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Spannungsmesser für Faden, Bänder od.dergl., insbesondere für Webstühle
Die Erfindung bezieht sich auf einen Spannungsmesser zum Ermitteln der Längsspannung
in straffgespannten, biegsamen Fäden, Bändern, Streifen, Drähten od.dergl., insbesondere
zum Messen der Kettenfadenspannung bei Webstühlen.
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Geräte zum Messen der Kettenfadenspannung bei Webstühlen sind in
unterschiedlichen Ausführungen bekannt. Gewöhnlich sind solche Fadenspannungsmesser
so ausgebildet, daß sie gleichzeitig durch eine Mehrzahl von nebeneinander liegenden
Kettenfaden belastet sind. Mechanische Spannungsmesser, bei denen ein von den Kettenfäden
beeinflußtes Glied eine Bewegungen unmittelbar auf den Zeiger einer Anzeigevorrichtung
überträgt, sind nicht befriedigend, weil die am Webstuhl durch den Ladenschlag auftretenden
Stöße ein ständiges Hin-und Herpendeln des Zeigers zur Folge haben und iiie Messung
überdies auch aus anderen Gründen ungenau ist. Es ist auch schwer, mit diesen Geräten
ohne eine Vielzahl von Einzelmessungen einen Mittelwert der Fadenspannung zu ermitteln,
der nicht um mehr als 10 % von der tatsächlichten
Spannungshöhe
abweicht. Andere bekannte Geräte sind in ihrem Aufbau so kompliziert, daß sie sich
nicht ohne besondere Umstände als tragbare Geräte zur Durchführung von Spannungsmessungen
an unter schiedlichen Webstühlen verwenden lassen, sondern @@ nur zum ortsfesten
Einbau in einen bestimmten Webstuhl eignen. Dabei ist auch das Eichen solcher Geräte
umständlich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zum Messen der Längsspannung
von in einem Arbeitsprozeß befindlichen, gespannten und dabei auch bewegten Fäden
oder Bändern geeignetes Meßgerät zu schaffen, das eine besonders einfache und stabile
Ausführung aufweist, sioh leicht handhaben und an unterschiedlichen Stellen einer
breiten Fadengruppe einsetzen läßt, von auftretenden Erschütterungen unbeeinflußt
bleibt, eine hohe Meßgenauigkeit aufweist und sich so ausbilden läßt, daß das die
zu messenden Längsspannungen wahrnehrnende Gerät unabhängig von einem die Spannungen
anzeigenden Gerät als handliche, leicht tragbare Meßvorrichtung an unterschiedlichen,
räumlich entfernten Meßstellen eingesetzt werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gerät
ein quer zum gespannten Material angeordnetes, vorn Spannzug durch Querdruck belastetes
Meßglied aufweist, das die Längsspannung des Materials in eine Biegespannung des
Meßgliedes umsetzt und mit einer elektrischen anzeigevorrichtung kombiniert ist,
die diese Biegespannung des Meßgliedcs zur sichtbaren Anzeige oder Aufzeichnung
bringt. be-In weiterer Ausgestaltung der Erfindung, steht das Meßglied zwecksmäßig
aus einem das gespannte Material berührend untergreifenden, einseitig freitragend
eingespannten Führungsstab, der an seinem einige
spannten Ende mindestens
einen fest angebrachten Meßstreifen aus Halbleitermaterial mit elektrischen Zuführungsleitungen
aufweist, an die die elektrische Anzeigevorrichtung angeschlossen bzw. Anschließbar
ist. Der als Meßglied dienende, einseitig freitragend eingespannte Führungsstab
ist vorzugsweise zwischen zwei dazu gleichlaufenden, ortsfesten Flachschienen derart
höhenversetzt angeordnet, daß er das ber gleichhohe Kanten der Flachschienen geleitete
Materlal aus der die Schienenkanten verbindenden Ebene verdrängt.
