DE3505693A1 - Spannungsmesser - Google Patents

Spannungsmesser

Info

Publication number
DE3505693A1
DE3505693A1 DE19853505693 DE3505693A DE3505693A1 DE 3505693 A1 DE3505693 A1 DE 3505693A1 DE 19853505693 DE19853505693 DE 19853505693 DE 3505693 A DE3505693 A DE 3505693A DE 3505693 A1 DE3505693 A1 DE 3505693A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
measuring roller
tension
adjustment
measuring
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19853505693
Other languages
English (en)
Other versions
DE3505693C2 (de
Inventor
Yoshiaki Otokunigun Kyoto Kakeshita
Michinori Shigagun Shiga Masuura
Yoji Oharano Kyoto Yamada
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nidec Shimpo Corp
Original Assignee
Shimpo Kogyo KK
Shimpo Industrial Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP59031120A external-priority patent/JPH0652208B2/ja
Priority claimed from JP3112184A external-priority patent/JPS60173436A/ja
Application filed by Shimpo Kogyo KK, Shimpo Industrial Corp filed Critical Shimpo Kogyo KK
Publication of DE3505693A1 publication Critical patent/DE3505693A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3505693C2 publication Critical patent/DE3505693C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/04Apparatus 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
    • G01L5/10Apparatus 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
    • G01L5/106Apparatus 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 for measuring a reaction force applied on a cantilever beam
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/04Apparatus 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
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/04Apparatus 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
    • G01L5/10Apparatus 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
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/04Apparatus 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
    • G01L5/10Apparatus 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
    • G01L5/107Apparatus 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 for measuring a reaction force applied on an element disposed between two supports, e.g. on a plurality of rollers or gliders

