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Vorrichtung zum Messen der Wickelspannung bahnförmigen Gutes
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Wickelspannung
bandförmig auf einen Zettelbaum oder dergleichen aufgewickelten oder vom betreffenden
Baum abgewickelten Gutes mittels einer von dem Gut mit unterschiedlichem Umschlingungswinkel
umschlungenen Spannungsmeßwalze, der eine Spannungsmeßvorrichtung zugeordnet ist.
Der unterschiedliche Umschlingungswinkel der Spannungsmeßwalze ergibt sich aus dem
beim Wickeln veränderlichen Durchmesser des Baumes oder dergleichen.
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Es ist bekannt, zum Messen der Wickelspannung die Spannungsmeßwalze
an einer Schwinge aurzuhängen und durch eine Gegenkraft zu belasten. Die Gegenkraft
kann zum Beispiel durch eine stationär aufgehängte Zugfeder hervorgerufen werden.
Die Gegenkraft der Zugfeder läßt jedoch nur dann einen genauen Rückschlub aur die
Wickelspannung zu, wenn sich während der Mesßung tler Umschlingungswinkel der SpannungsmeUwalze
nicht ändert Dier hat man es bisher vermieden, die Spannungsmeßwalze mit unterschiedlichem
Umschlingungswinkel umschlingen zu lassen. Hierzu sind zusätzliche Umlenkstellen
für das bahnförmige Gut notwendig. Da diese zusätzlichen Umlenkstellen crhebliche
Bannkräfte aurnehmen mUssen, ist eine derartige Einrichtung aufwendig und teuer.
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Der Erflndung liegt die Aufgabe zugrunde, das Messen der Wickel spannung
mittels einer mit unterschiedlichem Umschlingungswinkel umschlungenen Spannungsmeßwalze
mit geringem Aufwand zu ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine derartige Anorelrlulg
der Spannungsmeßvorrichtung, daß die durch die unterschiedliche Umschlingung bewirkten
Belastungsänderungen höchstens unbedeutende Änderungen des Meßwertes der Wickelspannung
hervorrufen. Durch die unterschiedliche Umschlingung sollen also von vornherein
höchstens unbedeutende Änderungen des Meßwertes auftreten, das heißt, es ist keine
Kompensationsvorrichtung zum Kompensieren eines etwa nicht mehr der Wickelspannung
entsprechenden Meßwertes errorderlich. In der Praxis liegen die Meßwertabweichungen
bei maximal 1,5% und dsmit im Toler.nzbereioh eines Anzeigeinstruments.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die
Spannungsmeßvorrichtung außerhalb der Ebene der größten Spannung angeordnet lotw
und/oder daß ihre Meßachse und/oder Meßebene außerhalb der Ebene der größten Spannung
verläuft.
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Wenn nämlich die Spannungsmessung in der Ebene der größten Spannung
erfolgt, das heißt, in der Ebene der Resultierenden aller auf die Spannungsmeßwalze
einwirkenden Kräfte, dann ist diese Resultierende allein fUr das Meßergebnis bestimmend.
Bei gleichbleibender Wickel spannung ändert sich der Wert der Resultierenden Jedoch
mit dem Umschlingungswinkel der Spannungsmeßwalze, so daß bei Xnderungen des Umschlingungswinkels
Fehlmessungen auftreten müßten.
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Vorteilhaft ist die Spannungsmeßvorrichtung so angeordnet, daß die
Ebene der größten Spannung sich mit wachsender Umschlingung von der SpannunBsmoBvorrichtung
beziehungsweise den Meßachse entfernt. Nach dieser erfindungsgemäßen Anweisung kann
die Meßebene so gelegt werden, daß sich die Ebene der größten Spannung mitnchsender
Umschlingung derade so weit von der Meßebene entfernt, daß die durch die unterschiedliche
Umschlingung bewirkte Belastungsänderung höohstens unbedeutende Xnderungen des Meßwertes
hervorruft.
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Die Vorrichtung zum Messen der Wickelspannung wird besonders einfach,
betriebssicher und zuverlässig, wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die
Spannungsmeßwalze eine biegeelastische Lagerung mit einer die Biegung messenden
Vorrichtung besitzt. Vorteilhaft besitzt diese die Biegung messende Vorrichtung
eine DehnungsmeBvorrlchtung.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen zusammengefaßt insbesondere
darin, daß die Spannungsmeßwalze keine Mittel zum Konstanthalten des Umschlingungswinkels
mehr benötigt, daß auch keine Kompensationsvorrichtungen zum Kompensieren der durch
die unterschiedliche Umschlingung bewirkten Belastungsänderungen oder der davon
abhängigen Meßwerte notwendig ist und daß die recht einfache Vorrichtung unabhängig
vom Umschlingungswinkel stets die Wickelspannung mißt. Die Vorrichtung kann vorteilhaft
an vorhandene Zettelmaschinen oder dergleiohen angebaut werden und eignet sich daher
gut zum Nachrasten derartiger Maschinen.
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AusfUhrungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt.
Anhand dieser Ausfunrungebeispiele wird die Erfindung in den folgenden Textabschnitten
noch weiter erläutert und beschrieben.
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Fig. 1 zeigt schematisch den Zettelbaum und die Spannungsnreßnalze
einer Zettelmaschine, In Fig. 2 ist die Seitenansicht einer Spannungsmeßwalze dargestellt,
Fig. 3 zeigt einen Teilausschnitt der Meßwalzenlagerung und zugleich einen Schnitt
durch die erfindungsgemäße Vorrichtung, Fig. 4 zeigt eine Teilansicht der Erfindung.
