CH671829A5 - Continuous wire tension measuring device - has spring steel plate with movable section deflected by applied wire tension - Google Patents

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CH671829A5
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CH
Switzerland
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wire tension
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CH8386A
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Andre Zumstein
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Schweizerische Viscose
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Description


  
 



   BESCHREIBUNG



   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kraftmessung mittels einer Messfeder als Messelement, sowie eine Vorrichtung und deren Verwendung.



   Zur Messung und kontinuierlichen Überwachung der Fadenzugkraft am laufenden Faden sind mechanische, optische und optomechanische Verfahren bekannt (Chemiefasern/Textilindustrie 35 (1985) S. 779). Mechanische Verfahren sind in der Regel zu träge, um Abweichungen bei der kontinuierlichen Überwachung eines schnellaufenden Fadens zu registrieren. Optische Verfahren sind in ihrer Anzeige sehr schnell, haben jedoch den grossen Nachteil, dass sie sehr schmutzempfindlich sind. Dadurch muss eine Lichtquelle laufend nachgesteuert werden, bis die Grenze der Verschmutzung des optischen Messkopfes überschritten ist und jede Regelung aufhört.



   Bei allen bekannten Geräten muss ausserdem eine Nachjustierung des Nullpunktes vorgenommen werden, was meist mittels Justierschrauben erfolgt.



   Ein weiterer Nachteil der bekannten Messgeber ist darin zu sehen, dass beispielsweise bei Messgeber im Bereich unter 100 cN maximal auftretende Spannungsspitzen bereits zu Überlastschäden mit teuren Reparaturen führen.



   Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur raschen und kontinuierlichen Messung von Spannungsspitzen, die bei einem laufenden Faden auftreten, zu schaffen.



   Eine weitere Aufgabe ist es, ein Messgerät zu Durchführung des Verfahrens zur Verfügung zu stellen, welches präzise, messgenau, einfach und wirtschaftlich herzustellen ist.



   Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Messung einer Kraft über die Durchbiegung einer Messfeder induktiv erfolgt.



   Die Vorteile des erfindungsgemässen Messverfahrens gegenüber bekannten Verfahren sind darin zu sehen, dass eine sehr einfache Messgeberkonstruktion mit einer hohen Eigenfrequenz gefunden wurde und dass Überlastungen, wie sie bei Messungen auftreten, nicht zur Zerstörung des Messgebers führen.



   Gemäss Anspruch 2 besteht die Messfeder aus einer spannungsfreien Federstahlplatte. Diese ist so gestaltet, dass eine hohe Eigenfrequenz erzielt wird. Die spannungsfreie Federstahlplatte hat den Vorteil, dass sie praktisch hysteresefrei und unzerstörbar ist. Durch die Hysteresefreiheit ist die Messung reproduzierbar, ohne dass der Nullpunkt verschoben wird.



   Es ist zweckmässig, die Federstahlplatte, gemäss Anspruch 3, aus einem axialsymmetrischen bewegbaren Masseteil und einem axialsymmetrischen fixierbaren Masseteil zu fertigen.



  Die Gestaltung des beweglichen Masseteils ist derart, dass ein Masseausgleich gewährleistet ist, so dass bei einer Bewegung des Messgebers im Raum keine Nullpunktabweichung erfolgt. Die Herstellung der Feder ist einfach und wirtschaftlich.



   Gemäss Anspruch 4 sind innere Aussparungen im fixierbaren Masseteil angebracht. Diese Aussparungen dienen zur Bildung eines senkrecht zur Bildebene bewegbaren Drehgelenkes im Bereich der vier Aussparungen. Die äusseren Aussparungen sind zur Befestigung am Messgeber vorgesehen.



