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Die Erfindung betrifft eine Textilmaschine, aufweisend eine Antriebseinheit und wenigstens ein drehendes Element, wobei zwischen der Antriebseinheit und dem drehenden Element ein Riemen gespannt ist, und wobei der Riemen über wenigstens eine Riemenscheibe geführt ist, die auf einer Welle aufgenommen ist.
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Aus der
DE 202 20 531 U1 ist eine Textilmaschine, ausgeführt als eine Strecke, bekannt geworden, aufweisend eine Antriebseinheit und wenigstens ein drehendes Element, wobei die drehenden Elemente beispielsweise die Unterwalzen der Strecke bilden, wobei zwischen der Antriebseinheit und dem drehenden Element ein Riemen gespannt ist, und wobei der Riemen über wenigstens eine Riemenscheibe geführt ist, die auf einer Welle aufgenommen ist. Das Beispiel zeigt mehrere Riemenscheiben, ausgeführt in Form von Rollen, die auf Wellen drehbar aufgenommen sind und um die der Riemen geführt ist.
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Die Antriebseinheit dient zum Antrieb der drehenden Elemente, also beispielsweise der Oberwalzen und/oder Unterwalzen des Streckwerks der Strecke, und die Antriebskraft wird mittels des Riemens von der Antriebseinheit auf die drehenden Elemente übertragen, der beispielsweise als Zahnriemen ausgeführt ist. Um die Kraft über den Riemen sicher zu übertragen, muss der Riemen mit einer definierten Vorspannung eingerichtet sein. Die Spannkraft des Riemens hängt dabei unter anderem von der zu übertragenden Kraft ab, wobei auch die zu erfüllende Funktion des drehenden Elementes in der Textilmaschine, also beispielsweise der Strecke, für die Bestimmung der Spannkraft des Riemens berücksichtigt werden muss.
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Beispielsweise ist es möglich, eine Spannkraft des Riemens im Stillstand der Textilmaschine über die Messung der Schwingfrequenz eines Riementrums zu ermitteln. Hierzu wird der Riemen manuell durch einen Anstoß in eine freie Schwingung versetzt und diese akustisch oder optisch mithilfe eines entsprechenden Gerätes gemessen. Über eine Riemenspanneinrichtung kann dann die Riemenspannung auf den gewünschten Wert eingestellt werden. Über die Betriebsdauer der Textilmaschine verringert sich dabei jedoch die Spannung im Riemen wieder, insbesondere, weil sich der Riemen in seinen elastischen Eigenschaften ändert und zumeist eine Längung erfährt.
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Aus der
DE 21 31 816 A1 ist eine Vorrichtung zur Messung von Riemenspannungen bekannt, die sich eines Tastbolzens bedient, der im Ruhezustand auf einen freien Trum des Riemens gedrückt wird, um damit zu messen, wie stark sich bei einer definierten Druckkraft der Riemen durchdrückt, woraufhin eine Riemenspannung bestimmt werden kann.
