DE2950337C2 - Arrangement for continuous measurement of tensile forces - Google Patents

Arrangement for continuous measurement of tensile forces

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DE2950337C2
DE2950337C2 DE19792950337 DE2950337A DE2950337C2 DE 2950337 C2 DE2950337 C2 DE 2950337C2 DE 19792950337 DE19792950337 DE 19792950337 DE 2950337 A DE2950337 A DE 2950337A DE 2950337 C2 DE2950337 C2 DE 2950337C2
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Klaus Ing.(Grad.) Gottwald
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
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    • G01L5/04—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands
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    • G01L5/101—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands using electrical means using sensors inserted into the flexible member

Description

unmittelbaren Nähe liegenden Signalwandler verbunden. Der Umformer 3 kann, wie im Beispiel angedeutet, aus Dehnungsmeßstreifen (DMS), aber auch aus kapazi-signal converter located in the immediate vicinity. The converter 3 can, as indicated in the example, from strain gauges (DMS), but also from capacitive

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur tiven oder induktiven Wegumformern bestehen. Die kontinuierlichen Messung der Zugkraft, die in einem 45 Platine 2 ist vorteilhafterweise als Streifen eines faser-Kabel während eines Einziehens in Kabelkanäle oder verstärkten Kunstharzes gestaltet, beispielsweise als -rohre auftritt und in einem zwischen Kabel und Zugseil glasfaserverstärkte Epoxydharzplatte, die für die Herangeordneten Zugmeßkopf gemessen wird, wobei im stellung der gedruckten Schaltung teilweise kupferbe-Zugmeßkopf ein Umformer angeordnet ist, der die ge- schichtet ist. Die schwingungsdämpfenden Matenaleimessene Zugkraft in ein elektrisches Meßwertsignal 50 genschaften derartiger gewebeverstärkter Kunstharzumformt, und dieses Meßwertsignal vom Zugmeßort platten als Trägermaterial für einen Weg-Widerstandszum Auswertort hin, in Form eines durch einen Wandler umformer ergibt eine resonanzarme Ubertragungschaerzeugten Meßsignals zu einem Meßwertempfänger rakteristik bei der Umwandlung von schnellen Kraftänübertragen wird, wobei die Meßsignale über eine Lei- derungen in elektrische Widerstandsänderungen. Bei tung zum Meßwertempfänger übertragen werden und 55 dieser Anordnung entfällt eine zusätzliche Meßdose diese Leitung vom einzuziehenden Kabel oder dem und ihre Verbindung mit den Kraftübertragungsele-Zugseil gebildet wird. menten 4a und 4b. Weiterhin ergibt sich dabei durch dieThe invention relates to an arrangement for tive or inductive transducers exist. The continuous measurement of the tensile force in a board 2 is advantageously designed as a strip of a fiber cable while it is being drawn into cable ducts or reinforced synthetic resin, e.g. is measured, with a transducer, which is layered, is arranged in the position of the printed circuit partially copper-bevel tensile measuring head. The vibration-damping material dimensioned tensile force into an electrical measured value signal 50 properties of such fabric-reinforced synthetic resin, and this measured value signal from the tensile measuring point plates as a carrier material for a path resistance to the evaluation point, in the form of a transducer through a transducer results in a low-resonance transmission characteristic when converting the measuring signal to a measured value receiver Rapid forces are transmitted, with the measurement signals being converted into electrical resistance changes via lines. When the device is transmitted to the measured value receiver and 55 this arrangement, there is no additional load cell, this line is formed by the cable to be drawn in or by and its connection with the power transmission element pulling cable. elements 4a and 4b. Furthermore, it results from the

Diese Anordnung eignet sich allgemein zur Messung äußerst kurzen Verbindungsleitungen zwischen Umforvon Zugkräften an unzugänglichen Stellen mit Übertra- mer und Signalwandler eine gute Störfestigkeit Die Eneung der Meßsignale an einen Beobachtungsort. Eine 60 den 6a und 6b der Platine 2 sind in geeigneter Weise mit Anwendungsmögiidikcii er.i»ehi unter anderen-, beim je zwei Metallstreifen 5- und 5b verstärkt wodurch die Einziehen von Kabeln in vorbereitete Kabelkanäle. Ins- Lastverteilung aus den Kraftübertragungselementen 4 besondere beim Einziehen von Kabeln, die Lichtleitfa- in die Platine 2 wesentlich verbessert werden kann. Es sern enthalten, kann es wegen deren Zugempfindlich- hat sich als vorteilhaft herausgestellt vor dem Abgleich keit wichtig sein, die auf den Kabelanfang wirksamen 65 der Meßanordnung eine Reihe von Lastwechseln über Zugkräfte zu messen und zu registrieren. die Kraftübertragungs-Elemente 4 in die Platine 2 ein-This arrangement is generally suitable for measuring extremely short connecting lines between converting tensile forces at inaccessible places with transmitters and signal converters. A 60 Figures 6a and 6b of the circuit board 2 are reinforced in a suitable manner with Anwendungsmögiidikcii er.i "ehi among others-, when two metal strips 5 and 5b whereby the pulling cables in prepared cable channels. Ins- load distribution from the force transmission elements 4, especially when pulling in cables, the light guide in the board 2 can be significantly improved. It may contain it, because of its sensitivity to tension, it has been found to be advantageous before the adjustment speed to measure and register the 65 of the measuring arrangement effective on the cable start of a series of load changes via tensile forces. the power transmission elements 4 in the board 2

