DE1136850B

DE1136850B - Einrichtung zur Messung und/oder Auswertung von Spannungs-aenderungen in einem flexiblen Material

Info

Publication number: DE1136850B
Application number: DEC21583A
Authority: DE
Inventors: John Cleworth Marsh
Original assignee: ELISABETH KYRA CASAGRANDE
Current assignee: ELISABETH KYRA CASAGRANDE
Priority date: 1960-06-02
Filing date: 1960-06-02
Publication date: 1962-09-20

Description

Bei Riementransmissionen ist eine Sicherheitsvorrichtung bekannt, die den Antrieb bei Überlastung des Riemens abschaltet. Diese Vorrichtung enthält eine mit einem federbelasteten Arm verbundene Spannrolle, die den gespannten Teil des Riemens aus seiner — unter Vernachlässigung des Eigengewichtes — im wesentlichen gestreckten Lage ablenkt. Die Bewegung des Armes wird zur Steuerung der Abschaltung oder zum Auslösen eines Alarms benutzt, wenn die Riemenspannung einen vorgegebenen Wert überschreitet, oder es wird mit Hilfe dieser Vorrichtung ein stufenloses Getriebe in der entsprechenden Richtung in den Antrieb eingeschaltet.

Es ist bereits bekannt, Riemenspannungen durch Ablenkung des Riemens aus seiner gestreckten Lage, beispielsweise durch den Druck eines hydraulischen Mediums, zu messen, wobei die die Ablenkung bewirkende Kraft gemessen wird. Derartige hydraulisch gesteuerte Vorrichtungen zur Spannungsmessung haben jedoch den Nachteil, daß der Druck vom Druckzylinder direkt auf das die Ablenkung bewirkende Glied übertragen wird, so daß bei hoher Riemenspannung die Ablenkung der Membran im Druckzylinder bei einer gegebenen Spannungsänderung nur sehr gering ist, auf jeden Fall viel geringer als bei gleicher Spannungsänderung und starker Auslenkung. Bei dieser bekannten Ausführung sind an dem von der Membran beaufschlagten Druckkolben Kniehebel angelenkt, deren Enden in maschinenfesten Bolzen gelagert sind, so daß lediglich eine hin- und hergehende Bewegung der am Druckkolben angelenkten Hebelenden möglich ist. Bei der bekannten Anordnung sind demnach die Enden der Hebel nicht frei und können infolgedessen nicht für Meßzwecke verwendet werden.

Es ist ferner bekannt, die Riemenspannung durch Beobachten bzw. Anzeigen der Auslenkung eines belasteten Armes zu messen. Eine wesentliche Schwierigkeit bei derartigen Vorrichtungen besteht darin, daß die Auslenkung des Armes je Änderungseinheit der Riemenspannung mit der Größe der Grundspannung schwankt, so daß bei hohen Riemenspannungen die Auslenkung des Riemens und des Armes auch bei großen Spannungsänderungen sehr klein ist. Es mußte daher die Grundauslenkung des Riemens oder der Bewegungsbereich des Armes bisher sehr klein gehalten werden. Ist dies nicht der Fall, so wird die Anzeigeskala für die Spannungsänderungen in ihrem oberen Bereich sehr stark zusammengedrängt sein.

Wegen dieser Schwierigkeiten wurde bisher von jeder Anzeige der Riemenspannung abgesehen und statt dessen der Spannrolle eine graduell ansteigende

Einrichtung zur Messung
und/oder Auswertung von Spannungsänderungen in einem flexiblen Material

Anmelder:

Elisabeth Kyra Casagrande,
Luzern (Schweiz)