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Die
DE 10 2008 002 304 B4 zeigt eine weitere Messvorrichtung zur Messung einer Riemenspannung in einem Riementrum, wofür ein Stempel vorgesehen ist, der bis zur Erzeugung einer vorbestimmbaren Differenzkraft gegen den Riementrum verfahren wird und an dem nach einer weiteren Verfahrbewegung um eine vorbestimmte Wegstrecke eine Stempelkraft gemessen wird, aus der die Riemenspannung des Riementrums ermittelbar ist. Auch bei dieser mechanischen Messvorrichtung zur Bestimmung der Riemenspannung muss der Riemen und folglich die Textilmaschine, in der der Riemen eingebracht ist, in den Stillstand versetzt werden. Damit ergibt sich ein Produktionsausfall der Textilmaschine, zudem muss die Messung manuell mit einem handgeführten Gerät und durch eine geschulte Person durchgeführt werden. Vor allem ist es nicht möglich, mit solchen mechanischen Messverfahren sukzessive die Veränderung der Riemenspannung im laufenden Betrieb beispielsweise einer Textilmaschine zu erkennen. Dadurch ist es auch nicht möglich, rechtzeitig Maßnahmen zur Behebung einzuleiten, um Folgeschäden vorzubeugen. Beispielsweise ist der Regelantrieb einer Strecke zur Einhaltung einer guten Regelgüte auf eine optimale Riemenspannung angewiesen. Andernfalls kann die geforderte Qualität des Produktes der Textilmaschine, beispielsweise des Faserbandes, nicht eingehalten werden.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Weiterbildung einer Textilmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, wobei die insbesondere dauerhafte Bestimmung und Überwachung der Riemenspannung des Riemens zwischen der Antriebseinheit und dem drehenden Element mit möglichst geringem Aufwand ermöglicht werden soll.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Textilmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die Erfindung sieht zur Lösung der Aufgabe vor, dass eine elektrische Kraftmesseinrichtung eingerichtet ist, mit der von der Riemenscheibe, über die der Riemen geführt ist, auf die Welle wirkende Kräfte messtechnisch erfassbar sind.
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Kerngedanke der Erfindung ist eine Abkehr von klassischen mechanisch-taktilen Messvorrichtungen zur Messung der Riemenspannung eines Riemens zwischen einer Antriebseinheit und einem drehenden Element, indem auf die zu messende Kraft zwischen der Riemenscheibe und einer Welle mit messbaren elektrischen Größen auf die Riemenspannkraft rückgeschlossen werden kann. So kann es hinreichend sein, eine elektrische Kraftmesseinrichtung so einzurichten, dass diese lediglich die Kräfte misst, die zwischen der Riemenscheibe, um die der Riemen geführt ist, und der Welle, auf der die Riemenscheibe drehbar aufgenommen ist, messtechnisch zu erfassen. Die erfassbaren Kräfte bestimmen sich zunächst aus einer Grundkraft des Riemens, der auch ohne Betrieb der Textilmaschine eine gewisse Kraft auf die Riemenscheibe und damit auch auf die Welle ausübt, und einer Betriebskraft, mit der die Grundkraft des Riemens auf die Riemenscheibe erhöht wird. So kann eine dauerhafte Bestimmung und Überwachung der Riemenspannung des Riemens zwischen der Antriebseinheit und dem drehenden Element mit möglichst geringem Aufwand ermöglicht werden.
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Eine solche Messanordnung ist möglich, wenn ein Riementrieb lediglich aus dem eigentlichen Riemen und Riemenscheiben besteht, die sowohl an der Antriebseinheit, an einer Zwischenriemenscheibe oder an einer Abtriebsriemenscheibe entsteht, beispielsweise in direkter Verbindung mit dem drehenden Element. Die Welle im vorliegenden Sinne kann eine ruhende Welle sein, auf der die Riemenscheibe eine Drehbewegung ausführt, oder die Riemenscheibe dreht sich mit der Welle mit, die entsprechend in der Textilmaschine gelagert ist. Die meisten Riemenscheiben sind dabei auf Wellen befestigt, welche wiederum mit rotatorischen Lagerungen in der Maschine gelagert sind. In den meisten Fällen, insbesondere in Textilmaschinen, sind die Lagerungen als Wälzlager ausgeführt, und sowohl durch den Riemen zu übertragende Kräfte als auch dessen Spannkräfte werden über die Wälzlager in der Maschine abgestützt.
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Durch die erfindungsgemäße Messung der Kräfte auf die Welle kann auf die aktuell vorliegende Riemenspannkraft geschlossen werden. Eine derartige Messung kann im laufenden Betrieb erfolgen, sodass die genannten Nachteile des Standes der Technik überwunden werden.