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In Fig. 5 ist das Schaltbild des erfindungsgemäßen AusfUhrungsbeispiels
der Fig. 2 bis 4 dargestellt.
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Gemäß Fig. 1 wächst der Zettelbaum 11 während des Wickelns des bahnförmigen
Outes 12 bis auf den Umfang 11a an. Die Spannungsmeßwalze 13 dreht sich um eine
Achse 14. Zu Beginn des Wikkelns liegt die Resultierende der aur die Spannungsmeßwalze
13 einwirkenden Kräfte in der Ebene 15 der größten Spannung. Die Ebene 15 geht durch
die Achsenmitte. Die Achae 14 ist biegeelastisch ausgebildet. Auf ihrer Oberfläche
sind auf gegen-Uberliegenden Stellen des Umrangs Spannungsmeßvorrichtungen 18 und
19 angebracht, die in der Meßebene 17 liegen. Die Spannungsmeßvorrichtungen liegen
außerhalb der Ebene 15 der größten Spannung. Auch ihre Meßebene 17 verläuft außerhalb
der Ebene 15 der größten Spannung und kreuzt diese Ebene in Achsenmitte.
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Während des Wickelns dreht sich die Ebene 15 der größten Spannung
im Uhrzeigersinn, bis sie am Ende des Wickelvorgangs die Lage 15a erreicht hat.
Die Spannungsmeßvorrichtungen sind so angeordnet, daß die Ebene der größten Spannung
sich mit wachsender Umschlingung der Spannungsmeßwalze 13 durch das bahnförmige
Gut 12 sowohl von den Spannungameßvorriohtungen 18 und 19 selber als auch, und zwar
gemessen im Bogenmaß, von deren Meßebene 17 entfernt.
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Es läßt sich rechnerisch oder experimentell in Abhängigkeit vom Ausgangewert
des Umschlingungswinkels der Spannungsmeßwalze ein Ausgangawert des Abstandes der
Meßebene 17 von der Ebene 15 der größten Spannung, gemessen im Bogenmaß, bestimmen,
bei dessen Einhalten die Bedingung erfilllt ist, daß die durch die zunehmende Umschlingung
bewirkten Belastungsänderungen so gut wie keine Xnderuugen des Meßwertes hervorrufen.
Die Spannungemeßvorrichtung mißt also bei gleichbleibender Wlokelspannung unabhängig
vom Umsohlingungewinkel immer die gleiche Spannung. Sie kann daher sofort in Meßwerten
der Wickelspannung geeicht werden.
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In den Zeichnungen Fig. 3 bis Fig. 4 ist bei einem weiteren Beispiel
der Erfindung eine Spannungsmeßwalze 20 erkennbar, die ebenfalls von bahnförmigem
Gut mit wechselndem Umschlingungswinkel umschlungen werden soll. Die Spannungsmeßwalze
20 besitzt eine biegeelastische Lagerung 21 mit folgenden Einzelheiten: In einem
stationären Lagerblock 22 ist mittels Schrauben 23, 24 eine innen hohle Achse 25
befestigt. Das Ende der Achse 25 trägt ein Kugellager 26, daß in einen Stützring
27 der Spannungsmeßwalze 20 eingesetzt ist. Eine Spannscheibe 28 und ein Sicherungsring
29 halten das Kugellager 26 in seiner Lage.
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Ein Tellabschnitt der Achse 25 ist auf einen kleineren Durchmesser
gedreht. Dieser Teilabschnitt trägt auf gegonUberliegenden Stellen des Umfangs paarweise
angeordnete Dehnungsmeßstreifen, die Jeweils aus den Meßgittern R1, R4 bezlehungsweise
R2, R3 bestehen. Die Dehnungsmeßstreifen sind in der Meßebene 30 angeordnet. Die
Meßebene 30 ist nach den Gesichtspunkten des ersten, weiter oben erläuterten AusfUhrungebeiepfle
gewählt.
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Die Dehnungsmeßstreifen sind Teile einer Dehnungsmeßvorrichtung 31,
deren Schaltung Fig. 5 zeigt. Fig. 4 zeigt die Anordnung der Meßgitter auf der Achse
25. Man erkennt, daß die Meßgitter R1 und R2 in Richtung der Achse liegen, die Meßgitter
R4 und R3 quer dazu. Tritt nun infolge einer Biegespannung eine Dehnung oder Stauchung
der Achsoberfläche ein, 80 sind im wesentlichen nur die Meßgitter R1 und R2 in der
Lage, ihren elektrischen Widerstand proportional mit der Dehnung oder Stauchung
zu ändern. Die Meßgitter R3 und R4 dienen in der Brtekenschaltung der Fig. 5 im
wesentlichen nur der Temperaturkompensation.
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Das Anzeigeinstrument 32 und die Spannungsquelle 33 sind in einem
Gehäuse 34 untergebracht, das durch ein Kabel 35 mit den Dehnungsmeßstreifen verbunden
ist. Die Biegung der Wachse 25 ist proportional der in der Meßebene wirkenden Belastung,
die Dehnung proportional der Biegung und die Änderung des Widerstandes der Meßgitter
R1 und R2 proportional der Dehnung. Das Anzeigeinstrument 32 kann sofort in Wickelspannungswerten
geeicht werden, wenn bei der Auswahl der Meßebene 30 die weiter oben erläuterten
Gesichtspunkte beachtet werden.
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Bei einer unsymmetrischen Belastung der Spannung-ießwalze durch das
bahnförmig gerührte Gut empfiehlt es sich, die Spannungsmeßvorrichtung an beiden
Enden der Sp nnungsmeßwalze anzuordnen, falls Absolutwerte der Wickelspannung gemessen
werden sollen.
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