Vertreter: Dipl.-Ing. A. Boshart

und Dipl.-Ing. W. Jackisch, Patentanwälte,

Stuttgart N, Am Kräherwald 93

John Cleworth Marsh,

Perry Barr, Birmingham (Großbritannien),

ist als Erfinder genannt worden

Auslenkkraft bis zu einer festgelegten Auslenkung erteilt, und der für diese Auslenkung notwendige Wert wurde ausgewertet. Eine derartige Auswertung ist aber schwierig und zeitraubend im Vergleich zu einer direkten Zeigeranzeige.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Messung, Anzeige und/oder Auswertung der Spannungsänderungen in einem Riemen, einer Kette, einem Gurt oder ähnlichem flexiblem Material auch bei geringen Abweichungen des Riemens u. dgl. aus der gestreckten Lage zu ermöglichen. Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, die Auslenkung nahezu oder vollständig linear proportional zu den Spannungsänderungen des Materials in einem weiten Spannungsbereich zu machen. Die hierfür vorgesehene Vorrichtung soll darüber hinaus robust und billig in ihrer Konstruktion sein, wobei empfindliche und leicht zu beschädigende Teile vermieden werden sollen.

Bei einer Einrichtung zur Messung und/oder Auswertung von Spannungsänderungen in einem flexiblen Material, z. B. einem Transmissionsriemen, einem Gurt, einer Kette u. dgl., die ein mit dem flexiblen Material in Kontakt stehendes und dieses Material aus seiner gestreckten Lage ablenkendes federbelastetes Glied enthält, ist erfindungsgemäß zwischen dem Kontaktglied und der belastenden Feder ein Über-

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tragungsmedianismus angeordnet, dessen Übersetzung derart variabel ist, daß die durch das Kontaktglied ausgelöste Auslenkung des Angriffspunktes der Feder mit zunehmender Annäherung des flexiblen Materials an seine gestreckte Lage bei gleicher Ablenkänderung des Kontaktgliedes abnimmt, derart, daß diese Bewegung nahezu oder vollständig linear proportional zu den Spannungsänderungen des Materials ist; diese Bewegungsänderungen werden zur

dient, wobei der Wert dieser vorgegebenen Spannung einstellbar ist,

Fig. 2 die Verbindung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Zeiger und zugehöriger Skala,

Fig. 3 eine andere Ausführungsform des Übertragungsmechanismus,

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform des Übertragungsmechanismus.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, überträgt ein Rie-

Messung und/oder Auswertung der Spannungsände- io men 1 die Kraft von einer Riemenscheibe 2 auf eine rangen benutzt. Riemenscheibe 3; abgesehen von einem vernachlässig-

Die Erfindung ist vorzugsweise bei Abschaltein- baren Durchhang, der durch das Eigengewicht des richtungen für Riementransmissionen im Fall einer Riemens verursacht ist, ist die Spannungsseite des Gefahr des Riemenbruches infolge Überlastung zu Riemens normalerweise gestreckt. Zur Anzeige der verwenden. Die Vorrichtung kann auch zur Aus- 15 Spannungsänderungen ist ein Kniehebel vorgesehen, lösung eines Alarms oder zur Änderung der Über- der die beiden Arme 4 und 5 enthält und an dessen Setzung eines mit veränderbarer Geschwindigkeit Drehpunkt eine Spannrolle 6 angebracht ist, die mit arbeitenden Antriebs angewendet werden. Die Ge- der Oberfläche des Riemens in Berührung steht und schwindigkeitsänderung bewirkt eine Verminderung diesen aus seiner gestreckten Lage la ablenkt. Das der Riemenbelastung. Die Erfindung kann außer für 20 Ende des Armes 4 ist auf einem Bolzen 7 gelagert, Transmissionsriemen auch für Kettenantriebe, Seile, der zwischen zwei parallel angeordneten Montage-Textilgewebe und Papierbahnen, die z. B. im Rota- platten angebracht ist. Die Platte 8 ist in der Zeichtionsverfahren bedruckt werden, Anwendung finden, mmg dargestellt, während die andere Platte zur klarewobei die Textil- oder Papierbahnen nicht notwendig ren Darstellung der inneren Konstruktion der Vorbewegt sein müssen. In jedem Fall wird mit Hilfe der 25 richtung abgenommen ist. Das Ende des Armes 5 ist Erfindung eine kontinuierliche Anzeige der Span- bei 9 mit dem kurzen Arm eines ungleicharmigen nung und/oder eine Korrektur ermöglicht, wenn die Winkelhebels 10 verbunden, der bei 11 drehbar in der Spannung einen vorgegebenen Wert überschreitet. Platte 8 und ihrer Gegenplatte gelagert ist. Der lange Dieser Wert ist in einem großen Bereich einstellbar. Arm des Hebels 10 wird durch eine Spiraldruckfeder Nach einer bevorzugten Ausführungsform der er- 30 IZ betätigt, deren eines Ende in ein festes Widerlager findungsgemäßen Vorrichtung ist das Kontaktglied 13 eingreift und deren anderes Ende auf einem Paar als Scheibe oder Rolle oder im Fall eines Ketten- Muttern 14 aufruht. Die Muttern 14 sind auf einer antriebs als Zahnrad ausgebildet, und der Übertra- Gewindestange 15 befestigt, die durch eine Öffnung gungsmechanismus enthält einen Kniehebel, an des- des Widerlagers 13 führt und mit dem langen Arm sen Drehpunkt das Kontaktglied angelenkt ist und 35 drehbar verbunden ist.