Eine für diese Zwecke geeignete Anordnung mit ei- zuleiten, diese also vorzurecken. Das geschieht zwecknem Zugmeßkopf zwischen dem Zugseil und dem Kabel mäßig nach dem Aufbringen der Teile des Umformers 3To initiate an arrangement suitable for these purposes, ie to advance it. This is done purposefully Tension measuring head between the pull rope and the cable moderately after the parts of the converter have been applied 3

und dem Zusammenbau der Teile des Signalwandlers 1. Eine derartig vorbehandelte Platine zeigt gute Langidit-Konstanz in ihren Meßwerten. Eine Anpassung einer Platine 2 mit aufgebrachten Umformern 3 an bestimmte zu übertragende oder zu überwachende Kraftwerte kann dadurch erfolgen, daß die Längsseiten 7 der Platine im Bereich des Umformers 3 Ausnehmungen 8 erhalten. Durch weitere Vertiefung dieser Ausnehmungen 8 ist ein weitgehender Abgleich der Anordnung möglich.and the assembly of the parts of the signal converter 1. A board pretreated in this way shows good Langidit constancy in their readings. An adaptation of a circuit board 2 with applied converters 3 to certain To be transmitted or monitored force values can be done in that the longitudinal sides 7 of the Board received 3 recesses 8 in the area of the converter. By deepening these recesses 8 an extensive comparison of the arrangement is possible.

Die für den Aufbau des Signalwandlers 1 erforderlichen Leiterbahnen auf der Platine 2 wie auch die Verbindung des Signalwandlers 1 mit dem Umformer 3 kann in allen für die Herstellung von gedruckten Schaltungen oder von integrierten Schaltkreisen üblichen Techniken erfolgen. In Sonderfällen ist es auch möglich, beispielsweise die Dehnungsmeßstreifen des Umformers 3 in der gleichen Technik auf die Platine 2 aufzubringen wie die Leiterbahnen. In den Figuren ist eine die Platine 2 umgebende Schutzhülle nicht dargestellt worden. Bei ihrer Befestigung an einem der Kraftübertragungselemente 4a oder 46 maß beachtet werden, daß die Schutzhülle die Bewegung des jeweils anderen Elementes 4 und damit die Drehung der Platine 2 nicht behindertThe necessary for the construction of the signal converter 1 Conductor tracks on the circuit board 2 as well as the connection between the signal converter 1 and the converter 3 can be used in all common for the manufacture of printed circuits or integrated circuits Techniques are done. In special cases it is also possible, for example the strain gauges of the converter 3 to be applied to the circuit board 2 using the same technique as the conductor tracks. In the figures, one is the Protective cover surrounding circuit board 2 has not been shown. When they are attached to one of the power transmission elements 4a or 46 must be observed that the protective cover the movement of the other element 4 and thus the rotation of the board 2 is not hindered

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

3030th

4040

5050

5555

Claims (4)

