reibungsfreien Führung sichergestellt, dass die Führung durch Staub und dgl. nicht beeinträchtigt werden kann.According to a first preferred embodiment the decoupling means transmit a rigid, rod-shaped force support element made of a thermally poorly conductive mate rial, is the power transmission element as an independent, element independent of the force measuring device det, the power transmission element is within the thread tension sensors are mounted movably across the thread provided means, which the power transmission element in its movement across the thread include the feet means at least one in a plane across the force supporting element lying, membrane-shaped guide element, which is mounted on the edge, and through which the Power transmission element passed in the middle and ge is stored. Due to the rigid, thermally poorly conductive Force transmission element can force to Kraftmesseinrich tion can be transmitted without the thread friction generated heat reaches the measuring device. The membrane support The guide element holds and guides the power transmission element ment and at the same time offers the underlying force measurement direction Protection against dust, moisture and other Um world influences. In addition, this type of sliding and smooth leadership ensures that leadership can not be affected by dust and the like.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäs sen Fadenspannungssensors ist dadurch gekennzeichnet, dass am einen Ende des Kraftübertragungselementes ein Fadenumlen kungselement angeordnet ist, über welches der Faden umgelenkt wird, und welches die vom Faden am Umlenkungspunkt ausgeübte Querkraft in das Kraftübertragungselement einleitet, und dass die Kraftmesseinrichtung durch das andere Ende des Kraftübertragungselementes mit der zu messenden Kraft be aufschlagt wird. Durch die Trennung von Kraftübertragungs element und Fadenumlenkungselement wird es möglich, beide Elemente jeweils optimal an ihre Funktion anzupassen, wobei das Fadenumlenkungselement vor allem abriebfest und hitzebe ständig sein muss, während das Kraftübertragungselement vor allem mechanisch starr und thermisch schlecht leitend sein sollte.Another preferred embodiment of the invention Sen thread tension sensor is characterized in that on one end of the power transmission element a thread deflection Kungselement is arranged, via which the thread is deflected and which is the one exerted by the thread at the deflection point Introduces transverse force in the power transmission element, and that the force measuring device through the other end of the Power transmission element with the force to be measured is opened. By separating power transmission element and thread deflecting element it becomes possible to both Elements to optimally adapt to their function, whereby the thread deflecting element above all abrasion-resistant and heat-resistant must be constant while the power transmission element in front everything be mechanically rigid and thermally poorly conductive should.

In einer ersten bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführungs form ist das Fadenumlenkungselement als quer zum Faden lie gendes Röhrchen ausgebildet. Die Röhrchenform erlaubt auf grund der runden Form sanftes Umlenken des Fadens. Zugleich kann durch das Röhrchen Luft zirkulieren und die Reibungs wärme abführen.In a first preferred development of this embodiment form is the thread deflection element as lying crosswise to the thread tube formed. The tube shape allows on due to the round shape, the thread is gently deflected. At the same time can circulate air through the tube and the friction dissipate heat.

In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform weist das Fa denumlenkungselement eine quer zum Faden liegende Kante auf. Durch eine solche Kante erfolgt die Umlenkung des Fadens we niger sanft als im Falle des Röhrchens, jedoch ergibt sich eine höhere Ortsauflösung bei der Messung von Unregelmässig keiten des Fadens. In a second preferred embodiment, the company denumlenkungselement an edge transverse to the thread. Such an edge deflects the thread we less gentle than in the case of the tube, but results a higher spatial resolution when measuring irregular threads of the thread.

Eine andere bevorzugte Ausführungsform des Fadenspannungssen sors nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungselement, die Kraftmesseinrichtung und die Führungsmittel in einem nach oben offenen Gehäuse unterge bracht sind, und dass das wenigstens eine membranförmige Füh rungselement das Gehäuse nach oben hin abschliesst. Hierdurch wird ein maximaler Schutz des Sensors gegen schädliche Um welteinflüsse erreicht.Another preferred embodiment of the thread tensioning Sors according to the invention is characterized in that the Force transmission element, the force measuring device and the Guide means in a housing open at the top are brought, and that at least one membrane-shaped guide tion element closes the housing towards the top. Hereby is a maximum protection of the sensor against harmful order world influences reached.