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Weitere Merkmale les Spannungsmessers nach der Erfindung ergeben
sich aus der nachstenanden 3eschreibung und den patentansprüchen Die Zeichnung zeigt
ein Beispiel für die Ausführung es Spannungsmessers nach der Erfindung, und zwar
zeigen Fig. l einen Längsschnitt durch den mechanischen i'eil des Spannungsmessers
in der Seitenansicht, Fig. 2 einen Querschnitt durch das Gerät nach Linie II-II
von Fig. 1, Fig. @ ein elektrisches Schaltschema des Anzeigegerätes, Fig. 4 ein
Schaltbild für eine Schaltung, bei der das Meßergebnis
| tu einer wdung der Ffenspznnung benutzt urr- |
den soll> una Fig. 5 einer Schaltkreis, bei dem ein katholenstral loszillograp:
ur Sichtörrra : Jer r£'erun-:ren -i: L nung der untersubhten F @en vorgesehen ist.
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Je i--. 1 :d 2 ~~~ , i C's r31 tC weist eine @@@@@ @f, der im @sertlichen
durch einen @@pefl@@@ ten Holzkörper @ ge@iliet ist. Dieser Fol@@@rper ist e@@ @@
cm @@@@ und etwa 4 cm breit, in Fig. 1 und @ also e@@@ in natürlicher @@@@@ dargestellt.
Am vor@@eren @@@@@@ist @ fol@körger 4 ein@@ @efl@@ten
spitz zulaufenden
Kopf 6, am hinteren Ende eine Stirnplatte 8 aus Stahl auf, die am Holzkörper 4 verschraubt
ist. Auf der oberen Begrenzungsfläche des Kopfes 6 trägt der Holzkörper einen Stellknopf
10, der sich mit-einer gewölbten Unterflaahe der gewölbten Oberfläche des Holzkörpers
anpaßt. Unterhalb dieses Stellknopfes enthält der Kopf 6 eine nach unten offene
Bohrung 12, in der ein federbelasteter Haltestift 14 verschiebbar ist. Der Haltestift
14 ist mit seinem oberen Ende am Stellknopf 10 festsitzend angebracht, so daß er
durch Drehen des Stellknopfes gegen den Druck der Belastungsfeder nach oben zurückgezogen
werden kann. Am hinteren Ende weist der Holzkörper 4 ein senkrechtes Loch auf, in
ßem eine Steckdose 15 sitzt.
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Die hintere Stirnplatte 8 ist U-förmig ausgebildet und verhältnismäßig
dick. Sie ist an beiden Seiten mit dem Kopf 6 des Holzkörpers durch zwei seitliche
Flachschienen 16 aus Metall verbunden, die sich von der Stirnplatte 8 nach vorn
erstrecken und am Kopf 6 des Holzkörpers mit einem Querstift 18 befestigt sind.
Die Flaohschienen 16 bestehen aus verchromtem Stahl und dienen mit ihren gerundeten
Unterkanten 20 als Führung für eine Vielzahl von Kettenfäden 19, die im Bereich
eines Abschnittes von gewünschter Breite nebeneinander liegen. Durch die gerundeten
Unterkanten 20 der Flachschienen 16 soll die Fadenreibung vermindert und ein Aufrauhen
der Kettenfäden vermieden werden. Zwischen den beidenFlachschienen 16 befindet sich
ein Führungsstab 30, dessen Oberkante etwas höher liegt als die gerundeten Unterkanten
20 der Flachschienen 16. Die Stirnplatte 8 enthalt eine Bohrung 22 zur Aufnahme
des Endzapfens eines'rragstiftes 24, der mit zwei Meßstreifen 26 und 28 versehen
ist. Der Tragstift 24 ist mit einer Madenschraube an der Bohrung 22 der Stirnplatte
8 verklemmt und weist an seinem vorderen Ende eine UmfaWrsnut
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und zwei sie einfassende Paßbunde 34 auf, auf denen der hohle Führungsstab 30 sitzt.
Zwischen dem Befestigungszapfen und dem ersten Paßbund 34 ist der Tragstift 24 mit
einem Wie@kantabschnitt 36 versehen. Die Meßstreifen 26 und 28 haben Je einen
von etwa 120 und enthalten Halbleitermaterial. Sie sind als Flachstreifen an den
oberen und unteren horizontalen Begrenzungsflächen des Vi erkantabschnittes 36 befestigt,
so daß bei einer Verbiegung des hohlen Führungsstabes 30 nach unten der Werkstoff
des oberen Meßstreifens 26 gedehnt, der Werkstoff des unteren Meßstreifens 28 aber
zusammengedrückt wird, womit sich ihre elektrischen Leitwiderstände ändern.