dessen eines Ende fixiert ist, während sein anderes Ein Bügel 17 ist zwischen den Punkten 11 und 16

Ende im rechten Winkel zu der Bewegungsrichtung des langen Hebelarmes befestigt. Der Bügel 17 ist mit des Drehpunktes bewegt und direkt oder indirekt mit einem einstellbaren Anschlag 18 versehen, der in seider Feder verbunden wird. Die Scheibe bzw. Rolle ner eingestellten Lage durch eine Mutter 19 festgekann direkt auf dem Drehbolzen des Kniehebels 40 stellt werden kann. Bei einer Winkelbewegung des montiert sein oder mit ihm durch Stangen unter Span- Winkelhebels 10 kommt der Anschlag 18 mit dem nung oder Druck verbunden werden.

An Stelle eines Kniehebels kann eine gebogene Blattfeder verwendet werden, deren eines Ende fixiert und deren anderes Ende parallel zu der Verbindungslinie zwischen ihren Enden verschiebbar ist. Das Kontaktglied wirkt in diesem Fall auf die durchgebogene Mitte der Blattfeder. Das Kontaktglied kann in zur Vorschubrichtung des Materials senkrechter

Richtung bewegt werden und wird in diesem Fall auf 5° den Druck der Feder 12 bewegt wird. In bekannten einem Drehzapfen gelagert, der in gegenüberliegen- Sicherheitseinrichtungen dieser Art wird die Spannrolle einfach auf einem federbelasteten Arm befestigt, so daß bei hohen Spannungen und demzufolge geringen Abweichungen die mechanische Bewegung für 55 eine gegebene Spannungsänderung, verglichen mit der Bewegung infolge einer gleichen Spannungsänderung bei niedrigen Spannungen, gering ist. Aus diesem Grand werden für geringe Abweichungen eines nahezu gestreckten Riemens nur geringe Kräfte erfordert,

dete Ausdruck »Federbelastung« soll daher die Be- 60 die aber für eine gegebene Änderung mit zunehlastung durch Gewichte oder Schwunggewichte ein- mender Abweichung von der gestreckten Lage zuschließen.

Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Tauchkolben 20 eines elektrischen Mikroschalters 21 in Eingriff, mit dessen Hilfe der Antrieb abgeschaltet wird, wie in folgendem beschrieben wird.

Wenn die von dem Riemen übertragene Kraft erhöht wird, so nimmt die Riemenspannung entsprechend zu, so daß die gespannte Seite des Riemens sich mehr der Geraden annähert und die Riemenscheibe 6 mit den zugehörigen Winkelhebeln gegen

den Nuten zweier Montageplatten gleitbar gelagert und über abgewinkelte Stangen mit einem weiteren Zapfen verbunden ist, der in rechtwinklig zu den ersten Nuten angeordneten Nuten gleitet.

An Stelle einer Federbelastung kann auch eine Gewichtsbelastung oder eine andere äquivalente Belastung verwendet werden, die der Riemenspannung entgegengesetzt ist. Der in der Beschreibung verwen-

nehmen.

