DE1573685B2

DE1573685B2 - Einrichtung zum Messen der Zugspannung einer kontinuierlich über eine Messwalze bewegten Materialbahn

Info

Publication number: DE1573685B2
Application number: DE1573685A
Authority: DE
Inventors: Karl Thomas Dover Bye; Donald Gustav Somersworth Hanefeld; Richard Duhart Durham Hull
Original assignee: Moore Business Forms Inc Niagara Falls Ny (vsta)
Current assignee: Moore Business Forms Inc Niagara Falls Ny (vsta)
Priority date: 1964-02-18
Filing date: 1965-02-18
Publication date: 1974-09-12
Also published as: DE1573685A1; US3260106A; GB1096244A; DE1573685C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Messen einer Zugspannung einer kontinuierlich über eine Meßwalze bewegten Materialbahn mittels eines Kraftmeßwandlers, dessen Dehnungsmeßelemente auf der am Rahmen befestigten Stützwelle der Meßwalze angebracht sind.

Zum Messen der Zugspannung von Papierbahnen u. dgl. ist es bekannt, die auf eine Meßwalze übertragene Kraft zu messen, beispielsweise dadurch, daß die Meßwalze an einem auslenkbaren Rahmenteil abgestützt wird, dessen Auslenkung über am Rahmen angebrachte Dehnungsmeßelemente gemessen wird (Zeitschrift »TAPPI«, Febr. 1954, VpI. 37, Nr. 2, S. 49 bis 55), öder beispielsweise dadurch, daß unmittelbar auf die Stützwelle der Meßwalze ein entsprechendes Dehnungsmeßelement aufgeklebt wird (Tiefdruck, Jg. 1962, S. 43 bis 45). Diese bekannten Einrichtungen besitzen den Nachteil, daß verschiedene andere Kriterien in die auf die Zugspannung . der Materialbahn zurückzuführende Einwirkungen auf die Meßwalze in das Meßergebnis mit eingehen und dieses verfälschen, zumindest die Meßgenauigkeit beeinträchtigen, beispielsweise Beeinflussungen der Dehnungsmeßelemente durch Reibung der Lager, Drehmomente der Walze, Laufgeschwindigkeit der Materialbahn, Temperatureinflüsse, Abnutzungserscheinungen u. dgl. Bei der zuletzt genannten be- kannten Einrichtung mit unmittelbar auf die Stützwelle aufgeklebten Dehnungsmeßelementen geht insbesondere auch die Durchbiegung der Stützwelle, hervorgerufen beispielsweise durch das Walzengewicht und u. dgl., mit in die Messung ein. Ein weiterer Nachteil der bekannten Einrichtungen besteht darin, daß ein Einbau nur durch konstruktive Umgestaltung der gesamten Maschine möglich ist und ein nachträglicher Einbau in fertige Maschinen nur bedingt möglich ist. ".-■·'.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zum Messen der Zugspannung einer kontinuierlich über eine Meßwalze bewegten Materialbahn zu schaffen, bei der störende und nicht auf die Zugspannung * der: .Materialbahn zurückzuführende Kräfte, insbesondere auch Biegekräfte der Meßwalze oder ihrer Stützwelle nicht in die Messung mit eingehen.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Einrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Einrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen. _:

Bei der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung werden durch die zwischengeschalteten flexiblen Kopplungsmittel zwischen Stützwelle und den die Dehnungsmeßelemente tragenden Zwischenstücken störende Biegekräfte der Stützwelle von den Zwischenstücken ferngehalten und nur die auf die Zugspannung der Materialbahn zurückzuführenden Kräfte auf die Dehnungsmeßelemente übertragen. Eine erfindungsgemäße Meßeinrichtung ist daher sehr genau. Trotzdem kann eine erfindungsgemäße Einrichtung wegen ihres einfachen und gedrungenen Gesamtaufbaus auch noch nachträglich sehr einfach in bestehende Anlagen eingebaut werden, wobei auch beim Einbau infolge der zwischengeschalteten flexiblen Kopplungsmittel keine allzu großen Anforderungen an Genauigkeit und Ausrichtung gestellt werden.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.

F i g. 1 und 2 zeigen die Anwendung einer Einrichtung im Bewegungsweg einer kontinuierlich bewegten Papierbahn;

F i g. 3 zeigt die bei der Einrichtung angewendete elektrische Meßschaltung der Dehnungsmeßelemente;

F i g. 4 bis 7 zeigen an Hand zweier Ausführungsbeispiele Einzelheiten einer Meßeinrichtung.

