DE19716134C5

DE19716134C5 - Yarn tension sensor

Info

Publication number: DE19716134C5
Application number: DE1997116134
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dipl.-Phys. Brinkhaus
Original assignee: Loepfe AG Gebrueder
Current assignee: Loepfe AG Gebrueder
Priority date: 1997-04-17
Filing date: 1997-04-17
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2017-04-18
Also published as: DE19716134A1; DE19716134C2

Abstract

Fadenspannungssensor (1), bei welchem der unter Spannung stehende Faden (9) an einem Umlenkungspunkt (25) umgelenkt und die am Umlenkungspunkt (25) quer zum Faden (9) auftretende Kraft in eine Kraftmesseinrichtung (19, 20, 21) eingeleitet und dort gemessen wird, wobei die Kraftmesseinrichtung einen plattenförmigen Kraftaufnehmer (19) aufweist, dessen Mittelbereich als Membran (20) ausgebildet ist und eine auf Dehnungen der Membran (29) ansprechende Messbrücke (21) trägt, und die zu messende Querkraft des Fadens (9) in die Membran (20) des Kraftaufnehmers (29) eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Umlenkungspunkt (25) und der Kraftmesseinrichtung (19, 20, 21) Mittel (10, 11) zur thermischen Entkopplung des Umlenkungspunktes (25) und der Kraftmesseinrichtung (19, 20, 21) vorgesehen sind, dass die Entkopplungsmittel ein starres, stabförmiges Kraftübertragungselement (11) aus einem thermisch schlecht leitenden Material umfassen, dass das Kraftübertragungselement (11) als eigenständiges, von der Kraftmesseinrichtung (19, 20, 21) unabhängiges Element ausgebildet ist, dass das Kraftübertragungselement (11) innerhalb des Fadenspannungssensors (1) quer...Yarn tension sensor (1), wherein the tensioned thread (9) at a deflection point (25) deflected and at the deflection point (25) transversely to the thread (9) occurring force in a force measuring device (19, 20, 21) initiated and is measured there, wherein the force measuring device is a plate-shaped force transducer (19) whose central region is formed as a membrane (20) is and carries a strain on the membrane (29) responsive measuring bridge (21), and the transverse force of the thread (9) to be measured in the membrane (20) of the Force transducer (29) is initiated, characterized in that between the deflection point (25) and the force measuring device (19, 20, 21) means (10, 11) for the thermal decoupling of the deflection point (25) and the force measuring device (19, 20, 21) are provided, that the decoupling means is a rigid, rod-shaped power transmission element (11) of a thermally poorly conductive material include that Power transmission element (11) as an independent, formed by the force measuring device (19, 20, 21) independent element is that the power transmission element (11) within the yarn tension sensor (1) transversely ...

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL TERRITORY

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Messwertaufnehmer. Sie betrifft einen Fadenspannungssensor gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The present invention relates to the field of transducers. It relates to a yarn tension sensor according to the preamble of the claim 1.

Ein solcher Fadenspannungssensor ist z.B. aus der Druckschrift EP-A1-0 744 602 bekannt.One such thread tension sensor is e.g. from the document EP-A1-0 744,602 known.

STAND DER TECHNIKSTATE OF TECHNOLOGY

Bei Textilmaschinen, in denen textile Fäden verarbeitet werden, wie z.B. Spinnmaschinen, Spulmaschinen, Nähmaschinen, Strickmaschinen, Texturiermaschinen oder Zettelmaschinen, ist die Fadenspannung eine entscheidende Prozessgrösse. Insbesondere können durch Auswertung des Fadenspannungsmesswertes bzw. -signals wichtige Schlüsse im Hinblick auf den Zustand des betreffenden Prozesses gewonnen werden. Mit einer geeigneten Fadenspannungssensorik können beispielsweise automati sche Regelkreise zur Optimierung des Prozesses oder Systeme zur Qualitätskontrolle des Garns aufgebaut werden.at Textile machines in which textile threads are processed, such as e.g. Spinning machines, winders, sewing machines, knitting machines, Texturing machines or warping machines, the thread tension is one decisive process variable. In particular, you can by evaluating the yarn tension measurement or signal important conclusions in terms to the state of the process in question. With a suitable thread tension sensor can, for example, automatic cal Control loops for optimizing the process or quality control systems of the yarn.

An einen industrietauglichen, d.h. insbesondere an die rauhen Umgebungsbedingungen angepassten, Fadenspannungssensor werden eine Reihe von Anforderungen gestellt. Der Sensor muss

– eine hohe Federspannungsfrequenz (bis zu mehrere kHz) messen können, um bei hohen Fadenlaufgeschwindigkeiten (den Messprozess modulierende) Unregelmässigkeiten in der Fadenstruktur detektieren zu können,
– verschmutzungsunempfindlich sein (z.B. gegen Staub und Feuchtigkeit,
– eine minimale Fadenumlenkung (< 20°) erzeugen, um den Fadenlauf im jeweiligen Prozess nicht zu stark zu verändern,
– unempfindlich sein bezüglich der Erwärmung, die der schnell laufende Faden aufgrund der unvermeidlichen Reibung am Sensor erzeugt, damit keine temperaturbedingte Drift bei der Messung entsteht,
– kostengünstig sein, weil er in grossen Stückzahlen und an vielen Stellen eines Prozesses eingesetzt wird, und
– nahezu keine Hysterese aufweisen.