Um eine sichere Führung des Fadens über das Fadenumlenkungse lement zu erreichen, sind gemäss einer bevorzugten Weiterbil dung dieser Ausführungsform zur Seitenführung des Fadens in Fadenrichtung auf gegenüberliegenden Seiten des Umlenkungs punktes Mittel zur seitlichen Führung des Fadens vorgesehen, sind diese Führungsmittel am Gehäuse angebracht, und umfassen die Führungsmittel zwei Führungsschlitze in den Wänden des Gehäuses umfassen.For a safe guidance of the thread over the thread deflection element are to be reached according to a preferred development extension of this embodiment for lateral guidance of the thread in Thread direction on opposite sides of the deflection point means provided for lateral guidance of the thread, these guide means are attached to the housing and include the guide means two guide slots in the walls of the Include housing.

Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen An sprüchen. Further embodiments result from the dependent An sayings.

BRIEF EXPLANATION OF THE FIGURES

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie len im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigenIn the following, the invention is intended to be based on exemplary embodiments len are explained in connection with the drawing. Show it

Fig. 1 in schematisierter Darstellung im Längsschnitt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für einen Fa denspannungssensor nach der Erfindung mit röhrchenförmigem Fadenumlenkungselement; Figure 1 is a schematic representation in longitudinal section of a preferred embodiment of a Fa denspannungssensor according to the invention with a tubular thread deflection element.

Fig. 2 im Ausschnitt ein zu Fig. 1 alternatives Fadenum lenkungselement mit Kante; Fig. 2 in a detail of an alternative to FIG 1 steering element with edge.

Fig. 3 einen zu Fig. 1 alternativen Sensor, bei welchem das zweite (untere) Führungselement direkt auf dem Kraftaufnehmer angeordnet ist; und . Fig. 3 shows an alternative to Figure 1 sensor, wherein the second (lower) guide element is arranged directly on the load cell; and

Fig. 4 in der Seitenansicht einen der Führungsschlitze des Sensors nach Fig. 1 mit abriebfestem Keramik einsatz. Fig. 4 in side view of one of the guide slots of the sensor of FIG. 1 with abrasion-resistant ceramic insert.

WAYS OF CARRYING OUT THE INVENTION

In Fig. 1 ist in schematisierter Darstellung im Längsschnitt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für einen Fadenspannungs sensor nach der Erfindung mit röhrchenförmigem Fadenumlen kungselement wiedergegeben. Der Fadenspannungssensor 1 ist in einem (beispielsweise rechteckigen) nach oben offenen Gehäuse 2 untergebracht, welches beispielsweise aus Metall, insbeson dere Aluminium, oder Kunststoff bestehen kann. Innerhalb des Gehäuses 2 ist zur Messung der Fadenspannung bzw. der Kraft eine Kraftmesseinrichtung in Form eines Kraftaufnehmers 19 untergebracht. Dar Kraftaufnehmer 19 ist vorzugsweise eine massive keramische Platte, die im Mittelbereich in eine dünne Membran 20 übergeht. Auf (unteren) Oberfläche der Membran 20 ist eine piezoresistiv arbeitende Messbrücke 21 angebracht, mit deren Hilfe die Dehnungen gemessen werden können, die bei einer Durchbiegung der Membran 20 entstehen. Die Messbrücke 21 ist über Messleitungen 22 mit einer unterhalb des Kraftaufnehmers 9 im Gehäuse 2 angeordneten Messelektronik 23 verbunden. Das in der Messelektronik 23 aufbereitete Messignal wird über Anschlussleitungen 24 durch eine Durch führung 8 im Boden des Gehäuses 2 nach aussen geführt. Der Kraftaufnehmer 19 sitzt spannungsfrei in entsprechenden Nuten in den Gehäusewänden 3, 4.In Fig. 1 is a schematic representation in longitudinal section of a preferred embodiment for a thread tension sensor according to the invention with a tubular thread deflection element is shown. The thread tension sensor 1 is accommodated in a (for example rectangular) housing 2 which is open at the top and which can be made of metal, in particular aluminum, or plastic, for example. A force measuring device in the form of a force transducer 19 is accommodated within the housing 2 for measuring the thread tension or the force. The force transducer 19 is preferably a solid ceramic plate which merges into a thin membrane 20 in the central region. On the (lower) surface of the membrane 20 , a piezoresistive measuring bridge 21 is attached, with the aid of which the strains which arise when the membrane 20 is bent can be measured. The measuring bridge 21 is connected via measuring lines 22 to measuring electronics 23 arranged below the force transducer 9 in the housing 2 . The measurement signal processed in the measuring electronics 23 is led to the outside via connecting lines 24 through a lead-through 8 in the bottom of the housing 2 . The force transducer 19 is seated in corresponding grooves in the housing walls 3 , 4 without tension.