Dieser Nachteil wird bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung durch den Winkelhebel 5, 6 vermieden,

Es ist dargestellt in 65 dessen mechanische Bewegungen in Abhängigkeit von

Fig. 1 eine Ansicht der erfindungsgemäßen Vor- der Lage bzw. Abweichung des Riemens von der gestreckten Lage derart variieren, daß der oben erläuterte variable Faktor kompensiert wird. Die

richtung, die zur Abschaltung des Riemenantriebs bei Überschreiten einer vorgegebenen Riemenspannung

Winkelbewegung des Hebels 10 ist daher mindestens annähernd proportional zu der Riemenspannung im Bewegungsbereich der Vorrichtung. Die Vorrichtung kann selbstverständlich abweichend von dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel konstruiert sein, insbesondere bezüglich der Winkelstellung der Arme 5 und 6. Wesentlich ist nur, daß diese Arme auch bei völlig gestreckter bzw. gerader Lage des Riemens keine Totpunktlage erhalten. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Hebel so angeordnet, daß in der Ruhelage des Riemens dessen Abweichung von der gestreckten Lage etwa das Dreifache der Abweichung bei der hochstzulässigen Spannung beträgt. Da die Bewegung des Hebels für eine gegebene Änderung der Abweichung bei größerem Winkel zwischen den Armen 4 und S kleiner ist als bei stärkerer Neigung der Arme zueinander, ist die Hebelbewegung annähernd proportional der Riemenspannung in dem angegebenen 3 :1-Bereich.

In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform hat die Vorrichtung lediglich eine Ein-Aus-Funktion. Der Antrieb wird also beim Überschreiten einer vorgegebenen Riemenspannung abgeschaltet, wobei der Wert dieser Riemenspannung durch entsprechende Justierung der Muttern 14 und des Anschlages 18 einstellbar ist. Die Vorrichtung kann aber auch statt dessen zur Justierung einer variablen Geschwindigkeit des Antriebs zur Verringerung der Riemenbelastung oder zu deren Konstanthaltung verwendet werden. Zu diesem Zweck müßte der lange Arm des Hebels 10 verlängert werden. Der Arm kann auch zur Betätigung eines Rheostaten verwendet werden, der im Stromkreis eines über einen Gleichrichter gespeisten Gleichstrommotors angeordnet ist. Um eine unzulässige Belastung des Armes bei Verwendung starker Antriebsmotoren zu vermeiden, kann eine elektrische, elektronische oder mechanische Verstärkung vorgesehen werden.

In Fig. 2 ist schematisch eine Skala dargestellt, die zur Ablesung der Riemenspannung dient. Das Ende des Hebels S ist drehbar mit einem Arm 22 verbunden, der einen über die Skala 23 bewegten Zeiger darstellt. Die der Riemenspannung entgegengerichtete Spannung wird durch eine Zugfeder 24 ausgeübt.

In Fig. 3 ist das mechanische Äquivalent zu dem Kniehebel 4, 5 dargestellt. Ein Ende der Blattfeder 25 ist fest montiert, während das andere Ende gegen den Federdruck bewegt wird und einen Zeiger (nicht dargestellt), eine Überlastungswarnvorrichtung oder einen Schalter betätigt. Aus Fig. 3 ist auch ersichtlich, daß das den Riemen berührende Glied nicht direkt mit dem Kniehebel bzw. der entsprechenden mechanisch äquivalenten Vorrichtung verbunden sein muß. Wesentlich ist nur, daß in der mechanischen Übertragung zwischen dem Riemen oder Gurt und der Gegenfeder ein Mechanismus angebracht ist, dessen Übersetzung derart variiert, daß die nicht lineare lastabhängige Änderung der Riemenabweichung kompensiert wird.

Eine andere Ausführungsform der Hebelübertragung mit variabler mechanischer Übersetzung ist in Fig. 4 dargestellt. Eine Stange 26 ist zwischen Zapfen 27 geführt, die in entsprechenden Nuten 28 und 29 gleiten. Diese Nuten sind in einander gegenüberliegenden Platten 30 im rechten Winkel zueinander angeordnet. Im normalen Bewegungsbereich bildet die Stange 26 einen spitzen Winkel mit der Nut 28 (entsprechend der Abweichung des Riemens aus der gestreckten Lage), und eine Feder 31, deren Spannung der des Riemens entgegengerichtet ist, wirkt auf den Zapfen in dieser Nut, während die Mitnehmerscheibe 6 mit dem in der anderen Nut 29 gleitenden Zapfen verbunden ist.