F i g. 1 zeigt die Anwendung einer Meßeinrichtung 15 zum Messen der Zugspannung einer kontinuierlich über eine Meßwalze 20 bewegten Materialbahn 10. Die Meßwalze 20 ist dabei auf einer Stützwelle

11 drehbar gelagert und gegenüber den beiden weiteren Walzen 12 und 14 derart versetzt, daß auf die Meßwalze 20 eine in Richtung zwischen die Walzen

12 und 14 gerichtete Kraftkomponente durch die Zugspannung der Materialbahn ausgeübt wird. Die Richtung dieser Kraftkomponente richtet sich nach dem Winkel der Materialbahn 10 gegenüber der Meßwalze 20. Die Meßeinrichtungen 15 sind in axialer Verlängerung der Stützwelle an einer oder an beiden Seiten derselben angebracht. Die Stützwelle 11 ist ortsfest zwischen Rahmenteilen 18 und 19 befestigt und trägt über Lager 21 die eigentliche Meßwalze 20. Die Anzeige erfolgt nach F i g. 3 über eine Brückenschaltung, in welcher die in der Meßeinrichtung 15 untergebrachten Dehnungsmeßelemente 30 und 31 eingeschaltet sind. Die Meßeinrichtung 15 ist über einen Stecker 23 und Leitungen 22 mit einem elektrischen Meßgerät 16 verbunden, das nach F i g. 3 in der Brückendiagonale liegt. Dieses Meßgerät ist unmittelbar in der zu messenden Zugspannung geeicht. Der Brückenschaltung ist noch ein Abgleich-

widerstand 37 zugeordnet und ein mit der Speisespannungsquelle verbundener Empfindlichkeitsregler 36. Durch den Widerstand 37 kann beispielsweise das Gewicht der Meßwalze kompensiert werden. An Stelle der optischen Anzeige kann das Ausgangssignal der Brücke auch unmittelbar in einer entspre-, chenden Regelschaltung zum Regien der Zugspannung der Materialbahn ausgenutzt werden. Wenn an beiden Enden der Stützwelle 11 Meßeinrichtungen 15 angebracht sind, können die Brückenwiderstände 38 und; 39 auch durch die Dehnungsmeßelemente dieser anderen Meßeinrichtung ersetzt werden.

Fig.4 zeigt Einzelheiten eines ersten Ausführungsbeispiels einer Meßeinrichtung 15. Die Dehnungsmeßelemente 30 und 31 sind auf entgegengesetzten Seiten des Meßbereiches 41 eines Zwischenstückes 40 angebracht. Das Zwischenstück ist über seine Flanschabschnitte 40 durch Bolzen 43 und 44 an einer Manschette 45 befestigt. Der Meßbereich 41 besitzt einen rechteckigen Querschnitt und ist gegenüber dem Durchmesser der Stützwelle radial reduziert. Die Manschette 45 ist mit dem Rahmenteil 19 verschraubt und bildet gleichzeitig eine Abdeckung für das Zwischenstück 40. Der Innendurchmesser der Manschette 45 ist so gewählt, daß gegenüber dem Zwischenstück 40 ein Spalt 46 verbleibt, dessen Breite ausreicht, um eine gewisse Auslenkung des freien Endes des Zwischenstücks 40 zu ermöglichen. In einem praktischen Ausführungsbeispiel ist dieser Spalt etwa 0,075 bis 0,15 mm breit gewählt.

Das Ende der Stützwelle 11 ist über Bolzen 49 in einem Kappenteil 50 eingespannt, das in eine Verlängerung 51 der Maschette 45 hineinragt und demgegenüber mit einem Dichtring 52 aus Gummi oder Kunststoff abgedichtet ist. Das Kappenteil 50 kann nach Fig.6 auch herausnehmbar in einer Verlängerung 89 eingesetzt sein. Auch zwischen der Innenfläche der rohrförmigen Verlängerung 51 und dem Kappenteil 50 ist ein Spielraum 53 vorgesehen, der Winkelbewegungen der Stützwelle zuläßt. Hierdurch wird gleichzeitig eine zu große Durchbiegung begrenzt. Der Spalt 53 ist beispielsweise 0,38 mm breit gewählt.

Auf einem im Durchmesser verringerten Fortsatz 57 des Zwischenstückes 40 ist ein Ring 60 aufgesetzt und wird durch eine Schraube 59 gehalten. Auf der Außenseite dieses Ringes 60 ist der innere Rand einer Membran 58 aufgeschweißt oder auf andere geeignete Weise damit verbunden. Der äußere Rand dieser Membran 58 ist mit dem Kappenteil 50 bzw. 89 durch Schrauben 61 verspannt, die am Umfang des Kappenteils im Abstand verteilt sind. Die Membran 58 besteht vorzugsweise aus Stahl. Hierdurch werden Längenänderungen der Stützwelle 11 beispielsweise durch Temperaturänderungen oder auch Verformungen des Rahmens ausgeglichen, da die Membran 58 sich in axialer Richtung durchbiegen kann, ohne daß hierdurch eine Beeinflussung des Meßbereiches 41 in senkrechter Richtung hierzu eintritt. Auch kleine axiale Fluchtungsfehler beim Einbau werden hierdurch ausgeglichen, da die Membran 58 jedoch aus dünnem Stahlblech besteht, ist sie in der Membranebene, d. h. senkrecht zur Mittellinie der Stützwelle 11 sehr steif und jede Verlagerung der Stützwelle durch die Zugspannung der Materialbahn bedingt eine entsprechende Verformung des Meßbereichs 41 und damit auch der Dehnungsmeßelemente 30 und 31, was jeweils zur Anzeige gebracht wird. Diese Befestigung der Stützwelle 11 über ein quer zur Kraftrichtung flexibles Kopplungsmittel in Form der Membran 58 ermöglicht also eine größere Toleranzgrenze beim Einbau und vor allem auch eine größere Meßgenauigkeit, da störende Biegebeanspruchungen vom Meßbereich 41 ferngehalten werden.

Wenn sich der Belastungswinkel ändert, ändert sich durch die Größe der Durchbiegung des Meßbereichs 41. Wenn die Last senkrecht zur Mittellinie der Stützwelle wirkt, wird eine maximale Empfindlichkeit erreicht. Geringste Empfindlichkeit ergibt sich bei einer Last rechtwinklig zur Zeichenebene nach F i g. 4: Zwar läßt sich die Empfindlichkeit mit Hilfe der Brückenschaltung einstellen, die Fehler werden jedoch geringer, wenn die Zwischenstücke mit ihren darauf angebrachten Dehnungsmeßelementen so ausgerichtet werden, daß maximale Empfindlichkeit eintritt. Dies kann durch eine Verdrehung der Stützwelle 11 um ihre Mittellinie erreicht werden.

Eine Einrichtung hierfür zeigt F i g. 6 und 7. Die Abdeckmanschette 45 ist hier winkelverdrehbar im Rahmenteil 19 gelagert. Die Manschette 45 stützt sich auf der einen Seite über eine Schulter 81 am Rand einer öffnung des Rahmens 19 ab, und auf der anderen Seite ist über Schrauben 84 eine Abdeckung 80 angeschraubt. Die Abdeckung 80 kann zusammen mit der Manschette 45 winkelverdreht werden. Solange die Schrauben 84 nicht angezogen sind und ein Spalt 83 vorhanden ist, kann damit die Manschette 45 entsprechend eingestellt werden. Der Verbindungsstecker 23 ist in diesem Ausführungsbeispiel unmittelbar auf der Abdeckung 80 über Schrauben 88 befestigt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Messen einer Zugspannung einer kontinuierlich über eine Meßwalze bewegten Materialbahn mittels eines Kraftmeßwandlers, dessen Dehnungsmeßelemente auf der am Rahmen befestigten Stützwelle der Meßwalze angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützwelle (11) mindestens an einem Ende über ein Zwischenstück (40, 41) am Rahmen (18, 19) befestigt ist, daß das Zwischenstück einerseits am Rahmen fest verankert und andererseits über ein quer zur Kraftrichtung flexibles Kopplungsmittel (58) mit der Stützwelle (11) verbunden ist und daß das Zwischenstück zur Aufnahme der Dehnungsmeßelemente (30, 31) einen radial reduzierten Meßbereich (41) aufweist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abdeckung des Zwischenstückes und der flexiblen Kopplungsmittel und zur Begrenzung der belastungsabhängigen Biegung der Stützwelle und des Zwischenstückes eine Abdeckmanschette (45) vorgesehen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück winkelverdrehbar am Rahmen (18, 19) befestigt · ist.

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