Oberhalb des Kraftaufnehmers 19 ist im Gehäuse 2 ein separa tes, stabförmiges Kraftübertragungselement 11 senkrecht ste hend angeordnet. Mit seiner unteren, abgerundeten Spitze 14 steht das Kraftübertragungselement 11 in der Mitte auf der Membran 20 des Kraftaufnehmers 19 auf. An seinem oberen Ende trägt das Kraftübertragungselement 11 ein quer liegendes, röhrchenförmiges Fadenumlenkungselement 10, über welches der Faden 9 geführt wird, dessen Spannung gemessen werden soll. Das Fadenumlenkungselement ist aus einem abriebfesten und hitzebeständigen Material, vorzugsweise einer Aluminiumoxid keramik. Der Faden 9 wird direkt an einem Umlenkungspunkt 25 am Fadenumlenkungselement 10 um einen Winkel nach unten umge lenkt, der vorzugsweise kleiner oder etwa gleich 20° ist. Be dingt durch die Umlenkung übt der unter Spannung stehende Fa den 9 quer zum Faden 9 eine nach unten gerichtete Kraft auf das Kraftübertragungselement 11 aus, die von dem Kraftüber tragungselement 11 auf die Membran 20 des Kraftaufnehmers 19 übertragen wird. Das Kraftübertragungselement 11 ist dazu in senkrechter Richtung beweglich innerhalb des Gehäuses aufge hängt und geführt. Die Befestigung und Führung erfolgt durch zwei übereinander in einem Abstand angeordnete membranförmige Führungselemente 15 und 17.Above the force transducer 19 , a separate rod-shaped force transmission element 11 is arranged vertically in the housing 2 . With its lower, rounded tip 14 , the force transmission element 11 stands in the middle on the membrane 20 of the force transducer 19 . At its upper end, the force transmission element 11 carries a transverse, tubular thread deflection element 10 , over which the thread 9 is guided, the tension of which is to be measured. The thread deflection element is made of an abrasion-resistant and heat-resistant material, preferably an aluminum oxide ceramic. The thread 9 is deflected directly at a deflection point 25 on the thread deflection element 10 by an angle which is preferably less than or approximately equal to 20 °. Be dingt by the deflection exerts the under tension Fa 9 transverse to the thread 9, a downward force on the force transmission element 11, which tragungselement of the power transmission is transmitted to the diaphragm 20 of the force transducer 19. 11 The power transmission element 11 is movable and guided in the vertical direction up within the housing. The fastening and guiding is carried out by means of two membrane-shaped guiding elements 15 and 17 arranged one above the other at a distance.

Die Führungselemente 15, 17 sind randseitig in entsprechende Nuten in den Gehäusewänden 3, 4 eingeschoben und gelagert. Die Führungselemente 15, 17 weisen in der Mitte jeweils Durchgangslöcher 16 bzw. 18 auf, durch welche das stabförmige Kraftübertragungselement 11 hindurchgesteckt ist. Entspre chende Einschnürungen 12, 13 im Kraftübertragungselement 11 sorgen dafür, dass das Kraftübertragungselement 11 in den Führungselementen 15, 17 beim Durchschieben in einer bestimm ten Position einrastet und fixiert ist. Die membranförmigen Führungselemente 15, 17 können sich in der Mitte mehr oder weniger stark durchbiegen. Das Kraftübertragungselement 11 bewegt sich dann entsprechend auf- oder abwärts. Die Verwen dung von zwei übereinander angeordneten Führungselementen stellt sicher, dass sich das Kraftübertragungselement 11 nicht seitwärts sondern nur in senkrechter Richtung bewegen kann. Dadurch wird eine eindeutig definierte Einleitung der Kraft in die Membran 20 des Kraftaufnehmers 19 erreicht.The guide elements 15 , 17 are inserted and supported at the edges in corresponding grooves in the housing walls 3 , 4 . The guide elements 15 , 17 each have through holes 16 and 18 in the middle, through which the rod-shaped force transmission element 11 is inserted. Entspre sponding constrictions 12, 13 in the power transmission member 11 ensure that the force transmitting element 11 in the guide members 15, 17 engages when being pushed in a limited hours th position and is fixed. The membrane-shaped guide elements 15 , 17 can bend more or less strongly in the middle. The force transmission element 11 then moves up or down accordingly. The use of two guide elements arranged one above the other ensures that the force transmission element 11 cannot move sideways but only in the vertical direction. A clearly defined introduction of the force into the membrane 20 of the force transducer 19 is thereby achieved.