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Die beiden Meßstreifen sind mit Zuführungsdrähten versehen, die durch
Längsnuten 38 im Befestigungszapfen des Tragstiftes 34 verlaufen und an die Steckdose
15 angeschlossen sind.
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Der Führungsstab 30 weist einen kegligen Kopf 40 aus Kunststoff auf,
der bis an den Haltestift 14 reicht und mit seiner Basis über die Aui3enflache des
Führungsstabes hervorsteht, damit die auf dem Führungsstab sitzenden Kettenfäden
19 nicht über den Kopf 40 gelangen und niedergleiten können. Der Haltestift 14 liegt
in seiner in in Fig. 1 dargestellten ausgeschobenen Stellung neben der Spitze des
Kopfes 40, hält aber die auf dem Führungsstab 30 befindlichen Kettenfäden in Abstand
von dem anschließenden Teil der nicht durch das Gerat laufenden Kettenfäden.
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Das zugeordnete Anzeigegerät enthält in seinem Schaltkreis nach Fig.
3 eine Wheatstone'sche Brücke. Zwei zusammenliegende Arme dieser Brücke enthalten
feste Widerstände 111 und R2 von Je 680 Ohm.
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Die beiden anderen Brüokenarme enthalten Je einen Widerstand R3 und
R4 von 350 Ohn. Dieser Widerstände sind durch die beiden Halbleiterstreifen 26,28
gebildet. An die Brücke ist eine Spannung angelegt,
die von einer
Trockenbatterle 42 geliefert wird. Diese Trockenbatterie liegt in Reihe mit einem
Widerstand R5 von 120 Ohm, einent Druckknopfschalter 46 und einer ### Diode 44 vorn
Typ 0AZ-203, die die Stromzuführung zur Brücke stabilisiert. Der Speisekreis liegt
parallel zur Brücke und ist mit ihr durch einen kleinen regelbaren Widerstand R6
von 50 Ohm verbunden.
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Der Schaltkreis weist ferner ein Mikroamptremeter 48 auf, das unmittelbar
in Spannungseinheiten mit Ablesewerten von @@@ 25 kg und 50 kg geeicht ist und parallel
zu einem Dämpfkondensator 50 mit einer Kapazität von 1000 Hikrofarad liegt. In diesem
Teil des Schaltkreises sind ferner zwei Widerstände R7 und R8 @@geordnet, die eingeschaltet
sind, wenn an der Spannungsdskala von 0 bis 50 kg abgelesen werden soll, und mit
einem zugeordneten Schalter 56 ausgeschaltet werden, wenn für die Ablesung die Spannullgsskala
von 0 - 25 kg benutzt werden soll.
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Der Schaltkreis enthält ferner zwei PaarS von vierpoligen Schaltern
52, mit denen das Mikroamperemeter 48 folgendermaßen gEschaltet werden kann: (1)
parallel zum Speisekreis durch Einstellung der Schalter 52 auf die Klemme A, die
spannungslos ist, so daß geprüft werden kann, ob die Trockenbatterie 42 die für
richtige Ablesungen vorgeschriebene Stasmstarke aufweist (2) parallel zum Brückenkreis
durch Einstellung der Schulter 52 auf die Klemme B, wobei die durch die Kettenfadenspannung
bedingte Unbalan. der Brücke gemessen werden kann; (3) parallel zu einem mit Transistoren
bestückten Spitzenspannungsiesser - Zwischenkreis 54 durch Umlegen der Schalter
52 auf die Klemme
wenn das Gerät durch die Kettenfadenspannungen
belastet ist. In
der Praxis unterliegen die einzelnen Kettenfäden infolge der Bewegungen der Webstuhl
Spannungsänderungen, und der Zwischenkreis 54 @rmöglicht die Spitzenspannungen anzuzeigen
oder aufzuzei@@en, die in des vol Gerät erfaßten Kettenfäden auftreten. Der Zwi
schenkreis 54 ist an sich bekannt.