   Die Federstahlplatte ist auf minimale Masse bei maximaler Steifheit der bewegbaren Teile ausgelegt. Um einen infolge der Durchbiegung der beweglichen Teile der Messfeder unter dem Schwerefeld entstehenden Nullpunktfehler beim Umdrehen des Messgebers um 180 Grad zu vermeiden, ist es zweckmässig, gemäss Anspruch 5, am Ende des bewegbaren Masseteils der Federstahlplatte eine Zusatzmasse zur Erfassung der Bewegung unter der Fadenzugkraft anzubringen. Die Gestaltung der Konturen des beweglichen Teiles kann so gewählt werden, dass ein Nullpunktfehler gerade kompensiert wird.



   Die Federstahlplatte ist, gemäss Anspruch 6, bevorzugt bei hohen Fadengeschwindigkeiten mit schnell wechselnden Spannunsspitzen für einen Messbereich von 10 bis 500 cN, insbesondere von 10 bis 100 cN und besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis 20 cN geeignet. Für diese Messbereiche ist es zweckmässig, die Dicke der Federstahlplatte im Bereich von 0,5 bis 1,5 mm zu wählen. Das hat den Vorteil, dass für kleine Messbereiche bereits eine starre und robuste Feder vorliegt, welche eine höhere Eigenfrequenz als bekannte Messfedern aufweist.



   Die Befestigung der Federstahlplatte, gemäss Anspruch 7, zwischen dem Oberteil und dem Unterteil des Messgebers, verleiht diesem eine hohe Stabilität und dem Messgerät eine hohe Überlastbarkeit.



   Oberteil und Unterteil eines Halters des Messgebers sind, gemäss Anspruch 8, mit wenigstens je einer gleichartigen Spule mit Ferritschalenkern versehen. Das hat den Vorteil, dass eine Differenzmessung möglich ist, welche beispielsweise von Temperaturschwankung unabhängige Messwerte liefert.



   Es ist zweckmässig, gemäss Anspruch 9, die Federstahlplatte bzw. ihre Aussparungen durch Drahterosion herzustellen. Das hat den Vorteil, dass beispielsweise gehärteter Bandstahl als Rohmaterial bei geringer thermischer Belastung verarbeitet werden kann. Es resultiert eine spannungsfreie Messfeder mit sauberen Rändern. Es ist aber auch möglich die Federstahlplatte mittels Lasertechnik oder einer anderen Schneidtechnik herzustellen.  



   Die Vorrichtung ist auch als Biegebalken für Waagen oder Dynamometer geeignet.



   Die Erfindung soll beispielhaft anhand einer Zeichnung näher beschrieben werden. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch den erfindungsgemässen Messgeber
Fig. 2 eine schematische Vorderansicht auf den Messgeber mit Fadenführung gem. Fig. 1
Fig. 3 eine erfindungsgemässe Federstahlplatte
In Fig.   list   der obere Teil im Aufriss und der untere Teil eines Messgebers im Schnitt gezeigt. Mit der Bezugsziffer 1 ist der Oberteil eines Halters und mit der Ziffer 2 der Unterteil des Halters bezeichnet. Eine Federstahlplatte 3 ist zwischen dem Oberteil 1 des Halters und dem Unterteil 2 des Halters befestigt. Die Befestigung kann beispielsweise mittels Schrauben erfolgen. Oberteil und Unterteil des Messgebers sind beispielsweise von einem Kopfteil 4, einem Deckel 5 und einem Rohr 6 als Gehäuse umgeben.

  Im Messgeber ist eine Apparatedose 7 mit elektrischen Zuleitungen 8 zu je einem Anschlussprint 9 und zwei gegenüberliegenden induktiven Systemen, bestehend aus je einer Spule 10 mit einem Ferritkern vorgesehen.



   In Fig. 2 wird mit Ziffer 11 ein laufender Faden bezeichnet, dessen Spannung zu messen ist und welcher über zwei mit Nuten versehene Keramikstifte 13 und 13' über ein auf einem Ende der Federstahlplatte 3 angebrachten Keramikröhrchen 12 geführt wird.



   Der Faden 11 ist über den Keramikstift 13 als ersten festen Fadenführer über das Keramikröhrchen 12 auf der Federstahlplatte 3 und über den Keramikstift 13' als festen Fadenführer geführt.