An industrial-grade, ie in particular adapted to the harsh environmental conditions, yarn tension sensor a number of demands are made. The sensor must

- be able to measure a high spring tension frequency (up to several kHz) in order to be able to detect irregularities in the thread structure at high yarn speeds (modulating the measuring process),
- be insensitive to soiling (eg against dust and moisture,
- create a minimum thread deflection (<20 °) in order not to change the threadline too much in the respective process,
- be insensitive to the heat generated by the fast-running thread due to the unavoidable friction on the sensor, so that no temperature-related drift occurs during the measurement,
- be cost effective because it is used in large numbers and in many parts of a process, and
- have almost no hysteresis.

Die heute bekannten Systeme werden diesen Anforderungen nicht gerecht, wobei vor allem das Problem der Erwärmung durch die Fadenreibung eine zentrale Rolle spielt.The systems known today do not meet these requirements, especially the problem of heating due to yarn friction central role plays.

Wie in der eingangs genannten EP-A1-0 744 602 eingehend beschrieben wird (siehe z.B. die Zusammenfassung), wird durch die Reibung des am Umlenkungspunkt des Sensors umgelenkten Fadens Wärme erzeugt, die bei Einkopplung in die Membran des Sensors zu einer Wärmeausdehnung der Membran führen kann. Diese Wärmeausdehnung erzeugt in den Dehnungsmesselementen ein Fehlsignal, welches dem Nutzsignal überlagert ist und die Messung der Fadenspannung massgeblich verfälschen kann.As in the aforementioned EP-A1-0 744 602 described in detail is (see, for example, the abstract), by the friction of the at the deflection point of the sensor deflected yarn generates heat, when coupled into the membrane of the sensor to a thermal expansion lead the membrane can. This thermal expansion generates a false signal in the strain gauges, which is the User signal superimposed is and can significantly distort the measurement of the thread tension.

Um diese durch die Reibungswärme verursachte Beeinflussung der Messung zu kompensieren, wird in der Druckschrift vorgeschlagen, die mit der Messbrücke bestückte Membran in einem besonders geformten Körper (6) aus einem elastischen Material, z.B. Silikongummi, zu haltern. Durch die elastische, schwingungsdämpfende und freitragende Lagerung der Membran in dem elastischen Körper (6) soll der Einfluss der Reibungswärme auf die Messung weitgehend aufgehoben werden (Spalte 3, Zeilen 47 bis 55). Kern der bekannten Lösung des Wärmeproblems ist also nicht, die Einkopplung der Reibungswärme in die Membran zu verhindern, sondern durch eine spezielle Lagerung der Membran die Verspannung der erwärmten Membran messtechnisch zu neutralisieren.To compensate for this caused by the frictional heat influencing the measurement, it is proposed in the document, the equipped with the measuring bridge membrane in a specially shaped body ( 6 ) of an elastic material, such as silicone rubber to hold. Due to the elastic, vibration-damping and cantilevered mounting of the membrane in the elastic body ( 6 ), the influence of frictional heat on the measurement should be largely eliminated (column 3, lines 47 to 55). So core of the known solution of the heat problem is not to prevent the coupling of the frictional heat in the membrane, but to neutralize by means of a special storage of the membrane, the tension of the heated membrane by measurement.

Hierdurch ergeben sich jedoch massive Nachteile anderer Art: Durch die Lagerung der Membran in dem gummielastischen Körper (6) und die Einleitung der Fadenspannungs-Kraft in die Membran über den gummielastischen Körper (6) koppelt die Membran mechanisch stark an den Körper (6) an. Hierdurch wird einerseits die schwingende Masse massiv erhöht; andererseits ergibt sich eine Schwingungsdämpfung (S. 3, Zeile 50) und der elastische Körper (6) bildet selbst ein schwingungsfähiges System, dessen Eigenschwingungen sich den zu messenden Fadenspannungsfrequenzen stören überlagern. All dies führt dazu, dass das Messystem für die Messung höherer Fadenspannungsfrequenzen – wie sie durch den anmeldungsgemässen Sensor ermöglicht werden soll – vollkommen ungeeignet ist.However, this results in massive disadvantages of another kind: By the storage of the membrane in the rubber-elastic body ( 6 ) and the introduction of the thread tension force into the membrane via the rubber-elastic body ( 6 ) mechanically couples the membrane strongly to the body ( 6 ) at. As a result, on the one hand, the oscillating mass is massively increased; On the other hand there is a vibration damping (page 3, line 50) and the elastic body ( 6 ) is itself a vibratory system whose natural oscillations interfere with the measured yarn tension frequencies interfere. All this means that the measuring system for the measurement of higher yarn tension frequencies - as it should be made possible by the sensor according to the application - completely unsuitable.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION THE INVENTION

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Fadenspannungssensor zu schaffen, der diese Schwierigkeiten überwindet und den Einfluss der Reibungswärme auf die Messung eliminiert.It It is therefore an object of the invention to provide a yarn tension sensor, that overcomes these difficulties and the influence of frictional heat eliminated on the measurement.