Wenn der Faden 9 mit hoher Geschwindigkeit über das Fadenum lenkungselement 10 läuft, können aufgrund der Reibung lokal hohe Temperaturen entstehen. Befände sich das Fadenumlenkungselement 10 in unmittelbarer Nähe des Kraft aufnehmers 19, könnte die piezoresistive Messbrücke 21, wel che typischerweise bei derartigen Kraftaufnehmern verwendet wird, durch die erhöhten Temperaturen stark verstimmt werden, so dass brauchbare Messungen wegen der unzulässigen Null punktdrift unmöglich wären. Der gleiche unerwünschte Effekt könnte auch auftreten, wenn ein Kraftübertragungselement da zwischengeschaltet wäre, das Kraftübertragungselement aber thermisch gut leitend (z. B. aus Metall) wäre. Das stabförmige Kraftübertragungselement 11 muss daher aus einem thermisch schlecht leitenden Material sein. Gleichzeitig sollte das Kraftübertragungselement 11 aber auch eine kleine Masse haben und einen möglichst hohen Elastizitätsmodul aufweisen (starr sein), um hohe Frequenzen im Kraftverlauf, die üblicherweise aus lokalen Veränderungen in der Beschaffenheit des Fadens 9 resultieren, übertragen und damit messen zu körnen. Aus den o. g. Gründen wird daher vorzugsweise ein leichtes und hartes Kunststoffmaterial wie z. B. ein Polyamid als Werkstoff für das Kraftübertragungselement 11 gewählt. Auch ein Hartschaum oder keramische Materialien oder Kombinationen aus diesen Ma terialien können mit Erfolg als Werkstoff verwendet werden. Die Distanz zwischen dem Fadenumlenkungselement 10 und dem Kraftaufnehmer 19 muss zur thermischen Entkopplung genügend gross sein. Sie beträgt zweckmässigerweise mehrere Millimeter und ist in dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel grösser als 6 mm.If the thread 9 runs at high speed over the thread guide element 10 , locally high temperatures can arise due to the friction. If the thread deflection element 10 were in the immediate vicinity of the force transducer 19 , the piezoresistive measuring bridge 21 , which is typically used in such force transducers, could be detuned by the elevated temperatures, so that useful measurements would be impossible because of the impermissible zero point drift. The same undesirable effect could also occur if a force transmission element were interposed there, but the force transmission element was thermally well conductive (e.g. made of metal). The rod-shaped force transmission element 11 must therefore be made of a thermally poorly conductive material. At the same time, however, the force transmission element 11 should also have a small mass and have the highest possible modulus of elasticity (be rigid) in order to be able to transmit and thus measure high frequencies in the force curve, which usually result from local changes in the nature of the thread 9 . For the above reasons, a light and hard plastic material such as. B. selected a polyamide as the material for the power transmission element 11 . A rigid foam or ceramic materials or combinations of these materials can also be used successfully as a material. The distance between the thread deflection element 10 and the force transducer 19 must be large enough for thermal decoupling. It is expediently several millimeters and is larger than 6 mm in the example shown in FIG. 1.