1 21 2 ist im Hauptpatent 29 00 770 eingehend beschrieben.is described in detail in the main patent 29 00 770. Patentansprüche- Für die Umformung von Kräften in elektrische MeßsiClaims - For the conversion of forces into electrical Messsi gnale werden hier handelsübliche Umformer, beispiels-Common converters are used here, for example 1 Anordnung zur kontinuierlichen Messung der weise Meßdosen mit Dehnungsmeßstreifen im Zugmeß-Zugkraft die in einem Kabel während eines Einzie- 5 kopf angeordnet, deren elektrische Signale im Zugmeßhens in Kabelkanäle oder -rohre auftritt und in ei- kopf für die Übertragung aufbereitet werden.1 arrangement for the continuous measurement of the wise load cells with strain gauges in the tensile measuring force which are arranged in a cable during a drawing-in head, their electrical signals in the tensile measurement occurs in cable ducts or pipes and processed in one head for transmission. nem zwischen Kabel und Zugseil angeordneten Zug- Die Auswahl, Beschaffung, der Einbau und AbgleichThe selection, procurement, installation and adjustment meßkopf gemessen wird, wobei im Zugmeßkopf ein von handelsüblichen Meßdosen in den Zugmeökopt türmeasuring head is measured, with one of commercially available load cells in the Zugmeökopt door in the measuring head Umformer angeordnet ist, der die gemessene Zug- die verschiedenen Anwendungszwecke kann ProblemeTransducer is arranged that gives the measured tension- the various application purposes can cause problems kraft in ein elektrisches Meßwertsignal umformt, io aufwerfen. Hinzu kommt, daß die Verbindungsleitungenforce converted into an electrical measured value signal, raise io. In addition, the connecting lines und dieses Meßwertsignal vom Zugmeßort zum zwischen Meßdose und Signalwandler sehr störungsan-and this measured value signal from the tensile measuring point to between the load cell and the signal converter is very susceptible to interference. Auswertort hin, in Form eines durch einen Wandler fällig sind.Auswertort out, in the form of a are due by a converter. erzeugten Meßsignals zu einem Meßwertempfänger Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Meßübertragen wird, wobei die Meßsignale über eine aufbau im Zugmeßkopf zu vereinfachen, kostengünsti-Leitung zum Meßwertempfänger übertragen wer- 15 ger zu gestalten und seine Störanfälligkeit zu verminden und diese Leitung vom einzuziehenden Kabel dem.generated measurement signal to a measurement value receiver. The object of the invention is to transmit the measurement is to simplify the measurement signals via a structure in the tensile measuring head, inexpensive line to be transmitted to the measured value receiver and to reduce its susceptibility to interference and this line from the cable to be drawn in. oder dem Zugseil gebildet wird (nach P&tent Diese Aufgabe wird erfmdungsgemäß dadurch gelost,or the pull rope (according to P & tent This task is solved according to the invention by 29 OC 770) dadurch gekennzeichnet, daß daß der Signalwandler als gedruckte Schaltung auf einer29 OC 770) characterized in that the signal converter is a printed circuit on a der Signalwandler (1) als gedruckte Schaltung auf Platine aufgebaut ist, daß der Umformer auf der glei-the signal converter (1) is constructed as a printed circuit on the board so that the converter is on the same einer Platine (2) aufgebaut ist, daß der Umformer (3) 20 chen Platine angeordnet ist, und daß diese Platine zura board (2) is constructed that the converter (3) 20 chen board is arranged, and that this board for auf der gleichen Platine (2) angeordnet ist, und daß Aufnahme der zu messenden Kräfte mechanisch mitis arranged on the same board (2), and that recording of the forces to be measured mechanically with diese Platine (2) zur Aufnahme der zu messenden Kraftübertragungselementen verbunden istthis board (2) is connected to receive the force transmission elements to be measured Kräfte mechanisch mit Kraftübertragungs-Elemen- Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprü-Forces mechanically with power transmission elements configurations of the invention are in the claims ten (4) verbunden ist chen 2 bis 4 angegeben. . . _,ten (4) connected is given chen 2 to 4. . . _, 2 Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 25 Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist m der zeichnet daß die Platine (2) als Streifen aus einem Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher befaserverstärkten Kunstharz gestaltet ist, und daß die schrieben. Es zeigt2 Arrangement according to claim 1, characterized marked 25 An embodiment of the invention is m the shows that the board (2) is shown as a strip from a drawing and is fiber reinforced in the following Resin is designed, and that they wrote. It shows beiden Enden (6a, 6b) des Streifens (2) zur Lastver- F i g. 1 einen Zugmeßkopf, geöffnet
teilung durch fest mit den Enden (6a, 6b) verbundene F i g. 2 den gleichen Kopf, um 90° um seine Längsach-Metallauflagen (5a, 5/>j verstärkt sind. 30 se gedrehtboth ends (6a, 6b) of the strip (2) for load transfer F i g. 1 a tension measuring head, opened
division by F i g firmly connected to the ends (6a, 6b). 2 the same head, rotated by 90 ° around its longitudinal metal supports (5a, 5 /> j. 30 se 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch In den Fi g. 1 und 2 ist ein Zugmeßkopf einer Anordgekennzeichnet, daß der Streifen (2) nach dem Auf- nung zur kontinuierlichen Messung von Zugkräften in bringen aller vorgesehenen Bauteile (1,3, 5) vorge- zwei um 90° gegeneinander verdrehten Ansichten schereckt ist. matisch im Aufbau dargestellt. Der von den elektrischen3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in the Fi g. 1 and 2 is a Zugmeßkopf a Anordgekennzeichnet that the strip (2) according to the up voltage for continuously measuring the tension in bring all components provided (1,3, 5) allowed for two 90 ° mutually rotated views shear hatched i st. shown in the structure. The one from the electric ones 4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 35 Bauteilen des Signalwandlers 1 eingenommene Raum dadurch gekennzeichnet, daß an den Längsseiten (7) ist in F i g. 1 durch eine unterbrochene Linie angedeutet, des Streifens (2) im Bereich des Umformers (3) Aus- Die elektrische Verbindung der Teile untereinander genehmungen (8) für den Abgleich der Anordnung ein- schieht durch eine gedruckte Schaltung, die auf einer geformt sind. Platine 2 aufgebracht ist Auf der gleichen Platine ist4. Arrangement according to one of claims 1 to 3, 35 components of the signal converter 1 occupied space characterized in that on the longitudinal sides (7) is in F i g. 1 indicated by a broken line, of the strip (2) in the area of the converter (3) The electrical connection of the parts with each other permits (8) for the alignment of the arrangement looks through a printed circuit which is on a are shaped. Board 2 is applied is on the same board 40 auch der Umformer 3 angeordnet und mit dem in seiner40 also arranged the converter 3 and with the in his
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