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Vorteilhafterweise ist die Kraftmesseinrichtung wenigstens teilweise zwischen der Riemenscheibe und der Welle angeordnet. Die Kraftmesseinrichtung ist insbesondere so angeordnet, dass eine Kraft zwischen der Riemenscheibe und der Welle unmittelbar gemessen werden kann, beispielsweise über den Schmierspalt einer Lageranordnung zwischen der Riemenscheibe und der Welle.
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Insbesondere ist ein Wälzlager vorgesehen, über das die Riemenscheibe auf der Welle drehbar aufgenommen ist, wobei die Kraftmesseinrichtung in Verbindung mit dem Wälzlager eingerichtet ist. Die Kraftmesseinrichtung weist insbesondere eine elektrische Messeinheit auf, an die die Riemenscheibe und die Welle, insbesondere jedoch das Wälzlager, angeschlossen sind. Rotiert die Riemenscheibe auf der Welle, so kann ein im Wälzlager entstehender Schmierspalt als Messgröße dienen, wobei die Schmierspaltdicke mit der elektrischen Messeinheit erfasst wird, und über die gemessene Größe kann auf eine Kraft zwischen der Riemenscheibe und der Welle geschlossen werden.
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Mit besonderem Vorteil kann eine Riemenspanneinrichtung vorgesehen sein, wobei die Riemenscheibe in Verbindung mit der Riemenspanneinrichtung eingerichtet und mittels der Riemenspanneinrichtung gegen den Riemen verstellbar ist, um die Riemenspannung zu verändern. Die Riemenspanneinrichtung ist insbesondere so eingerichtet, dass die Welle, auf der die Riemenscheibe aufgenommen ist, beispielsweise über einen Schlitten oder gleichwirkende Mittel gegen den Riemen verfahren werden kann, sodass die Riemenscheibe der Riemenspanneinrichtung den Riemen spannt. Die Aufnahme der Riemenscheibe auf der Welle in Verbindung mit der Riemenspanneinrichtung und insbesondere ein in diesem Zusammenhang eingerichtetes Wälzlager ist insbesondere geeignet, um die erfindungsgemäße elektrische Kraftmesseinrichtung einzurichten.
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Das Wälzlager weist insbesondere einen Innenring und einen Außenring auf, wobei zwischen dem Innenring und dem Außenring Wälzkörper angeordnet sind, und wobei die Kraftmesseinrichtung dazu eingerichtet ist, zwischen dem Innenring und dem Außenring eine elektrische Spannung anzulegen. Rotiert der Außenring relativ zum Innenring, so entsteht durch ein eingebrachtes Schmiermittel ein Schmierfilm in den Kontaktpunkten oder Kontaktlinien der Wälzkörper zum Innenring bzw. Außenring, der eine geometrische Trennung der Wälzkörper zu den Ringen erzeugt.
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Dabei wird dann, wenn der Innenring ruhend auf der Welle aufgebracht ist, der Innenring gegen die Welle isoliert und elektrisch mit der Kraftmesseinrichtung kontaktiert. Rotiert der Außenring des Wälzlagers, kann der elektrische Kontakt mittels eines Schleifkontaktabnehmers oder mit einer kapazitiven Kopplung mit dem Außenring kontaktiert werden.
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Wird nun zwischen den Kontakten am Innenring und am Außenring des Wälzlagers ein elektrisches Potenzial angelegt, so kann durch eine Veränderung der Schmierfilmdicke auf eine auf das Wälzlager wirkende, insbesondere radiale Kraft geschlossen werden. Alternativ kann das Wälzlager auch in einen Schwingkreis eingebunden werden, wobei die Signalaufgabe auf die Bestandteile des Wälzlagers und insbesondere die Anordnung der Riemenscheibe auf der Welle mittels der elektrischen Messeinheit der Kraftmesseinrichtung vorgegeben wird. Das Wälzlager kann dann als Kondensator im Schwingkreis wirken, wenn der Innenring und der Außenring als Kondensatorplatten angesehen werden, zwischen denen das Schmiermittel im Schmierspalt das Dielektrikum bildet.