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Mit Ausnahme der Meßstreifen 26 und 28 sind alle sonstigen Teile
der Schaltung tn einem gesonderten, tragbaren Gehäuse untergebracht.
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Das Gehäuse ist mit einem Tragriemen zum Umhängen versehen und weist
eine Schalttafel auf, die mit dem Mikroamperem@eter versehen ist, ferner mit einem
Wählknopf zum Umschalteh der vierpoligen Schalter 52 auf die Stellungen A,B oder
C, sowie mit zwei normalerweise geöffneten Druckknopfschaltern. Der eine Druckknopfschalter
entspricht dem Schalter 46 nach Fig. 3 und dient zum Schließen des Stromkreises,
nachdem zuvor die vierpoligen Schalter 52 auf die jeweils gewählte Stellung @, B
oder C gebracht sind. Der andere Druckknopfschalter entspricht den Schalter 56 nach
Fig. 3 und schaltet die Widerstände R7, H8 mit einem Widerstandswert bis zu 2000
Ohm parallel zum. Mikroamperemeter 48, wodurch die Empfindlichkeit unter ehtaprechender
Erweiterung des Meßbereiches halbiert wird.
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Vorzugsweise wird das Gerät in folgender Weise benutzt Zunächst wird
die Nadel des Ampèremeters 48 auf 0 eingestellt. Dann werden durch Drehen des Wählknopfes
die vierpoligen Schalter 52 auf die Stellung A gebracht. Anscließend werden seide
Druckknopfschalter 46,56 niedergedrückt. Zeigt das in Fadenspannungen geeichte Mikroampèrem@eter
dann beim vollen Aussch@@g eine Fadenspannung von 50 kg an, so bringt dies zum Ausdruck,
da@ ler Ladungszustand der Trockenbatterie 42 für den Grbrauch des Gerätes befriedigend
ist.
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Anschließend werden die vierpoligen Schalter 52 mit dem Drehknopf
auf die Klemmen @ eingestellt. Sind die Kettenfäden noch nicht gespannt, so muß
beim Niederdrücken der Druckknop f se schalter 46 und 56 das Ampèremeter den Wert
ull enzeigen. Sollte dies nicht der Fall sein, so wird @@@ (Nullwert mit @lfe des
regelbaren Widerstandes R6 eingestellt. Anschließend wird d9.nn ein etwa 12 cm breiter
Abschnitt der Kettenfäden eines Webstuhls auf den Führungsstab 30 gebracht, die
riun gleichmäßig auf diesem Stan liegen, wahrend die links sind rechts anschliekenden
Anschnitte der Kettenfäden Ion dem @@ltestift 14 und von der Stirnplatte @ den Gerätes
in Abstand gehalten werden. Zum Einbringen der Kettenfäden in des Gorät wird der
Stellknopf 10 vorüber@chend gedreht
@altes t ift 14 angehoben, damit man den gewünschten Auschnitt von Kebbenfüden auf
den Führungs-.,*4.- O %iflff6fl +. Dia -.-ien .ierqe:- -)r lie L.;ngfl d'J% 3' -)r'3
gleichmä@ig verteilt. Sind die kettenfäden unter Spannung, zo üben sie einem nach
unten gerichteten Druck auf den Führungsstab 30 aus.
roen F'den':t.'inr:-'- r' qr r run,"..t'--..c @ber same L%½rrr3 etwas gebbgen, wobei
je@och sein @iegenausschlag im Bereich der Spitze nur sehr klein ist und @ur etwa
0,7 - 0,7 mm beträgt. Wird nun der Druckknopfachalter @@ niedergedrückt, so kommt
zwar eine Fadenspannung zur Anzeige, @@@@ 1 @@ man zweckmäßig den Webstund zunäckst
etwa 1 Minte l@ng leufe@, wobei das Gerät mit den Kettenfäden mitgest, ehe eine
Ablesung oder Aufzeichnung genacht wird.
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Komit eine @edenspannung unter 25 kg zur Anzeige, so wird der andere
Druckknopf 56 niedergeiröckt, wodurch @an in @@@ Me@@ereich bis zu @@ kg eine gena@ere
Anzeige er@ält.