Die Führungselemente 15, 17 stellen sicher, dass das Kraftübertragungselement 11 durch die in Fadenrichtung wir kenden Reibungskräfte nicht gekippt werden kann, sondern nur eine senkrechte Bewegung ausführen kann. Der Weg, um den sich das Kraftübertragungselement 11 bewegen muss, ist sehr klein und wird von der Einfederung der Membran 20 des Kraftaufneh mers 19 bestimmt. Eine Gleitführung des Kraftübertragungsele ments (z. B. in einer senkrecht stehenden Gleithülse) würde Reibungskräfte in Längsrichtung des Kraftübertragungselemen tes 11 hervorrufen, wodurch eine unzulässige Hysterese im Ausgangssignal des Sensors verursacht würde. Aus diesen Grün den wird bevorzugt eine elastische Führung durch eine oder mehrere membranförmige Führungselemente 15, 17 bevorzugt. Diese Membranen (15, 17) sind steif in Fadenlaufrichtung und sehr weich in der Kraftübertragungsrichtung. Ein weiterer entscheidender Vorteil dieser Membranen 15, 17 ist, dass sie neben der Führungs- auch gleichzeitig eine Dichtungsfunktion wahrnehmen. Gerade das obere Führungselement 15 schliesst das Gehäuse 2 nach oben hin ab. Staub und Flüssigkeiten oder Feuchtigkeit können so nicht in das Gehäuse 2 eindringen. Auf diese Weise ist eine einwandfreie Funktion des Sensors auch in rauher Industrieumgebung gewährleistet. Die membranförmi gen Führungselemente 15, 17 können aus Gummi, Silikonkaut schuk oder ähnlichen Werkstoffen hergestellt werden und ggf. auch durch Gewebe- oder Fasereinlagen verstärkt sein. Auch eine Ausführung aus Metall ist möglich, ebenso wie aus Kombi nationen der o. g. Materialien.The guide elements 15 , 17 ensure that the force transmission element 11 cannot be tilted by the frictional forces acting in the thread direction, but can only perform a vertical movement. The path by which the force transmission element 11 has to move is very small and is determined by the deflection of the membrane 20 of the force transducer 19 . Sliding the force transmission element (e.g. in a vertical sliding sleeve) would cause frictional forces in the longitudinal direction of the force transmission element 11 , which would cause an impermissible hysteresis in the output signal of the sensor. For these reasons, elastic guidance through one or more membrane-shaped guide elements 15 , 17 is preferred. These membranes ( 15 , 17 ) are stiff in the thread running direction and very soft in the direction of force transmission. Another decisive advantage of these membranes 15 , 17 is that they also perform a sealing function in addition to the guiding function. The upper guide element 15 closes the housing 2 from the top. Dust and liquids or moisture cannot penetrate into the housing 2 . This ensures that the sensor functions properly even in harsh industrial environments. The membranformi gene guide elements 15 , 17 can be made of rubber, silicone rubber or similar materials and may also be reinforced by fabric or fiber inlays. A metal version is also possible, as well as combinations of the above materials.

Das röhrchenförmige Fadenumlenkungselement 10 gibt dem umge lenkten Faden 9 keinerlei seitlichen Halt. Um den Faden 9 de finiert über das Fadenumlenkungselement 10 führen zu können, sind in Fadenrichtung vor und hinter dem Umlenkungspunkt 25 Führungsschlitze 6 und 7 in den Gehäusewänden 3, 4 eingelas sen, durch welche der Faden 9 läuft und seitlich geführt wird. Ist das Gehäuse 2 aus einem Metall, ist es zweckmässig, zur Vermeidung von Abrieb und einer Beschädigung des Fadens 9 im Bereich der Führungsschlitze 6 bzw. 7 geschlitzte Keramik einsätze 28 (mit vorzugsweise abgerundeten Kanten) vorzuse hen, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist.The tubular thread deflection element 10 does not give the deflected thread 9 any lateral support. In order to be able to guide the thread 9 via the thread deflection element 10 , 25 guide slots 6 and 7 in the housing walls 3 , 4 are inserted in the thread direction before and after the deflection point 25 , through which the thread 9 runs and is guided laterally. The housing 2 is made of a metal, it is expedient to avoid abrasion and damage to the thread inserts 9 slotted in the region of the guide slots 6 and 7 Ceramic 28 vorzuse (preferably with rounded edges) hen, as shown in Fig. 4 is.

Das röhrchenförmige Fadenumlenkungselement der Fig. 4 hat der Vorteil, dass der Faden 9 sehr "weich" umgelenkt wird, weil sich die Umlenkung über einen längeren Abschnitt des Aussen umfangs erstreckt. Gleichzeitig kann das Element durch die hindurchtretende Luft zusätzlich gekühlt werden. Die "weiche" Umlenkung hat jedoch zur Folge, dass bei der Kraftmessung über einen längeren Fadenabschnitt gemittelt wird. Weist der Faden 9 beispielsweise sehr kurz aufeinanderfolgende Dicke schwankungen auf, werden diese Dickeschwankungen herausgemit telt und können durch den Sensor nicht diskriminiert werden. Ist eine solche Diskriminierung wünschenswert, ist es zweck mässig, gemäss Fig. 2 ein Fadenumlenkungselement 26 zu ver wenden, welches eine quer zum Faden 9 liegende (nur leicht gerundete) Kante aufweist. Hierdurch wir eine sehr feine örtliche Auflösung in den Fadeneigenschaften erreicht, die sich entsprechend der Fadenlaufgeschwindigkeit in hohen Fre quenzen des Messignals bemerkbar macht.The tubular thread deflection element of FIG. 4 has the advantage that the thread 9 is deflected very "softly" because the deflection extends over a longer section of the outside. At the same time, the element can be additionally cooled by the air passing through it. However, the "soft" deflection means that the force is measured over a longer section of thread. If the thread 9 has fluctuations in thickness, for example, in very short succession, these thickness fluctuations are measured out and cannot be discriminated by the sensor. If such discrimination is desirable, it is expedient to use a thread deflecting element 26 according to FIG. 2, which has an edge (only slightly rounded) lying transverse to the thread 9 . As a result, a very fine local resolution in the thread properties is achieved, which is noticeable in high frequencies of the measurement signal in accordance with the thread running speed.

Wird gemäss Fig. 3 zur Führung (und Abdichtung) nur ein mem branförmiges Führungselement 15 verwendet, müssen andere zu sätzliche Führungsmittel eingesetzt werden. Dies kann bei spielsweise ein ringförmiges Führungselement 27 sein, welches direkt auf dem Kraftaufnehmer 19 befestigt ist, und das Kraftübertragungselement 11 im Bereich unmittelbar über der Membran 20 führt. Das Führungselement 27 muss dabei so ausge bildet und befestigt werden, dass die Beweglichkeit der Mem bran 20 nicht beeinträchtigt wird.If only one membrane-shaped guide element 15 is used for guidance (and sealing) according to FIG. 3, other additional guide means must be used. This can be, for example, an annular guide element 27 which is attached directly to the force transducer 19 and which guides the force transmission element 11 in the area directly above the membrane 20 . The guide member 27 must be formed and attached so that the mobility of the membrane 20 is not affected.

Reference list

11

Fadenspannungssensor
Thread tension sensor

22nd

Gehäuse
casing

33rd

, ,

44th

Gehäusewand
Housing wall

55

Innenraum (Gehäuse)
Interior (housing)

66

, ,

77

Führungsschlitz
Guide slot

88th

Durchführung
execution

99

Faden
thread

1010th

, ,

2626

Fadenumlenkungselement
Thread deflection element

1111

Kraftübertragungselement
Power transmission element

1212th

, ,

1313

Einschnürung
Constriction

1414

Spitze (Kraftübertragungselement)
Tip (power transmission element)

1515

, ,

1717th

Führungselement (membranförmig)
Guide element (membrane-shaped)

1616

, ,

1818th

Durchgangsloch
Through hole

1919th

Kraftaufnehmer
Load cell

2020th

Membran
membrane

2121

Messbrücke
Measuring bridge

2222

Messleitung
Measurement line

2323

Messelektronik
Measuring electronics

2424th

Anschlussleitung
Connecting cable

2525th

Umlenkungspunkt
Redirection point

2727

Führungselement
Guide element

2828

Keramikeinsatz
Ceramic insert

Claims

1. Thread tension sensor ( 1 ), in which the thread ( 9 ) under tension deflects at a deflection point ( 25 ) and which acts on the deflection point ( 25 ) transversely to the thread ( 9 ) in a force measuring device ( 19 , 20 , 21 ) is passed and measured there, the Kraftmesseinrich device having a plate-shaped force transducer ( 19 ), the central area of which is designed as a membrane ( 20 ) and carries a measuring bridge ( 21 ) responsive to expansion of the membrane ( 29 ), and which Measuring transverse force of the thread ( 9 ) is introduced into the membrane ( 20 ) of the force transducer ( 19 ), as characterized in that means ( 10 , 11 ) for thermal between the deflection point ( 25 ) and the force measuring device ( 19 , 20 , 21 ) Decoupling of the deflection point ( 25 ) and the force measuring device ( 19 , 20 , 21 ) are provided.