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Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn eine Temperaturmesseinrichtung vorgesehen und dazu eingerichtet ist, die Temperatur des Wälzlagers oder zumindest Bestandteile desselben messtechnisch zu erfassen. Die Temperaturmesseinrichtung kann insbesondere einen Temperaturfühler umfassen, der in oder am Wälzlager angeordnet wird und die Temperatur des Wälzlagers abgreift. Die Temperaturmesseinrichtung ist insbesondere mit der Kraftmesseinrichtung und vorzugsweise mit der elektrischen Messeinheit derselben verbunden.
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Ferner ist eine Drehzahlmesseinrichtung eingerichtet, mit der die Drehzahl der Riemenscheibe auf der Welle wenigstens mittelbar erfassbar ist. Dabei kann es hinreichend sein, wenn die Drehzahl eines drehenden Elementes der Textilmaschine bekannt ist, dass über den Riemen mit der Riemenscheibe gekoppelt ist, die auf der Welle angeordnet ist, wobei zwischen der Riemenscheibe und der Welle die Kraftmesseinrichtung eingerichtet ist. Ist die Drehzahl der Antriebseinheit oder die Drehzahl des drehenden Elementes bekannt, kann auf die Drehzahl der Riemenscheibe auf der Welle damit auch die Drehzahl des Außenrings relativ zum Innenring des Wälzlagers zurückgeschlossen werden. Die mit der Drehzahlmesseinrichtung erfasste Drehzahl wird ebenfalls von der Kraftmesseinrichtung und insbesondere der elektrischen Messeinheit der Kraftmesseinrichtung aufgenommen.
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Wird die elektrische Kraftmesseinrichtung an der Textilmaschine eingerichtet, kann zu Beginn eine Referenzierung mit einer weiteren, beispielsweise mechanisch oder elektrisch wirkenden Kraftmesseinrichtung erfolgen, etwa an der Riemenspanneinrichtung, mit der die Riemenspannung bestimmt wird. Sodann kann die elektrische Kraftmesseinrichtung gemäß der Erfindung referenziert werden, insbesondere über den Betriebsbereich der Textilmaschine und des Riemens, über den die Spannung des Riemens gemessen und insbesondere überwacht werden soll.
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Die Textilmaschine ist insbesondere als eine Strecke für die Spinnereivorbereitung ausgebildet. Der Riemen kann Bestandteil des Streckwerkes sein und beispielsweise Oberwalzen und/oder Unterwalzen antreiben.
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Die Kraftmesseinrichtung weist insbesondere eine elektrische Messeinheit auf, wobei die Textilmaschine ferner eine Steuereinrichtung aufweist, mit der die elektrische Messeinheit verbunden ist, sodass der Kraftwert des Riemens von der Kraftmesseinrichtung an die Steuereinrichtung ausgegeben wird, von dieser überwacht wird und beispielsweise einem Bediener angezeigt werden kann.