Die Aufgabe wird bei einem Fadenspannungssensor der eingangs genannten Art durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The Task is in a yarn tension sensor of the aforementioned Art solved by the entirety of the features of claim 1.

Anders als bei Lösungen, bei denen die Kraftmesseinrichtung thermostatisch auf einer konstanten Arbeitstemperatur gehalten oder Temperaturdriften elektronisch oder rechnerisch kompensiert werden, wird durch die erfindungsgemässen Entkopplungsmittel sichergestellt, dass die Reibungswärme gar nicht erst bis zur Kraftmesseinrichtung gelangt und dort auch nicht zu einer Drift in der Messung führen kann. Hierdurch ergibt sich ein besonders einfacher und robuster Aufbau der Mess- und Auswerteeinrichtungen.Unlike solutions in which the force measuring device thermostatically maintained at a constant operating temperature or temperature drifts are electronically or mathematically compensated, is ensured by the novel decoupling means that the frictional heat ge not until the force measuring device reached and there can not lead to a drift in the measurement. This results in a particularly simple and robust construction of the measurement and evaluation.

Gemäss einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel umfassen die Entkopplungsmittel ein starres, stabförmiges Kraftübertragungselement aus einem thermisch schlecht leitenden Material, ist das Kraftübertragungselement als eigenständiges, von der Kraftmesseinrichtung unabhängiges Element ausgebildet, ist das Kraftübertragungselement innerhalb des Fadenspannungssensors quer zur Faden beweglich gelagert, sind Führungsmittel vorgesehen, welche das Kraftübertragungselement in seiner Bewegung quer zum Faden führen, umfassen die Führungsmittel wenigstens ein in einer Ebene quer zum Kraftübertragungselement liegendes, membranförmiges Führungselement, welches randseitig gelagert ist, und durch welches das Kraftübertragungslement in der Mitte hindurchgeführt und gelagert ist. Durch das starre, thermisch schlecht leitende Kraftübertragungselement können Kräfte zur Kraftmesseinrichtung übertragen werden, ohne dass die durch Fadenreibung erzeugte Wärme in die Messeinrichtung gelangt. Das membranförmige Führungslement hält und führt das Kraftübertragungselement und bietet zugleich der darunterliegenden Kraftmesseinrichtung Schutz gegen Staub, Feuchtigkeit und andere Um welteinflüsse. Darüber hinaus wird durch diese Art der gleit- und reibungsfreien Führung sichergestellt, dass die Führung durch Staub und dgl. nicht beeinträchtigt werden kann.According to one first preferred embodiment The decoupling means comprise a rigid, rod-shaped force transmission element made of a thermally poorly conductive material, is the power transmission element as an independent, formed by the force measuring device independent element, is the power transmission element movably mounted transversely to the thread within the thread tension sensor, are guiding means provided, which the force transmission element in its movement transverse to the thread, include the guide means at least one lying in a plane transverse to the power transmission element, membrane-shaped Guide element which is mounted on the edge, and by which the power transmission element in passed through the middle and stored. Due to the rigid, thermally poorly conductive Power transmission element can personnel transmitted to the force measuring device be without the heat generated by yarn friction in the Measuring device arrives. The membrane-shaped guide element holds and guides this Power transmission element while providing protection to the underlying force measuring device against dust, humidity and other environmental influences. In addition, through this Type of sliding and frictionless leadership made sure the leadership can not be affected by dust and the like.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Fadenspannungssensors ist dadurch gekennzeichnet, dass am einen Ende des Kraftübertragungselementes ein Fadenumlenkungselement angeordnet ist, über welches der Faden umgelenkt wird, und welches die vom Faden am Umlenkungspunkt ausgeübte Querkraft in das Kraftübertragungselement einleitet, und dass die Kraftmesseinrichtung durch das andere Ende des Kraftübertragungselementes mit der zu messenden Kraft beaufschlagt wird. Durch die Trennung von Kraftübertragungselement und Fadenumlenkungselement wird es möglich, beide Elemente jeweils optimal an ihre Funktion anzupassen, wobei das Fadenumlenkungselement vor allem abriebfest und hitzebeständig sein muss, während das Kraftübertragungselement vor allem mechanisch starr und thermisch schlecht leitend sein sollte.A Another preferred embodiment of the invention Thread tension sensor is characterized in that on one End of the power transmission element a thread deflection element is arranged, over which the thread is deflected is, and which the transverse force exerted by the thread at the deflection point in the power transmission element initiates, and that the force measuring device through the other end of the power transmission element is applied with the force to be measured. By the separation of power transmission element and thread deflection element, it becomes possible both elements each optimally adapted to their function, wherein the thread deflection element especially abrasion resistant and heat resistant must be while the Power transmission element especially mechanically rigid and thermally poorly conductive should be.

In einer ersten bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführungsform ist das Fadenumlenkungselement als quer zum Faden liegendes Röhrchen ausgebildet. Die Röhrchenform erlaubt aufgrund der runden Form sanftes Umlenken des Fadens. Zugleich kann durch das Röhrchen Luft zirkulieren und die Reibungswärme abführen.In a first preferred embodiment of this embodiment the thread deflection element is designed as a tube lying transversely to the thread. The tube shape allows due to the round shape gently deflecting the thread. At the same time through the tube Circulate air and dissipate the frictional heat.

In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform weist das Fadenumlenkungselement eine quer zum Faden liegende Kante auf. Durch eine solche Kante erfolgt die Umlenkung des Fadens weniger sanft als im Falle des Röhrchens, jedoch ergibt sich eine höhere Ortsauflösung bei der Messung von Unregelmässigkeiten des Fadens.In a second preferred embodiment the thread deflecting element has a transverse edge to the thread on. By such an edge, the deflection of the thread is less gentle as in the case of the tube, however, there is a higher spatial resolution in the measurement of irregularities of the thread.

Eine andere bevorzugte Ausführungsform des Fadenspannungssensors nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungselement, die Kraftmesseinrichtung und die Führungsmittel in einem nach oben offenen Gehäuse untergebracht sind, und dass das wenigstens eine membranförmige Führungselement das Gehäuse nach oben hin abschliesst. Hierdurch wird ein maximaler Schutz des Sensors gegen schädliche Umwelteinflüsse erreicht.A Another preferred embodiment of the Thread tension sensor according to the invention is characterized that the power transmission element, the force measuring device and the guide means in one accommodated above open housing are, and that the at least one membrane-shaped guide element after the housing concludes at the top. This provides maximum protection of the sensor against harmful environmental influences reached.

Um eine sichere Führung des Fadens über das Fadenumlenkungselement zu erreichen, sind gemäss einer bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführungsform zur Seitenführung des Fadens in Fadenrichtung auf gegenüberliegenden Seiten des Umlenkungspunktes Mittel zur seitlichen Führung des Fadens vorgesehen, sind diese Führungsmittel am Gehäuse angebracht, und umfassen die Führungsmittel zwei Führungsschlitze in den Wänden des Gehäuses umfassen.Around a safe guide of the thread about that To achieve thread deflection element are, according to a preferred embodiment this embodiment to the side guide of the thread in the thread direction on opposite sides of the deflection point Means for lateral guidance provided the thread, these guide means are attached to the housing, and include the guide means two guide slots in the walls of the housing include.

Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Further embodiments arise from the dependent ones Claims.

KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGURENSHORT EXPLANATION THE FIGURES

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigenThe Invention is intended below with reference to embodiments in connection closer to the drawing explained become. Show it

1 in schematisierter Darstellung im Längsschnitt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für einen Fadenspannungssensor nach der Erfindung mit röhrchenförmigem Fadenumlenkungselement; 1 in a schematic representation in longitudinal section a preferred embodiment of a yarn tension sensor according to the invention with tubular Fadenumlenkungselement;

2 im Ausschnitt ein zu 1 alternatives Fadenumlenkungselement mit Kante; 2 in the clipping on 1 alternative thread deflection element with edge;

3 einen zu 1 alternativen Sensor, bei welchem das zweite (untere) Führungselement direkt auf dem Kraftaufnehmer angeordnet ist; und 3 one too 1 alternative sensor in which the second (lower) guide element is arranged directly on the force transducer; and

4 in der Seitenansicht einen der Führungsschlitze des Sensors nach 1 mit abriebfestem Keramikeinsatz. 4 in the side view of the guide slots of the sensor after 1 with abrasion-resistant ceramic insert.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGWAYS TO PERFORM THE INVENTION

In 1 ist in schematisierter Darstellung im Längsschnitt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für einen Fadenspannungssensor nach der Erfindung mit röhrchenförmigem Fadenumlenkungselement wiedergegeben. Der Fadenspannungssensor 1 ist in einem (beispielsweise rechteckigen) nach oben offenen Gehäuse 2 untergebracht, welches beispielsweise aus Metall, insbesondere Aluminium, oder Kunststoff bestehen kann. Innerhalb des Gehäuses 2 ist zur Messung der Fadenspannung bzw. der Kraft eine Kraftmesseinrichtung in Form eines Kraftaufnehmers 19 untergebracht. Der Kraftaufnehmer 19 ist vorzugsweise eine massive keramische Platte, die im Mittelbereich in eine dünne Membran 20 übergeht. Auf (unteren) Oberfläche der Membran 20 ist eine piezoresistiv arbeitende Messbrücke 21 angebracht, mit deren Hilfe die Dehnungen gemessen werden können, die bei einer Durchbiegung der Membran 20 entstehen. Die Messbrücke 21 ist über Messleitungen 22 mit einer unterhalb des Kraftaufnehmers 9 im Gehäuse 2 angeordneten Messelektronik 23 verbunden. Das in der Messelektronik 23 aufbereitete Messignal wird über Anschlussleitungen 24 durch eine Durchführung 8 im Boden des Gehäuses 2 nach aussen geführt. Der Kraftaufnehmer 19 sitzt spannungsfrei in entsprechenden Nuten in den Gehäusewänden 3, 4.In 1 is a schematic representation in longitudinal section a preferred embodiment for a yarn tension sensor according to the invention with tubular thread deflection element reproduced. The thread tension sensor 1 is in a (for example rectangular) upwardly open housing 2 accommodated, which may for example consist of metal, in particular aluminum, or plastic. Inside the case 2 is for measuring the thread tension or the force of a force measuring device in the form of a force transducer 19 accommodated. The force transducer 19 is preferably a solid ceramic plate in the middle region in a thin membrane 20 passes. On (lower) surface of the membrane 20 is a piezoresistive measuring bridge 21 attached, with the aid of which the strains can be measured, which in a deflection of the membrane 20 arise. The measuring bridge 21 is via test leads 22 with one below the force transducer 9 in the case 2 arranged measuring electronics 23 connected. That in the measuring electronics 23 conditioned measuring signal is transmitted via connecting cables 24 through an implementation 8th in the bottom of the case 2 led to the outside. The force transducer 19 sits stress-free in corresponding grooves in the housing walls 3 . 4 ,

Oberhalb des Kraftaufnehmers 19 ist im Gehäuse 2 ein separates, stabförmiges Kraftübertragungselement 11 senkrecht stehend angeordnet. Mit seiner unteren, abgerundeten Spitze 14 steht das Kraftübertragungselement 11 in der Mitte auf der Membran 20 des Kraftaufnehmers 19 auf. An seinem oberen Ende trägt das Kraftübertragungselement 11 ein quer liegendes, röhrchenförmiges Fadenumlenkungselement 10, über welches der Faden 9 geführt wird, dessen Spannung gemessen werden soll. Das Fadenumlenkungselement ist aus einem abriebfesten und hitzebeständigen Material, vorzugsweise einer Aluminiumoxidkeramik. Der Faden 9 wird direkt an einem Umlenkungspunkt 25 am Fadenumlenkungselement 10 um einen Winkel nach unten umgelenkt, der vorzugsweise kleiner oder etwa gleich 20° ist. Bedingt durch die Umlenkung übt der unter Spannung stehende Faden 9 quer zum Faden 9 eine nach unten gerichtete Kraft auf das Kraftübertragungselement 11 aus, die von dem Kraftübertragungselement 11 auf die Membran 20 des Kraftaufnehmers 19 übertragen wird. Das Kraftübertragungselement 11 ist dazu in senkrechter Richtung beweglich innerhalb des Gehäuses aufgehängt und geführt. Die Befestigung und Führung erfolgt durch zwei übereinander in einem Abstand angeordnete membranförmige Führungselemente 15 und 17.Above the force transducer 19 is in the case 2 a separate, rod-shaped power transmission element 11 arranged vertically. With its lower, rounded tip 14 is the power transmission element 11 in the middle on the membrane 20 of the force transducer 19 on. At its upper end carries the power transmission element 11 a transverse, tubular thread deflection element 10 over which the thread 9 is performed, whose voltage is to be measured. The thread deflecting element is made of an abrasion-resistant and heat-resistant material, preferably an alumina ceramic. The string 9 is directly at a deflection point 25 at the thread deflection element 10 deflected by an angle downwards, which is preferably less than or equal to about 20 °. Due to the deflection exerts the live thread 9 across the thread 9 a downward force on the power transmission element 11 from that of the power transmission element 11 on the membrane 20 of the force transducer 19 is transmitted. The power transmission element 11 is suspended in the vertical direction movable within the housing and guided. The fastening and guiding takes place by means of two membrane-shaped guide elements arranged one above the other at a distance 15 and 17 ,

Die Führungselemente 15, 17 sind randseitig in entsprechende Nuten in den Gehäusewänden 3, 4 eingeschoben und gelagert. Die Führungselemente 15, 17 weisen in der Mitte jeweils Durchgangslöcher 16 bzw. 18 auf, durch welche das stabförmige Kraftübertragungselement 11 hindurchgesteckt ist. Entsprechende Einschnürungen 12, 13 im Kraftübertragungselement 11 sorgen dafür, dass das Kraftübertragungselement 11 in den Führungselementen 15, 17 beim Durchschieben in einer bestimmten Position einrastet und fixiert ist. Die membranförmigen Führungselemente 15, 17 können sich in der Mitte mehr oder weniger stark durchbiegen. Das Kraftübertragungselement 11 bewegt sich dann entsprechend auf- oder abwärts. Die Verwendung von zwei übereinander angeordneten Führungselementen stellt sicher, dass sich das Kraftübertragungselement 11 nicht seitwärts sondern nur in senkrechter Richtung bewegen kann. Dadurch wird eine eindeutig definierte Einleitung der Kraft in die Membran 20 des Kraftaufnehmers 19 erreicht.The guide elements 15 . 17 are at the edge in corresponding grooves in the housing walls 3 . 4 inserted and stored. The guide elements 15 . 17 each have through holes in the middle 16 respectively. 18 on, through which the rod-shaped power transmission element 11 is inserted through it. Corresponding constrictions 12 . 13 in the power transmission element 11 make sure that the power transmission element 11 in the guide elements 15 . 17 when pushed through in a certain position and locked in place. The membrane-shaped guide elements 15 . 17 can bend more or less in the middle. The power transmission element 11 then moves up or down accordingly. The use of two superposed guide elements ensures that the power transmission element 11 can not move sideways but only in the vertical direction. This creates a clearly defined introduction of the force into the membrane 20 of the force transducer 19 reached.

Wenn der Faden 9 mit hoher Geschwindigkeit über das Fadenumlenkungselement 10 läuft, können aufgrund der Reibung lokal hohe Temperaturen entstehen. Befände sich das Fadenumlenkungselement 10 in unmittelbarer Nähe des Kraftaufnehmers 19, könnte die piezoresistive Messbrücke 21, welche typischerweise bei derartigen Kraftaufnehmern verwendet wird, durch die erhöhten Temperaturen stark verstimmt werden, so dass brauchbare Messungen wegen der unzulässigen Nullpunktdrift unmöglich wären. Der gleiche unerwünschte Effekt könnte auch auftreten, wenn ein Kraftübertragungselement dazwischengeschaltet wäre, das Kraftübertragungselement aber thermisch gut leitend (z.B. aus Metall) wäre. Das stabförmige Kraftübertragungselement 11 muss daher aus einem thermisch schlecht leitenden Material sein. Gleichzeitig sollte das Kraftübertragungselement 11 aber auch eine kleine Masse haben und einen möglichst hohen Elastizitätsmodul aufweisen (starr sein), um hohe Frequenzen im Kraftverlauf, die üblicherweise aus lokalen Veränderungen in der Beschaffenheit des Fadens 9 resultieren, übertragen und damit messen zu können. Aus den o.g. Gründen wird daher vorzugsweise ein leichtes und hartes Kunststoffmaterial wie z.B. ein Polyamid als Werkstoff für das Kraftübertragungselement 11 gewählt. Auch ein Hartschaum oder keramische Materialien oder Kombinationen aus diesen Materialien können mit Erfolg als Werkstoff verwendet werden. Die Distanz zwischen dem Fadenumlenkungselement 10 und dem Kraftaufnehmer 19 muss zur thermischen Entkopplung genügend gross sein. Sie beträgt zweckmässigerweise mehrere Millimeter und ist in dem in 1 dargestellten Beispiel grösser als 6 mm.If the thread 9 at high speed over the thread deflection element 10 running, locally high temperatures can arise due to the friction. The thread deflection element would be 10 in the immediate vicinity of the force transducer 19 , could be the piezoresistive bridge 21 , which is typically used in such force transducers, are greatly detuned by the elevated temperatures, so that useful measurements would be impossible because of the impermissible zero-point drift. The same undesirable effect could also occur if a force transmission element were interposed, but the force transmission element would be thermally highly conductive (eg of metal). The rod-shaped power transmission element 11 must therefore be made of a thermally poorly conductive material. At the same time, the power transmission element 11 but also have a small mass and have as high a modulus of elasticity (be rigid) to high frequencies in the force curve, usually from local changes in the nature of the thread 9 result, transfer and thus measure. For the above reasons, therefore, preferably a light and hard plastic material such as a polyamide as a material for the power transmission element 11 selected. Even a hard foam or ceramic materials or combinations of these materials can be successfully used as a material. The distance between the thread deflection element 10 and the force transducer 19 must be large enough for thermal decoupling. It is expediently several millimeters and is in the in 1 example shown greater than 6 mm.

Die Führungselemente 15, 17 stellen sicher, dass das Kraftübertragungselement 11 durch die in Fadenrichtung wirkenden Reibungskräfte nicht gekippt werden kann, sondern nur eine senkrechte Bewegung ausführen kann. Der Weg, um den sich das Kraftübertragungselement 11 bewegen muss, ist sehr klein und wird von der Einfederung der Membran 20 des Kraftaufnehmers 19 bestimmt. Eine Gleitführung des Kraftübertragungselements (z.B. in einer senkrecht stehenden Gleithülse) würde Reibungskräfte in Längsrichtung des Kraftübertragungselementes 11 hervorrufen, wodurch eine unzulässige Hysterese im Ausgangssignal des Sensors verursacht würde. Aus diesen Gründen wird bevorzugt eine elastische Führung durch eine oder mehrere membranförmige Führungselemente 15, 17 bevorzugt. Diese Membranen (15, 17) sind steif in Fadenlaufrichtung und sehr weich in der Kraftübertragungsrichtung. Ein weiterer entscheidender Vorteil dieser Membranen 15, 17 ist, dass sie neben der Führungs- auch gleichzeitig eine Dichtungsfunktion wahrnehmen. Gerade das obere Führungselement 15 schliesst das Gehäuse 2 nach oben hin ab. Staub und Flüssigkeiten oder Feuchtigkeit können so nicht in das Gehäuse 2 eindringen. Auf diese Weise ist eine einwandfreie Funktion des Sensors auch in rauher Industrieumgebung gewährleistet. Die membranförmigen Führungselemente 15, 17 können aus Gummi, Silikonkautschuk oder ähnlichen Werkstoffen hergestellt werden und ggf. auch durch Gewebe- oder Fasereinlagen verstärkt sein. Auch eine Ausführung aus Metall ist möglich, ebenso wie aus Kombinationen der o.g. Materialien.The guide elements 15 . 17 make sure that the power transmission element 11 can not be tilted by acting in the thread direction friction forces, but can only perform a vertical movement. The way around which the power transmission element 11 must move, is very small and is affected by the deflection of the diaphragm 20 of the force transducer 19 certainly. A sliding Guiding the power transmission element (eg in a vertical sliding sleeve) would friction forces in the longitudinal direction of the power transmission element 11 cause an impermissible hysteresis in the output signal of the sensor. For these reasons, an elastic guide is preferred by one or more membrane-shaped guide elements 15 . 17 prefers. These membranes ( 15 . 17 ) are stiff in the thread running direction and very soft in the power transmission direction. Another key advantage of these membranes 15 . 17 is that they also perform a sealing function in addition to the leadership. Just the upper guide element 15 closes the case 2 upwards. Dust and liquids or moisture can not so in the housing 2 penetration. In this way, a perfect function of the sensor is guaranteed even in harsh industrial environments. The membrane-shaped guide elements 15 . 17 can be made of rubber, silicone rubber or similar materials and may also be reinforced by fabric or fiber inserts. Also, a metal version is possible, as well as combinations of the above materials.

Das röhrchenförmige Fadenumlenkungselement 10 gibt dem umgelenkten Faden 9 keinerlei seitlichen Halt. Um den Faden 9 definiert über das Fadenumlenkungselement 10 führen zu können, sind in Fadenrichtung vor und hinter dem Umlenkungspunkt 25 Führungsschlitze 6 und 7 in den Gehäusewänden 3, 4 eingelassen, durch welche der Faden 9 läuft und seitlich geführt wird. Ist das Gehäuse 2 aus einem Metall, ist es zweckmässig, zur Vermeidung von Abrieb und einer Beschädigung des Fadens 9 im Bereich der Führungsschlitze 6 bzw. 7 geschlitzte Keramikeinsätze 28 (mit vorzugsweise abgerundeten Kanten) vorzusehen, wie dies in 4 dargestellt ist.The tubular thread deflection element 10 gives the deflected thread 9 no lateral support. To the thread 9 defined via the thread deflection element 10 to be able to lead, are in the thread direction in front of and behind the deflection point 25 guide slots 6 and 7 in the housing walls 3 . 4 let in, through which the thread 9 runs and is guided sideways. Is the case 2 Made of a metal, it is convenient to avoid abrasion and damage to the thread 9 in the area of the guide slots 6 respectively. 7 Slotted ceramic inserts 28 (preferably with rounded edges) as provided in 4 is shown.

Das röhrchenförmige Fadenumlenkungselement der 4 hat den Vorteil, dass der Faden 9 sehr "weich" umgelenkt wird, weil sich die Umlenkung über einen längeren Abschnitt des Aussenumfangs erstreckt. Gleichzeitig kann das Element durch die hindurchtretende Luft zusätzlich gekühlt werden. Die "weiche" Umlenkung hat jedoch zur Folge, dass bei der Kraftmessung über einen längeren Fadenabschnitt gemittelt wird. Weist der Faden 9 beispielsweise sehr kurz aufeinanderfolgende Dickeschwankungen auf, werden diese Dickeschwankungen herausgemittelt und können durch den Sensor nicht diskriminiert werden. Ist eine solche Diskriminierung wünschenswert, ist es zweck mässig, gemäss 2 ein Fadenumlenkungselement 26 zu verwenden, welches eine quer zum Faden 9 liegende (nur leicht gerundete) Kante aufweist. Hierdurch wird eine sehr feine örtliche Auflösung in den Fadeneigenschaften erreicht, die sich entsprechend der Fadenlaufgeschwindigkeit in hohen Frequenzen des Messignals bemerkbar macht.The tubular thread deflection element of 4 has the advantage that the thread 9 is very "soft" deflected because the deflection extends over a longer portion of the outer periphery. At the same time, the element can additionally be cooled by the passing air. However, the "soft" deflection has the consequence that is averaged in the force measurement over a longer thread section. Indicates the thread 9 for example, very short consecutive thickness variations, these thickness variations are averaged out and can not be discriminated by the sensor. If such discrimination is desirable, it is expedient, according to 2 a thread deflection element 26 to use, which one across the thread 9 lying (only slightly rounded) edge. As a result, a very fine local resolution in the thread properties is achieved, which makes itself noticeable according to the thread running speed in high frequencies of the measuring signal.

Wird gemäss 3 zur Führung (und Abdichtung) nur ein membranförmiges Führungselement 15 verwendet, müssen andere zusätzliche Führungsmittel eingesetzt werden. Dies kann beispielsweise ein ringförmiges Führungselement 27 sein, welches direkt auf dem Kraftaufnehmer 19 befestigt ist, und das Kraftübertragungselement 11 im Bereich unmittelbar über der Membran 20 führt. Das Führungselement 27 muss dabei so ausgebildet und befestigt werden, dass die Beweglichkeit der Membran 20 nicht beeinträchtigt wird.Is according to 3 for guiding (and sealing) only a membrane-shaped guide element 15 used, other additional guide means must be used. This may for example be an annular guide element 27 which is directly on the load cell 19 is fixed, and the power transmission element 11 in the area immediately above the membrane 20 leads. The guide element 27 must be designed and fixed so that the mobility of the membrane 20 is not affected.

11: FadenspannungssensorYarn tension sensor
22: Gehäusecasing
3, 43, 4: Gehäusewandhousing wall
55: Innenraum (Gehäuse)inner space (Casing)
6, 76 7: Führungsschlitzguide slot
88th: Durchführungexecution
99: Fadenthread
10, 2610 26: FadenumlenkungselementThread deflection element
1111: KraftübertragungselementPower transmission element
12, 1312 13: Einschnürungconstriction
1414: Spitze (Kraftübertragungselement)top (Force-transmitting element)
15, 1715 17: Führungselement (membranförmig)guide element (Membrane-like)
16, 1816 18: DurchgangslochThrough Hole
1919: KraftaufnehmerLoad cell
2020: Membranmembrane
2121: Messbrückemeasuring bridge
2222: MessleitungMeasurement line
2323: Messelektronikmeasuring electronics
2424: Anschlussleitungconnecting cable
2525: Umlenkungspunktdeflection point
2727: Führungselementguide element
2828: Keramikeinsatzceramic insert

Claims

Thread tension sensor ( 1 ), in which the live thread ( 9 ) at a deflection point ( 25 ) and deflected at the deflection point ( 25 ) across the thread ( 9 ) occurring force in a force measuring device ( 19 . 20 . 21 ) is introduced and measured there, wherein the force measuring device is a plate-shaped force transducer ( 19 ), whose middle region as a membrane ( 20 ) is formed and one on strains of the membrane ( 29 ) appealing measuring bridge ( 21 ), and the transverse force of the thread to be measured ( 9 ) in the membrane ( 20 ) of the force transducer ( 29 ), characterized in that between the deflection point ( 25 ) and the force measuring device ( 19 . 20 . 21 ) Medium ( 10 . 11 ) for the thermal decoupling of the deflection point ( 25 ) and the force measuring device ( 19 . 20 . 21 ) are provided that the decoupling means a rigid, rod-shaped power transmission element ( 11 ) from a thermal poorly conductive material include that the power transmission element ( 11 ) as an independent, from the force measuring device ( 19 . 20 . 21 ) independent element is formed, that the force transmission element ( 11 ) within the yarn tension sensor ( 1 ) across the thread ( 9 ) is movably mounted and that guide means ( 15 . 17 . 27 ) are provided, which the force transmission element ( 11 ) in its movement across the thread ( 9 ) to lead.

Thread tension sensor according to claim 1, characterized in that the force transmission element ( 11 ) consists of a plastic.

Thread tension sensor according to claim 2, characterized in that that the plastic is a polyamide.

Thread tension sensor according to claim 1, characterized in that the force transmission element ( 11 ) consists of a ceramic.

Thread tension sensor according to claim 1, characterized in that the force transmission element ( 11 ) consists of a hard foam.

Thread tension sensor according to one of claims 1 to 5, characterized in that at one end of the power transmission element ( 11 ) a thread deflection element ( 10 . 26 ) is arranged, over which the thread ( 9 ) is deflected, and which of the thread ( 9 ) Transverse force exerted at the deflection point in the force transmission element ( 11 ), and that the force measuring device ( 19 . 20 . 21 ) through the other end of the power transmission element ( 11 ) is acted upon by the force to be measured.

Thread tension sensor according to claim 6, characterized in that the thread deflection element ( 10 . 26 ) consists of an abrasion-resistant material.

Thread tension sensor according to claim 7, characterized in that that the abrasion resistant material is an alumina ceramic.

Thread tension sensor according to claim 7, characterized in that the thread deflection element ( 10 ) as across the thread ( 9 ) lying tube is formed.

Thread tension sensor according to claim 7, characterized in that the thread deflection element ( 26 ) one across the thread ( 9 ) has lying edge.

Thread tension sensor according to claim 10, characterized in that the guide means ( 15 . 17 . 27 ) at least one in a plane transverse to the force transmission element ( 11 ) lying, membrane-shaped guide element ( 15 ), which is mounted on the edge side, and through which the force transmission element ( 11 ) is guided in the middle and stored.

Yarn tension sensor according to claim 11, characterized in that the guide means comprise two membrane-shaped guide elements ( 15 . 17 ), which in two superimposed, spaced apart, and transversely to the power transmission element ( 11 ) oriented planes lie, wherein the guiding elements ( 15 . 17 ) are mounted on the edge side, and in the middle of the guide elements ( 15 . 17 ) the power transmission element ( 11 ) is guided and stored.

Thread tension sensor according to one of claims 11 to 12, characterized in that the force transmission element ( 11 ) with his the thread ( 9 ) facing away from the end of the membrane ( 20 ) of the force transducer ( 19 ) is seated.

Thread tension sensor according to one of claims 11 to 12, characterized in that the force transmission element ( 11 ), the force measuring device ( 19 . 20 . 21 ) and the guiding means ( 15 . 17 . 27 ) in an upwardly open housing ( 2 ) are housed. and that the at least one membrane-shaped guide element ( 15 ) the housing ( 2 ) concludes at the top.

Thread tension sensor according to claim 14, characterized in that the force measuring device ( 19 . 20 . 21 ) to a measuring electronics ( 23 ) and that the measuring electronics ( 23 ) also in the housing ( 2 ) is housed.

Thread tension sensor according to claim 14, characterized in that on the housing ( 2 ) for lateral guidance of the thread ( 9 ) in the yarn direction on the opposite side of the deflection point ( 25 ) Medium ( 6 . 7 ) for lateral guidance of the thread ( 9 ) are provided.

Thread tension sensor according to claim 16, characterized in that the guide means comprise two guide slots ( 6 . 7 ) in the walls ( 3 . 4 ) of the housing ( 2 ).

Thread tension sensor according to one of claims 16 or 17, characterized in that the guide means ( 6 . 7 ) with an abrasion-resistant ceramic insert ( 28 ) are equipped.