2. Thread tension sensor according to claim 1, characterized in that the means for thermal decoupling ( 10 , 11 ) comprise a rigid, rod-shaped force transmission element ( 11 ) made of a thermally poorly conductive material.

3. Thread tension sensor according to claim 2, characterized in that the force transmission element ( 11 ) consists of a plastic.

4. Thread tension sensor according to claim 3, characterized indicates that the plastic is a polyamide.

5. Thread tension sensor according to claim 2, characterized in that the force transmission element ( 11 ) consists of a ceramic.

6. Thread tension sensor according to claim 2, characterized in that the force transmission element ( 11 ) consists of a rigid foam.

7. Thread tension sensor according to one of claims 2 to 6, characterized in that at one end of the force transmission element ( 11 ) a thread deflection element ( 10 , 26 ) is arranged, via which the thread ( 9 ) is deflected, and which of the thread ( 9 ) at the deflection point applied transverse force into the force transmission element ( 11 ), and that the force measuring device ( 19 , 20 , 21 ) is acted upon by the other end of the force transmission element ( 11 ) with the force to be measured.

8. Thread tension sensor according to claim 7, characterized in that the thread deflection element ( 10 , 26 ) consists of an abrasion-resistant material.

9. Thread tension sensor according to claim 8, characterized records that the abrasion resistant material is an aluminum oxide is ceramic.

10. Thread tension sensor according to claim 8, characterized in that the thread deflection element ( 10 ) is designed as a transverse to the thread ( 9 ) tube.

11. Thread tension sensor according to claim 8, characterized in that the thread deflection element ( 26 ) has an edge lying transversely to the thread ( 9 ).

12. Thread tension sensor according to one of claims 3 to 10, characterized in that the force transmission element ( 11 ) is designed as an independent element from which the force measuring device ( 19 , 20 , 21 ) is independent, that the force transmission element ( 11 ) within the thread tension sensor ( is transversely movably mounted to the thread (9) 1), and that are provided guide means (15, 17, 27) which guide the force transmitting member (11) in its movement transversely to the Fa (9).

13. Thread tension sensor according to claim 11, characterized in that the guide means ( 15 , 17 , 27 ) comprise at least one in a plane transverse to the force transmission element ( 11 ) lying, membrane-shaped guide element ( 15 ) which is mounted on the edge side, and through which the Power transmission element ( 11 ) is passed through and supported in the middle.

14. Thread tension sensor according to claim 13, characterized in that the guide means comprise two membrane-shaped guide elements ( 15 , 17 ), which lie in two superimposed, spaced from one another and oriented transversely to the force transmission element ( 11 ), the guide elements ( 15 , 17 ) are mounted on the edge, and in the middle of the guide elements ( 15 , 17 ) the force transmission element ( 11 ) is guided and supported.

15. Thread tension sensor according to one of claims 12 to 14, characterized in that the force transmission element ( 11 ) with its end facing away from the thread ( 9 ) rests on the membrane ( 20 ) of the force transducer ( 19 ).

16. Thread tension sensor according to one of claims 13 or 14, characterized in that the force transmission element ( 11 ), the force measuring device ( 19 , 20 , 21 ) and the guide means ( 15 , 17 , 27 ) in an upwardly open housing ( 2 ) are housed, and that the at least one membran-shaped guide element ( 15 ) closes the housing ( 2 ) towards the top.

17. Thread tension sensor according to claim 16, characterized in that the force measuring device ( 19 , 20 , 21 ) is connected to a measuring electronics ( 23 ), and that the measuring electronics ( 23 ) is also housed in the housing ( 2 ).

18. Thread tension sensor according to claim 16, characterized in that on the housing ( 2 ) for lateral guidance of the thread ( 9 ) in the thread direction on the opposite side of the deflection point ( 25 ) means ( 6 , 7 ) for lateral guidance of the thread ( 9 ) are provided.

19. Thread tension sensor according to claim 18, characterized in that the guide means comprise two guide slots ( 6 , 7 ) in the walls ( 3 , 4 ) of the housing ( 2 ).

20. Thread tension sensor according to one of claims 18 or 19, characterized in that the guide means ( 6 , 7 ) are equipped with an abrasion-resistant ceramic insert ( 28 ).