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Ferner kann eine Messeinrichtung zur Messung der Eigenschaften eines Faserbandes vorgesehen sein, das mittels der Textilmaschine be- oder verarbeitet wird, insbesondere eine Messung der Masse des Faserbandes pro Länge, wobei die Steuereinrichtung der Textilmaschine dazu eingerichtet ist, Messwerte der elektrischen Messeinheit und Messwerte der Messeinrichtung zur Messung der Eigenschaften eines Faserbandes miteinander in Relation zu setzen oder miteinander zu korrelieren. Textilmaschinen, insbesondere aus der Spinnereivorbereitung, be- und verarbeiten in der Regel einen Faserstrang oder geben einen Faserstrang als Faserprodukt aus, der in seiner Beschaffenheit überwacht werden kann. So ist es in an sich bekannter Weise möglich, die Verstreckung eines Faserstranges, der aus dem Streckwerk einer Strecke herausläuft, regelmäßig oder kontinuierlich zu überwachen, was zumindest indirekt auch mittels der Steuereinrichtung der Textilmaschine erfolgt. Steht der Steuereinrichtung nun erfindungsgemäß ein Wert über die Riemenspannung eines Riemens aus dem Streckwerk zur Verfügung, kann mittels der Steuereinrichtung der Wert aus der Überwachung des Faserstranges, also etwa der Wert der Verstreckung, gemessen am längenspezifischen Gewicht des Faserstranges, mit dem Wert über die Riemenspannung korreliert werden, was beispielsweise eine deutlich einfachere und vorausschauende Führung der Textilmaschine im Betrieb ermöglicht, da vereinfacht Aussagen darüber getroffen werden können, welche Ursache beispielsweise ein abweichender Messwert über die Qualität des Faserproduktes hat.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
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Es zeigen:
- 1: ein Beispiel einer Textilmaschine anhand einer Strecke mit einem Streckwerk,
- 2: einen vereinzelten Antriebsstrang des Streckwerkes mit den Komponenten des Getriebes,
- 3: die Riemenspanneinrichtung in einer vereinzelten Darstellung und
- 4: die Kraftmesseinrichtung in Anordnung an einem Wälzlager, das Teil des Getriebes des Streckwerkes bzw. der Riemenspanneinrichtung der Strecke ist.
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1 zeigt ein Beispiel einer Textilmaschine 1 anhand einer Strecke 2 mit einem Streckwerk 3, und das Streckwerk 3 weist mehrere drehende Elemente 11 auf, von denen ein Element als Unterwalze gezeigt ist, die mit einer Antriebseinheit 10 über einen Riemen 12 angetrieben wird. Der Riemen 12 wird über mehrere Riemenscheiben 25, 26, 27 geführt, wobei eine Antriebsriemenscheibe 28 mit der Antriebseinheit 10 verbunden ist, sodass das drehende Element 11 über den Riemen 12 mittels der mit der Antriebseinheit 10 angetriebenen Antriebsriemenscheibe 28 angetrieben wird.
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Weiterhin ist eine Riemenspanneinrichtung 17 eingerichtet, die eine Riemenscheibe 13 aufweist, über die der Riemen 12 geführt ist und die Riemenscheibe 13 ist auf einer Welle 14 drehbar aufgenommen. Die Riemenspanneinrichtung 17 ermöglicht eine Verlagerung der Welle 14 und damit der Riemenscheibe 13, sodass der Riemen 12 über die Riemenspanneinrichtung 17 gespannt werden kann.
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2 zeigt den Antriebsstrang des Streckwerkes mit den vereinzelten Komponenten des Getriebes, damit des Riemens 12, des drehbaren Elementes 11 (ersatzweise durch die zugehörige Riemenscheibe), die weiteren Riemenscheiben 25, 26 und 27 sowie die Antriebsriemenscheibe 28 mit der Antriebseinheit 10. Die Riemenspanneinrichtung 17 befindet sich zwischen den Riemenscheiben 25 und 26 und weist ein Spannmittel 29 auf, mit dem die Welle 14 und damit auch die Riemenscheibe 13 in gezeigter Kraftrichtung F verlagert werden kann, um eine Riemenspannung auf den Riemen 12 aufzubringen.
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3 zeigt die Riemenspanneinrichtung 17 in einer vergrößerten Darstellung, wobei das Spannmittel 29 als Druckstange gezeigt ist, und mit einem Schlitten 30 zusammenwirkt, der in einer nicht dargestellten maschinenfesten Führung in Pfeilrichtung geführt werden kann, sodass die Spannkraft F aufgebracht werden kann. Die Welle 14 ist am Schlitten 30 fest angebracht und die Riemenscheibe 13 ist auf der Welle 14 drehbar gelagert, um die der Riemen 12 geschlungen werden kann.