Die Erfindung kann außer bei der beschriebenen Vorrichtung bei allen Einrichtungen angewendet werden, in denen flexible Gewebe mit variabler Spannung verwendet werden, wobei dieses Gewebe sowohl bewegt als auch unbewegt sein kann. Mit besonderem Vorteil kann die Erfindung zur Erhaltung gleichmäßiger Spannung in sehr langen Transmissionsriemen sowie bei oben gesteuerten oder unterhalb von Maschinen angeordneten Kettentrieben verwendet werden, die an mehreren Punkten angetrieben werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in bestimmten Abständen an dem Riemen oder der Kette angeordnet sein, so daß jede ungleiche Spannung angezeigt und korrigiert wird. Die Vorrichtung hat den Vorteil, daß sie den Riemen nur in vernachlässigbarem Maße aus seiner Normallage ablenkt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Einrichtung zur Messung und/oder Auswertung von Spannungsänderungen in einem flexiblen Material, z. B. einem Transmissionsriemen, einem Gurt, einer Kette u. dgl., die ein mit dem flexiblen Material in Kontakt stehendes und dieses Material aus seiner gestreckten Lage ablenkendes, federbelastetes Glied enthält, da durch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kontaktglied (6) und der belastenden Feder (12) ein Übertragungsmechanismus angeordnet ist, dessen Übersetzung derart variabel ist, daß die durch das Kontaktglied (6) ausgelöste Auslenkung des Angriffspunktes der Feder (12) mit zunehmender Annäherung des flexiblen Materials (1) an seine gestreckte Lage (1 a) bei gleicher Ablenkänderung des Kontaktgliedes (6) abnimmt, derart, daß diese Bewegung nahezu oder vollständig linear-proportional zu den Spannungsänderungen des Materials (1) ist.

2. Einrichtung zur Messung und/oder Auswertung von Spannungsänderungen in einem flexiblen Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mechanismus als Kniehebel (4, 5) ausgebildet ist.

3. Einrichtung zur Messung und/oder Auswertung von Spannungsänderungen in einem flexiblen Material nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehpunkt des Kniehebels (4, S) mit dem als Riemenscheibe oder Zahnrad ausgebildeten Kontaktglied (6) verbunden ist, und daß das Ende des einen Kniehebelarmes (4) fixiert und das Ende des anderen Armes (5) direkt oder indirekt mit der Feder (12) und der Anzeige- bzw. Korrekturvorrichtung verbunden ist.

4. Einrichtung zur Messung und/oder Auswertung von Spannungsänderungen in einem flexiblen Material nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktglied (6) direkt auf dem Drehbolzen des Kniehebels (4, 5) montiert ist.

5. Einrichtung zur Messung und/oder Auswertung von Spannungsänderungen in einem flexiblen Material nach Anspruch 1 bis 3 oder 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des zweiten Kniehebelarmes (S) mit. dem kurzen Arm eines

ungleicharmigen Winkelhebels (10) drehbar verbunden ist, auf dessen langem Arm die Feder (12) wirkt.

6. Einrichtung zur Messung und/oder Auswertung von Spannungsänderungen in einem flexiblen Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungsmechanismus aus einer Blattfeder (25) besteht, deren eines Ende fixiert und deren anderes Ende mit einer Zug- oder Druckfeder verbunden ist, während an dem durchgebogenen Mittelteil das Kontaktglied (6) angreift.

7. Einrichtung zur Messung und/oder Auswertung von Spannungsänderungen in einem flexiblen Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungsmechanismus aus einer Stange (26) besteht, deren eines Ende mit einer Feder (31) und deren anderes Ende mit dem Kontaktglied (6) verbunden ist, und daß die beiden Stangenenden in rechtwinklig zueinander angeordneten Nuten (28, 29) gegenläufig geführt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 1 780 141.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen