DE1573790A1

DE1573790A1 - Vorrichtung zum Messen der Zug- und Querkraft von ueber eine Umlenkrolle gefuehrtem laufendem Band

Info

Publication number: DE1573790A1
Application number: DE19651573790
Authority: DE
Inventors: Guingand Jean Raymond
Original assignee: Heurtey SA
Current assignee: Heurtey SA
Priority date: 1964-08-17
Filing date: 1965-08-07
Publication date: 1970-08-06
Also published as: NL6510632A; LU49288A1; US3453875A; FR1421350A; BE668123A; GB1121147A; US3408863A

Description

Dipl.-Ing. H.Sauerland ■ Dn.-Ing. R. KöniJ573790 Patentanwälte · 4ooo Düsseldorf · Cecilienallee 7B ■ Telefon 43S7aa

P 15 73 790.3 12. Juli 1969

============= IIl/Sch/21 198

SOCIEiDE ANONYME HEURTEY, 30-32, rue Guersant, Paris (Frankreich.)

"Vorrichtung zum Messen der Zug- und Querkraft von über eine Umlenkrolle geführtem laufenden Band"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen der Zug- und Querkraft von über eine Umlenkrolle geführtem laufenden Band unter Verwendung von Druckmeßdosen.

Bei verschiedenen Techniken, insbesondere bei der Behandlung von Bändern, müssen nicht nur die Bewegungen dieser Bänder, sondern auch die in den Bändern auftretenden Kräfte gemessen werden. Die in Frage kommenden Kräfte sind die einem derartigen Band erteilte Spannung und die seitlich gerichtete Kraft, die das Band aus seiner Vorschubachse zu verschieben sucht.

Es sind bereits die verschiedensten Vorrichtungen zum Messen von Zugkräften bekannt. So wird in der deutschen Auslegeschrift 1 165 226 eine Seilwinde mit einer Einrichtung zum Messen des Seilzuges beschrieben, bei der die Durchbiegung eines in der Trommelwelle liegenden unbelasteten Meßstabes mit einer Druckmeßdose gemessen wird. Die Druckmeßdose kann dabei am Ende der Trommelwelle bzw. des Meßstabes oder in dessen Mitte angeordnet sein. Abgesehen davon, daß mit einer solchen Vorrichtung nur verhältnismäßig grobe Meßwerte festgestellt werden können, sind aber auoh die

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.jo Unterlagen w. > r: ·■:,.. - u, ι ^ 3 de* änderung«,·«, ν. 4. s. iaazt

"bei der Seilzugmessung auftretenden Probleme völlig anderer Art, als sie beim Messen der Zug- und Querkraft an Bändern auftreten. Im übrigen liegt die Messung von Quer- bzw, Axialkräften völlig außerhalb der durch diese Auslegeschrift gegebenen technischen Lehre_β Ferner enthält die bekannte Vorrichtung auch keinerlei Mittel zum genauen Einstellen der Druckmeßdosen, was aber für genauere Messungen unerläßlich ist.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 04-5 736 ist eine im wesentlichen starre Umlaufkörperlagerung bekannt, bei der sich beispielsweise mit Dehnungsmeßstreifen die schwingenden Kräfte von die Lagerschalen eines Wellenlagers abstützenden Federstäben messen lassen₀ Derartige Dehnungsmeßstreifen oder auch am Fußende der Federstäbe angeordnete Druckmeßdosen lassen sich zum Messen der Bandspannung von über eine Umlenkrolle geführtem Band nicht verwenden, da die Druckmeßdosen für einwandfreie Messungen einmal auf der Winkelhalbierenden des Umschlingungswinkels liegen müßten und sich bei analoger Anwendung eine bei der Messung von Bandspannungen gerade zu vermeidende Wellenverlagerung ergäbe« Schließlich ist dieser Auslegeschrift auch kein Hinweis zu entnehmen, auf welche Weise Queroder Axialkräfte von schneilaufendem Band gemessen werden können, und wie die Null-Ei.:stellung der Druckmeßdosen erfolgen könnte.

In einem in der Zeitschrift TAPPI Bd. 37, Nr. 2, Febr. 1954t S. 49 erschienenen Aufsatz sind zwar Vorrichtungen zum Messen und Steuern des Bandzuges, insbesondere im Zusammenhang mit Papiermaschinen, beschrieben, doch basieren sämtliohe Vorrichtungen bzw. Verfahren auf einer zum Teil beträchtlichen Wellenverlagerung. Abgesehen von verschiedenen pneumatischen und elektrischen Verfahren wird ledig-

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lieh noch eine Vorrichtung "beschrieben, "bei der die Messung des Bandzuges aljer ebenfalls auf einer Verlagerung der Wellenachse der Umlenkrolle "beruht. Diese Verlagerung kommt dadurch zustande, daß die Zapfen der Umlenkrolle auf biegsamen Zungen gelagert sind. An einer dieser Lagerzungen befindet sich ein Dehnungsmeßstreifen, dessen Verformung in bekannter Weise mittels einer Brückenschaltung gemessen wirdo Diese Vorrichtung besitzt zudem noch den Nachteil, daß sich die Wellenachse nicht etwa auf der Winkelhalbierenden des Umschlingungswinkels bewegt, sondern auf einem Kreisbogen um die Einspannstellen der Lagerzungen₀ Auch dieser Aufsatz befaßt sieh nicht mit dem Problem der Messung von Quer- und Axialkräften₀

Bei einer aus der deutschen Auslegeschrift 1 171 637 bekannten Anordnung zum Messen der Komponenten des Haspelbandzuges erfolgt zwar die Messung ebenfalls mittels Druckmeßdosen, jedoch über die Durchbiegung federnder Zungen, wobei der Bandzug über die Welle der Umlenkrolle direkt auf die federnden Zungen übertragen wird. Auch diese Anordnung hat daher den Nachteil mehr oder weniger großer Wellenverlagerungene

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Vorrichtungen zu vermeiden und mit einfachen Mitteln eine Vorrichtung zum Messen des Bandzuges bzw. der Querkräfte des Bandes zu schaffen, die sich insbesondere auch zwc Verwendung an Warm- und Kaltbandstraßen eignete Dabei soll die Meßvorrichtung so gestaltet sein, daß sie - abgesehen von den gegebenenfalls von ihr ausgehenden Meß- uxiä. Steuerimpulsen - selbst keinen Einfluß auf das Band ausübt und sich insbesondere bei Bandzugschwankungen nicht die Mittelachse der Umlenkrolle, über die das Band geführt ist, verlagert.

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Biese Aufgabe findet ihre Lösung gemäß der Erfindung im wesentlichen dadurch, daß die Bmlenkrolle auf einer ortsfesten Welle gelagert ist» an deren Enden Bruckmeßdosen mit Abgleichmitteln angeordnet sind, die dem Ausgleich und der genauen Einstellung der Druckmeßdosen dienen.

Im Gegensatz zu den bekannten Meßvorrichtungen besitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung somit eine ortsfeste Welle, die besonders dann von großer Bedeutung ist, wenn der Bandzug und die Querkräfte von Stahl bändern großer Abmessungen bzw, großer Gewichte und bei hohen Bandgeschwindigkeiten gemessen werden sollen. Bei modernen Breitbandstraßen ist es von großer Wichtigkeit, daß die Mittelachse der Umlenkrolle ihre einmal ein^ustierte feste Lage beibehält. Jede Verlagerung führt nämlich nicht nur zu einer Beeinträchtigung der Messung, sondern auch zu einer Beeinflussung des Bandlaufesβ Schließlich ist es auch bei Warmband oder Bändern, die mit aggressiven Mitteln behaftet sind, von großem Vorteil, wenn die Meßelemente, d_oh_o also die Druckmeßdosen, außerhalb der Bahn des Bandes liegen, so daß sie wirksam gegen jeden störenden Einfluß abgeschirmt sind. Diese Lage bringt darüber hinaus auch eine leichte Zugänglichkeit der Abgleichmittel zur Null-Einstellung der Druckmeßdosen mit sich.

In einer Ausführungsform einer solchen Vorrichtung zum Messen der Spannung in einem Band ist erfindungsgemäß eine Umlenkrolle vorgesehen, die von dem Band teilweise umschlungen, in der Winkelhalbierungsebene des Umschlingungswinkels gleitend verschieblich gelagert und mit Druckmeßdosen zur Messung der in der Winkelhalbierungsebene entwikkelten Kräfte ausgestattet ist.

Zur Messung einer seitlich gerichteten Kraft sind ebenfalls

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Ausgleichseinrichtungen vorgesehen, die die Zentrierung einer derartigen Umlenkrolle in Achsrichtung und das Zusammendrücken von elastischen Einrichtungen "bewirken, insbesondere zum automatischen Ausgleich des Spiels in dem Wälzlagersystem der Umlenkrolle,

In beiden Fällen können die Druckmeßdosen mit Anzeigegeräten, mit Schreibern oder Steuergeräten verbunden sein, die Einrichtungen zur Steuerung der Spannung, der Laufrichtung des Bandes oder beider gleichzeitig betätigen, um insbesondere die Überschreitung einer Höchst spannung zu verhindern.

In einer besonderen Ausführungsform einer solchen Vorrichtung zum Messen der Spannungen an einem fortlaufend bewegten Band ist eine teilweise von dem Band umschlungene Umlenkrolle durch seitliche Wälzlager auf zwei Hohlzylindern gelagert, die die feste Welle umgeben und in der ITähe der Mittelebene des Mantels der Umlenkrolle durch Kugelgelenkverbindungen auf der festen inneren Welle gelagert sind, wobei die Druckmeßdosen außerhalb der Umlenkrolle zwischen den entsprechenden Enden der Hohlzylinder und dem gegenüberliegenden Teil der festen Welle angebracht sind.

Die Druckmeßdosen befinden sich in an den Enden der Hohlzylinder befestigten prismatischen Gehäusen, die zusammen mit an der festen Welle befestigten gleichliegenden Blökken eine zu der Winkelhalbierungsebene parallele !führung bilden·

Gegenüber den Druckmeßdosen sind zwischen der festen Welle und dem Hohlzylinder regelbare elastische Einrichtungen wie Schraubenfeder», angeordnet, um das Eigengewicht der Umlenkrolle und der zugehörigen !Teile, insbesondere der Hohlzylinder, auszugleichen.

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Beim Messen von seitlich gerichteten Kräften ist eine derartige Umlenkrolle durch Wälz- und Drucklager auf einer
festen Welle mit hohlen Wellenenden gelagert, die mit querliegenden Penstern für die Aufnahme von Radialstäben und
Druckstäben zur Übertragung der seitlich gerichteten Kräfte auf die an den Enden der festen Welle in Gehäusen regelbar angeordneten Druckmeßdosen versehen sind»

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigen

Pigο 1 eine sohematische Sohnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Messen der seitlich gerichteten Kraft an einem in Bewegung befindlichen Band,

Pigο 2 in etwas kleinerer Darstellung einen schematisohen Schnitt durch eine Vorrichtung zum Messen des Zuges in einem Band,

Pigο 3 einen Schnitt gemäß Schnittlinie III-III von Pig. 2,

Pig« 4 eine abgewandelte Ausführungsform der in Pig« 2 gezeigten Vorrichtung und

Pig« 5 einen Schnitt duroh eine solche Vorrichtung gemäß
Schnittlinie V-V von Pig. 4.

Die in Pig. 1 dargestellte Vorrichtung weist ein« Umlenkrolle 1 mit einem zylindrischen Mantel auf, der mit seitlichen Sohelben 2 und 3 verbunden ist, die sioh an dtm
Außenring 4 bzw. 5 von Rollenlagern 6 und 7 abstüt*«n, deren Inntnringe 8, 9 an entsprechenden Anlage£läoh«n und
Sohultern einer festen Welle 10 anliegen«, Dit Außenring«
4 und 5 d«r Wälzlager können in beidtn Richtungen in einer

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zu der Achse der Umlenkrolle parallelen Richtung auf den Rollen 6 und 7 gleiten. Die Endstücke dieser Welle sind an seitlichen Haltern 11 und 12 verkeilt.

An den Scheiben 2 und 3 sind Kappen 13» 14 befestigt» in deren Boden die Innenringe 15» 16 von Kugeldrucklagern angebracht sind, deren Außenringe 17 und 18 an äußeren Radialstaben 19 und 20 anliegen, die mit Spiel durch in den Enden der Welle 10 angeordnete querliegende leneter 21 und 22 hindurchgeführt sinde Die beiden Wellenenden sind hohl und reichen bis zu den beiden !Fenstern 21 und 22.

In dem einen hohlen Wellenende, z_oB_e bei dem Radialstäb 20, liegt an dem Stab ein spitzes inneres Druckstück oder ein Druckstab 23 an, hinter dem eine leder 24 angeordnet ist, die sieh an einem weiteren Druckstück oder Druckstab

25 abstützt, das bzw, der in ein an dem betreffenden Wellenende befestigtes Gehäuse 26 hineinragt. In dem Gehäuse

26 ist eine Schale 27 verschiebbar, in der eine Druckmeßdose 28 angeordnet ist, deren bewegliche Druckaufnahmespitze 29 sich gegen das aus dem hohlen Wellenende hervorstehende Ende des Druckstückes oder Druckstabes 25 unter der Wirkung einer Verstellspindel 30 legt, die in den Boden 31 des Gehäuses 26 eingeschraubt ist, an der Rückseite der Schale 27 angreift und außen einen Einstellknopf trägt.

Auf der gegenüberliegenden Seite der Umlenkrolle liegt der Radialstab 19 an einem starren Druckstab 31 an, der sich mit seinem anderen Ende an der beweglichen Druckaufnahmespitze 32 einer Druckmeßdose 33 abstützt, die in gleicher Weise in einer Schale 34 angeordnet ist. Die Schale 34 ist ebenfalls in einem an dem betreffenden Wellenende befestigten Gehäuse 35 verschiebbar gelagert und stützt sich an einer in den Boden 37 des Gehäuses 35 eingeschraubten

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Verstellspindel 36 ab.

Die auf das über die Umlenkrolle 1 laufende Band ausgeübten seitlich gerichteten Kräfte werden durch Haftwirkung auf den Mantel der Umlenkrolle übertragen. Die Verschiebungen werden durch die Kugeldrucklager aufgenommen und unmittelbar auf die Druckmeßdosen 28 und 33 übertragen. Die Feder 24 hebt das Spiel in diesen Drucklagern auf. Die Verstellspindeln 30 und 36 dienen gleichzeitig zum Abgleichen der Druckmeßdosen in Zusammenwirken mit der Feder 24, deren Vorspannung so eingestellt wird, sowie zum Zentrieren der Umlenkrolle in der Achse des laufenden Bandes_β

Es kann ein Anzeigegerät für jede Druckmeßdose vorgesehen sein. Bs können aber auch Schreiber oder Steuergeräte zur Berichtigung der Laufrichtung des Bandes eingesetzt werden, falls dies erforderlich ist.

Wie in Figo 2 und 3 gezeigt, wird zum Messen der Bandspannung eine mit einem Mantel 38 versehene Umlenkrolle an der Stelle eines Richtungswechsels der Fortbewegungsbahn eines Bandes 39 angeordnet, so daß dieses die Umlenkrolle auf einem gewissen Sektor umschlingt. Die Umlenkrolle ist über Scheiben 40, 42 auf Wälzlagern 42 und 42 gelagert. Das Wälzlager 42 stützt sich an einem Hohlzylinder 44 ab, der von einer festen Welle 45 durchsetzt ist, deren beide Enden an äußeren Haltern 46 verkeilt sind.

Da die linke und die rechte Hälfte der Umlenkrollenanordnung identisch ausgebildet sind, wird im folgenden nur die linke Hälfte beschrieben.

In der Nähe der Wellenmitte ist ein Kugelgelenk für den Hohlzylinder 44 vorgesehen, das aus einem Block 47, dessen

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Umfang die Form einer Kugelzone hat, und aus einer darauf im Gleitsitz angeordneten, entsprechend geformten Schale 48 besteht, die an dem inneren Endstück des Hohlzylinders 44 befestigt ist₀

Außerhalb der Scheibe 40 trägt der Hohlzylinder 44 ein Gehäuse 49, das innen parallelepipedisch ausgebildet und an einem mit der Welle 45 fest verbundenen entsprechenden prismatischen Block 50 geführt' ist, wobei die Gesamtanordnung eine Symmetrieebene hat, die mit der Winkelhalbierungsebene des Umschlingungswinkels des Bandes auf der Umlenkrolle zusammenfällt. Eine reibungsmindernde Führung, z.B₀ durch Kugeln 51, ist zwischen dem Gehäuse 49 und dem Block 50 angeordnet. Der Block 50 ist mit der Welle 45 in einer festen Stellung verkeilt.

Zwischen einem Boden 52 des Gehäuses 49 und der gegenüberliegenden Seite des Blockes 50 ist eine Druckmeßdose 53 angeordnet. Auf der der Druckmeßdose 53 abgewandten Blockseite ist an dem Block 50 eine Zugstange bzw. ein Gewindestift 54 befestigt, die bzw. der durch den dem Boden 52 gegenüberliegenden Boden 55 des Gehäuses hindurchtritt und auf dem Gewindeabschnitt eine Mutter 56 trägt„ Zwischen der Mutter 56 und dem Gehäuseboden 55 ist eine Schraubenfeder 57 angeordnet.

Bei dieser Ausführungsform läuft ein Band 39 über die Umlenkrolle 38.

Wenn, wie in Figo 4 und 5 dargestellt, ein Band 59 unter dem Mantel 58 einer entsprechenden Umlenkrolle vorbeiläuft, ist die Anordnung nur hinsichtlich der gegenseitigen Anordnung der Druckmeßdosen und der Federn verschieden. In dem entsprechenden Gehäuse 60 liegt nämlich die Druokmeßdose

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wiederum auf der Seite, die dem von dem Band auf der Umlenkrolle umschlungenen Bogenabschnitt am nächsten liegt. Innerhalb des Gehäuses 60 ist jedoch eine Schraubenfeder 62 zwischen einer Stützplatte 63 am Ende einer in den Boden des Gehäuses 60 eingeschraubten "Verstellspindel 64 und dem entsprechenden, an der festen Welle 45a "befestigten Block 65 angeordnet.

In beiden Fällen dienen die Federn 57 oder 62 zum Aufheben des Einflusses des Eigengewichtes der Umlenkrolle und der mit ihr verbundenen Teile auf die Messung. Bei der Ausführungsform von Figo 2 und 3 hält die Feder 57 durch Zusammendrückung dem Gewicht dieser Teile das Gleichgewicht, während bei der Ausführungsform von Fig. 4 und 5 die Feder 62 die Druckmeßdose 61 von dem Gewicht der Umlenkrolle und der zugehörigen Teile entlastete

Die Bandspaiüiung ergibt sich aus dem Verhältnis der Längen der im folgenden näher erläuterten Hebelarme und der auf eine Druckmeßdose ausgeübten Krafto Die maßgeblichen Hebelarmlängen sind der Abstand zwischen der Ebene der Scheibe 40 und dem Mittelpunkt der Kugelfläche 47 einerseits und der Abstand zwischen diesem Mittelpunkt und der die Druckaufnahmespitze des beweglichen Teiles einer Druckmeßdose an dem entsprechenden Block enthaltenden Ebene andererseits.

Eine trigonometrische Beziehung verbindet ferner diese Spannung in dem Band, die auf eine Druckmeßdose ausgeübte Kraft und den Umschlingungswinkel des Bandes an der Umlenkrolle.

Es ist möglloh, ein einziges Anzeigegerät für die beiden Druckmeßdosen der gleichen Umlenkrolle bei beliebiger An-

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Ordnung in bezug auf das Band vorzusehen. Ein derartiges Anzeigegerät für ein unmittelbares Ablesen kann, wie oben, durch einen Schreiber oder auch durch ein Steuergerät zur Regelung der Bandspannung vervollständigt oder ersetzt werden.

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Claims

SOOIETB ANONYME HEURiDEY, 30-32, rue Guersant,

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Paris (Prankreich)

Patentansprüche;

β Vorrichtung zum Messen der Zug- und Querkraft von über eine Umlenkrolle geführtem laufenden Band unter Verwendung yon Druckmeßdosen, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkrolle (1, 38, 58) auf einer ortsfesten Welle (10, 45, 45a) gelagert ist, an deren Enden Druckmeßdosen (28, 33» 53_f 61) mit Abgleichmitteln angeordnet sind.

2, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichneti daß die Umlenkrolle (38, 58) über Scheiben (40, 41) und Radiallager (42, 43) auf drehfesten Hohlzylindern (44» 48) gelagert ist, zwischen denen und der ortsfesten Welle (45» 45a) Druckmeßdosen (53, 61) liegen·

3ο Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlzylinder (44, 48) beiderseits der Mittelebene der ortsfesten Welle (45, 45a) einseitig auf Kugelgelenken (47, 48) gelagert sind und sich über die Druckmeßdosen (53, 61) auf mit der ortsfesten Welle (45» 45a) verkeilten Blöcken (50, 65) abstützen,

A- r. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 "eis 3, dadurch gekennzeichnet, daS die Blocke (50, 65) über Kugellager (51) in mit den freien Unden der Hohlzylinder (44) starr verbundenen Gehäusen (55* 60) bev/eglich geführt sind.

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_β Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 "bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen Muttern (56) auf mit den Blöcken (50) fest verbundenen Gewindestiften (54) und den Gehäusen (49, 52, 55) Schraubenfedern (57) erstrecken.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 "bis 4» dadurch gekennzeichnet , daß die Schraubenfeder^ (62) zwischen den Blöcken (65) und Stützplatten (63) von in den Gehäusen (60) geführten Verstellspindeln (64) liegen.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 "bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Druckmeßdosen (53, 61), die Blöcke (50, 65), die Spiralfedern (57, 62) und die Gewindestifte (54) "bzw. Verstellspindeln (64) auf der Winkelhalbierenden des Umsohlingungswinkels des Bandes (39, 59) liegen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkrolle (1) über Scheiben (2, 3) und Radiallager (6, 7) auf einer ortsfesten Welle (10) gelagert ist, an deren beiden linden Druokmeßdosen (28, 33) angeordnet sind.

9· Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Scheiben (2, 3) Kappen (13, 14) befestigt sind, die über Axiallager (16, 17) mit Radialstäben (19, 20) verbunden sind, zwischen denen und den Druekmeßdosen (28, 33) eioh Druokstäbe (23, 25, 31a) erstrecken.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 8 und 9, daduroh gtkennzeiohntt, daß einer der Druokstäbe aus

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zwei Teilstücken (23, 25) "besteht, zwischen denen eine Druckfeder (24) liegt.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialstäbe (19, 20) in Fenstern (21, 22) der ortsfesten Welle (10), die Druckstäbe (31a, 23, 25) und die Druckfeder (24) im Innern der hohlen Enden der ortsfesten Welle (1O) sowie die Druckmeßdosen (28, 23) in mit der ortsfesten Welle (10) verbundenen Kapseln (26, 35) liegen und zwischen den Druckstäben (31a, 23, 25) und Verstellspindeln (30, 36) eingespannt sind.

12e Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmeßdosen (28, 33» 53, 65) mit Anzeigegeräten, Schreibern oder Steuergeräten verbunden sind.

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