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Die Riemenscheibe 13 ist mittels eines Wälzlagers 16 drehbar auf der Welle 14 angeordnet, wobei in Verbindung mit dem Wälzlager 16 eine Kraftmesseinrichtung 15 eingerichtet ist. Die Kraftmesseinrichtung 15 weist einen ersten elektrischen Kontakt 31 auf, der mit einem Innenring 18 des Wälzlagers 16 kontaktiert ist, wobei der Innenring 18 auf der Welle 14, insbesondere elektrisch isoliert, aufgenommen ist. Ein weiterer elektrischer Kontakt 32 der Kraftmesseinrichtung 15 ist mit dem Außenring 19 des Wälzlagers 16 kontaktiert und beispielsweise als Schleifkontakt ausgeführt, und damit elektrisch mit dem drehenden Außenring 19 des Wälzlagers 16 verbunden. Die elektrische Messeinheit 23 ist dabei vorzugsweise noch mit der Steuereinrichtung 24 der Textilmaschine wirkverbunden, sodass gemessene Kräfte der Kraftmesseinrichtung 15 von der Steuereinrichtung 24 der Textilmaschine erfasst und insbesondere dargestellt bzw. überwacht werden können.
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4 zeigt die Riemenscheibe 13 auf der Welle 14, und der Riemen 12 ist teilweise dargestellt, der die Riemenscheibe 13 umschlingt. Zur drehbaren Aufnahme der Riemenscheibe 13 auf der Welle 14 ist das Wälzlager 16 mit dem Innenring 18 und dem Außenring 19 eingerichtet, und zwischen den Ringen 18 und 19 befinden sich mehrere Wälzkörper 20.
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Zwischen den Wälzkörpern 20 und dem Innenring 18 sowie dem Außenring 19 befinden sich Schmierspalte 33, und wird über die elektrischen Kontakte 31 und 32 ein elektrisches Potenzial zwischen dem Innenring 18 und dem Außenring 19 des Wälzlagers 16 angelegt, und rotiert der Außenring 19 relativ zum Innenring 18, so erfolgt eine geometrische Trennung des Festkörperkontaktes der Wälzkörper 20 zu den Laufflächen im Innenring 18 und im Außenring 19. Die geometrische Trennung erfolgt über die Schmierspalte 33 basierend auf dem hydrodynamischen Effekt, und wird über die elektrischen Kontakte 31, 32 ein elektrisches Potenzial zwischen dem Innenring 18 und dem Außenring 19 angelegt, kann über die Dicke der Schmierspalte 33 nach einer entsprechenden Referenzierung auf eine wirkende Kraft zwischen dem Innenring 18 und dem Außenring 19 geschlossen werden. Eine solche Kraftbestimmung kann beispielsweise in der elektrischen Messeinheit 23 erfolgen. Sodann kann mit der elektrischen Messeinheit 23 ein Wert über die Spannkraft F ausgegeben werden.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten oder räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichen
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- 1
- Textilmaschine
- 2
- Strecke
- 3
- Streckwerk
- 10
- Antriebseinheit
- 11
- drehendes Element
- 12
- Riemen
- 13
- Riemenscheibe
- 14
- Welle
- 15
- Kraftmesseinrichtung
- 16
- Wälzlager
- 17
- Riemenspanneinrichtung
- 18
- Innenring
- 19
- Außenring
- 20
- Wälzkörper
- 21
- Temperaturmesseinrichtung
- 22
- Drehzahlmesseinrichtung
- 23
- elektrische Messeinheit
- 24
- Steuereinrichtung
- 25
- Riemenscheibe
- 26
- Riemenscheibe
- 27
- Riemenscheibe
- 28
- Antriebsriemenscheibe
- 29
- Spannmittel
- 30
- Schlitten
- 31
- elektrischer Kontakt
- 32
- elektrischer Kontakt
- 33
- Schmierspalt
- F
- Spannkraft
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 20220531 U1 [0002]
- DE 2131816 A1 [0005]
- DE 102008002304 B4 [0006]