   In Fig. 3 ist eine vergrösserte Aufsicht der Federstahlplatte 3, bestehend aus einem bewegbaren Masseteil 14 und einem fixierbaren Masseteil 15, dargestellt. Der bewegbare Masseteil 14 weist an einem Ende einen kreisförmigen Teil 16 und am anderen Ende einen lanzenförmigen Teil 17 auf. Der fixierbare Masseteil 15 ist mit äusseren Aussparungen 18, 18' und mit inneren Aussparungen 19, 19' versehen und bildet eine Gelenkpartie 20.



   Der laufende Faden 11 wird über den Keramikstift 13, das Keramikröhrchen 12, welches sich auf dem lanzenförmigen Ende 17 der Federstahlplatte 3 befindet, geführt. Schwankungen in der Spannung des Fadens 11 werden über den begrenzt und elastisch beweglichen Mittelteil 20 der Messfeder im bewegbaren Masseteil 14 der Federstahlplatte 3 auf den kreisförmigen Teil 16 übertragen.



   Jede Abweichung der durch die Fadenzugkraft bewirkte Auslenkung des Teils 16 ändert den Induktionsstrom in der Spule 10. Diese Stromänderung wird zur Messung und Regelung der Fadenzugkraft verwendet.



   Der erfindungsgemässe Messgeber hat den Vorteil, dass keine einzige Einstellung mehr notwendig ist. Die Federstahlplatte kann praktisch nicht mehr durch eine Überlast bleibend deformiert werden, weil ihre Bewegungen nur sehr klein und durch feste Begrenzungen beschränkt sind.



   Durch die kreisförmige Zusatzmasse auf dem bewegbaren Teil der Federstahlplatte wird ein Nullpunktfehler beim Umdrehen des Messgebers auch um 180 Grad kompensiert, so dass praktisch in jeder Lage eine einwandfreie, reproduzierbare Messung möglich ist. 

Claims (10)

  1. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Kraftmessung mittels einer Messfeder als Messelement, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung einer Kraft über die Durchbiegung einer Messfeder induktiv erfolgt.
  2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Messfeder eine spannungsfreie Federstahlplatte (3) vorgesehen ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federstahlplatte (3) aus einem axialsymme- trischen bewegbaren Masseteil (14) und einem axialsymmetrischen fixierbaren Masseteil (15) besteht.
  4. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass im fixierbaren Masseteil (15) innere Aussparungen (19, 19') und äussere Aussparungen (18, 18') vorgesehen sind.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegbare Masseteil (15) an einem Ende mit einer Zusatzmasse (16) versehen ist.
  6. 6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federstahlplatte (3) für einen Messbereich von 10 bis 500 cN eine Dicke von 0, 5 bis 1,5 mm aufweist.
  7. 7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Federstahlplatte (3) zwischen dem Oberteil (1) und dem Unterteil (2) eines Halters befestigt ist.
  8. 8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberteil (1) und der Unterteil (2) des Halters mit wenigstens je einer gleichen Spule (10) mit gleichem Ferritschalenkern versehen sind.
  9. 9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Federstahlplatte (3) durch Drahterosion hergestellt ist.
  10. 10. Verwendung der Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 9, zur Fadenzugkraftmessung.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0491151A1 (de) * 1990-11-22 1992-06-24 Hottinger Baldwin Messtechnik Gmbh Kraftmessvorrichtung zur Messung der Zugspannung von Fäden
WO1997030332A1 (de) * 1996-02-14 1997-08-21 Rhodia Filtec Ag Messfeder zur induktiven kraftmessung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0491151A1 (de) * 1990-11-22 1992-06-24 Hottinger Baldwin Messtechnik Gmbh Kraftmessvorrichtung zur Messung der Zugspannung von Fäden
US5277072A (en) * 1990-11-22 1994-01-11 Hottinger Baldwin Messtechnik Gmbh Device for measuring a force causing tensile stress in a thread
WO1997030332A1 (de) * 1996-02-14 1997-08-21 Rhodia Filtec Ag Messfeder zur induktiven kraftmessung

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