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Soll die maximale Fadenspannung angezeigt werden, so wird der Wahlknopf
uf die Stellung C gedreht und das Gerät im übrigen auf die gleiche Weise betätigt.
Sind die gewünschten Messungen durchgefithrt, so kann das Gerbt von der Meßstelle
abgenommen werden, um es erneut an anderer Stelle der Gewebebreite einzusetzen.
Die in den einzelnen Finden auftretende Fadenspannung läßt sich sehr einfach nach
der folgenden Formel berechnen: Me@wert in kg @ 1000 = .......... g/Faden 12 @ Fadenzahl
je cm Es wurde gefunden, daß bei der Herstellung von Geweben mit Kettenfäden im
Bereich der Garnnummer R99 Tex/2 bis R32 Tex/2 oder feiner das Gerät die Fadenspannung
mit einer Genauigkeit von + 5 7o angibt, Für dickere Garne sind Korrekturen zur
Erlangung richtiger Spannungsmittelwerte erforderlich.
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Da das Gerät leicht ist und sich gut tragen und handhaben läßt, bereitet
seine Anbringung und Abnahme keinerlei Schwierigkeiten.
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Das Gerät ist sich daher leicht für eine Vielzahl von in Betrieb befindlichen
Webstühlen verwenden, doch kann natürlich auch jeder einzelne Webstuhl mit einem
ihm zugeordneten Gerat ausgerüstet werden. imine etwaige Spannungs erhöhung durch
Anbringen des Gerätes an den Kettenfäden ist nur minimal und verschwindet völlig,
wenn man den Webstuhl vor Durchführung der Messung kurzfristig arbeiten läßt.
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Während das beschriebene Gerät als tragbares Gerät ausgebildet ist,
das unabhängig vom örtlichen Stromleitungsnetz verwendet werden kann, ist es natürlich
auch möglich, das Gerät in anderer WeiE so auszubilden, daß man es am Webstuhl bleibend
anbringen und an das örtliche Stromnetz anschließen kann. Fig. 4 zeigt eine erweiterte
Ausführung, bei der das Gerät elektronische Rückkopplungssignale
an
ein Steuergerät 58 zum Bremsen des Brustbaums oder des Warenbaums liefert, um dafiir
zu sorgen, daß die herzustellende Ware über ihre ganze Linge mit gleichbleibender
Spannung der Kettenfäden gewebt wird Gen Fig. 5 können schließlich die von den Meßstreifen
des Gebrätes kommenden Leitungsdrähte an ein äußeres Aufzeichnungsgerät oder einen
Oszillographen n4 angeschlossen werden, um die mit dem Gerät ermittelten Fadenspannungen
aufzuzeichnen oder als gedämpfte oder ungedämpfte Schwingungen sichtbar zu machen.
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Die Höhenversetzung der Oberkante des Führungsstabes 30 zu den gerundeten
Kanten 20 der Flachschienen 16 ist so gewählt, daß man mit einem entsprechend breiten
Abschnitt von : nebeneinander liegenden Kettenfäden eine fFir die Spannungsmessung
ausreichende Durchbiegung des Führungsstabes und demgemäß eine hinreichende Meßempfindlichkeit
erhält. Soll das Gerät als Stationäres Gerät zum ständigen Aufzeichnen der Kettenfadenspannung
beim gesamten Webvorgang verwendet werden, so können die mit den Kettenfäden in
Berührung kommenden Teile, also die Flachschienen 16 und der Führungsstab 20 natürlich
abweichend ausgebildet nnd z.B. in reigungsfreien Lagern drehbar gelagert sein.
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Das Gerat nach der Erfindung ist nicht auf Sinzelheiten dar hier
beschriebenen und dargestellten Ausführung beschränkt. So kann es z.B. ausreichen,
wenn statt zweier Meß@ rei@en 26,28 bei Inkaufnahme einer verminderten Empfindlichkeit
nur ein Meßstreifen vorgesehen wird, während sich andererseits bei Ausrüstung des
Gerates mit vier Meßstreifen eine noch höhere Neßgenauigke it erreichen läßt.