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Spannungsmesser zum Messen der Spannung eines langgestreckten Meßobjekts, beispielsweise eines Drahtes, Bandes, Blattes oder dergleichen.
  • Es ist ein Spannungsmesser mit drei Rollen bekannt, die in der Richtung angeordnet sind, in der ein langgestrecktes Meßobjekt läuft und nacheinander mit den Rollen in Berührung kommt.
  • Die mittlere Rolle ist eine Meßrolle, und die Spannung des Meßobjekts läßt sich anhand der Verstellung der Meßrolle ermitteln, die durch die Spannung des Meßobjekts verursacht wird. Weil bei diesem Instrument die Spannung jedoch nur aufgrund der Verlagerung der Meßrolle ermittelt wird, läßt sich die Messung nicht mit hoher Genauigkeit und Präzision durchführen. Während das Meßobjekt durch die drei Rollen läuft, wird es V-förmig gebogen, wobei eine Biegebeanspruchung aufgrund der Eigensteifigkeit des Werkstoffes des Meßobjekts auf die Meßrolle als Verstellkraft einwirkt, die Fehler des Meßergebnisses verursacht.
  • Es stehen keine Spannungsmesser zur Verfügung, welche die durch die Steifigkeit des Werkstoffes des Meßobjekts verursachte Biegebeanspruchung berücksichtigen.
  • Eines der bei der Drei-Rollen-Anordnung auftretenden Probleme ist die Position oder Ausrichtung des die drei Rollen aufweisenden Detektors. Es kommt zu keinen Schwierigkeiten, wenn der Winkel zwischen der Richtung, in welcher die Meßrolle durch die Spannung des Meßobjekts verlagert wird, und die Richtung der Schwerkraft stets ein rechter Winkel ist. Ist dieser Winkel jedoch kein rechter Winkel, wirkt auf die Feder, welche die Meßrolle nachgiebig abstützt, nicht nur die durch die Spannung des Meßobjekts verursachte Kraft, sondern auch eine Komponente des Gewichts des Detektors ein, so daß in das Meßergebnis Fehler eingeführt werden. Es stehen keine Spannungsmesser zur Verfügung, die es gestatten, durch die Position des Detektors verursachte Fehler zu eliminieren.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spannungsmesser zu schaffen, bei dem Fehler eliminiert sind, die durch die Biegebeanspruchung eines Meßobjekts verursacht werden, wenn die Spannung des Meßobjekts anhand der Größe der Verstellung einer Meßrolle bestimmt wird.
  • Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, einen Spannungsmesser zu schaffen, bei dem Fehler eliminiert sind, die durch das Gewicht des Detektors verursacht werden, wenn die Spannung des Meßobjekts anhand der Größe der Verstellung einer Meßrolle in dem Detektor ermittelt wird.
  • Die erfindungsgemäßen Lösungen dieser Aufgaben ergeben sich aus den Patentansprüchen 1 und 2.
  • Die Erfindung ist im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 in größerem Maßstab eine schematische Seitenansicht der Meßrolle und der Führungsrollen eines Spannungsmessers, Fig. 2 ein Vectordiagramm für die Anordnung nach Fig. 1, Fig. 3 ein analytisches Diagramm für die Anordnung nach Fig. 1, Fig. 4 eine graphische Darstellung von charakteristischen Kurven, Fig. 5(a) eine Darstellung ähnlich Fig. 1, wobei die Rollen in Schräglage veranschaulicht sind, Fig. 5(b) ein analytisches Diagramm der Anordnung nach Fig. 5(a), Fig. 6 eine schematische perspektivische Darstellung eines Spannungsmessers entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung, und Fig. 7 ein Blockschaltbild für die Datenverarbeitungsanordnung des Spannungsmessers nach der Erfindung.
  • Zunächst sei anhand der Fig. 1 das dem vorliegenden Spannungsmesser zugrundeliegende Meßprinzip erläutert. Fig. 1 zeigt schematisch den Detektor eines Spannungsmessers der vorliegend betrachteten Art. Der Detektor weist zwei in Abstand voneinander angeordnete Führungsrollen 2, 3 und eine zwischen den beiden Führungsrollen befindliche Meßrolle 1 auf. Ein Meßobjekt, beispielsweise ein Draht 4, dessen Spannung gemessen werden soll, läuft zwischen den drei Rollen hindurch und steht mit diesen in Kontakt. Es sei angenommen, daß die Radien der Rollen 1, 2 und 3 den Wert R, R1 bzw. R2 haben, daß das Meßobjekt 4 den Durchmesser oder die Dicke D hat, daß der waagrechte Abstand zwischen den Achsen der Rollen 1 und 2 gleich A1 und der waagrechte Abstand zwischen den Rollen 1 und 3 gleich A2 ist, daß der lotrechte Abstand zwischen den Achsen der Rollen 1 und 2 gleich B1 und der lotrechte Abstand zwischen den Achsen der Rollen 1 und 3 gleich B2 ist, wenn keine Belastung der (strichpunktiert dargestellten) Meßrolle 1 aufgrund der Spannung des Objekts erfolgt, daß die Größe der lotrechten Verstellung der Meßrolle 1 aufgrund der Spannung des Meßobjekts gleich x ist und daß die Spannung des Meßobjekts 4 gleich T ist. Unter dem Begriff "lotrecht" soll hier die Richtung verstanden werden, in welcher die Meßrolle 1 in dem Instrument verstellt werden kann, während unter dem Begriff "waagrecht" vorliegend die dazu senkrechte Richtung verstanden wird.
  • Wenn die Winkel, den die zwischen den Kontaktpunkten der Rollen 1 und 2 sowie zwischen den Kontaktpunkten der Rollen 1 und 3 mit der durch die Achse der Rolle 1 verlaufenden lotrechten Linie bilden, gleich 1 bzw. 2 sind und die Kräfte, welche die Spannungen der vorstehend genannten Teile des Meßobjekts 4 auf die Meßrolle 1 ausüben, gleich F1 und F2 sind, wird ein Vectordiagramm gemäß Fig. 2 erhalten.
  • Die Mittellinie des Meßobjekts 4 ist in Fig. 1 durch die strichpunktierte Linie M dargestellt. Wenn sich die geradlinigen Teile der Linie M zwischen den Rollen 1 und 2 in entgegengesetzten Richtungen erstrecken, schneidet die Mittellinie M die durch die Achsen der Rollen 1 und 2 verlaufenden lotrechten Linien an den Punkten N1 bzw. N2. Wenn der Abstand zwischen dem Punkt N1 und der Achse 0 der Rolle 1 gleich P1 ist, der Abstand zwischen dem Punkt N2 und der Achse 1 der Rolle 2 gleich P2 ist und der lotrechte Abstand zwischen den Punkten N1 und N2 gleich Q ist, wird eine geometrische Beziehung entsprechend Fig. 3 erhalten.
  • Aus dem Vectordiagramm der Fig. 2 läßt sich ablesen T COS 1 + T COS #2 = kx t1) wobei k die Federkonstante einer Feder ist, die auf die Meßrolle 1 in der Richtung einwirkt, welche der Richtung entgegengesetzt ist, in welcher die Spannung des Meßobjekts auf die Rolle einwirkt.
  • Aus Fig. 3 ergibt sich P2 - (B1 + x) + P1 = Q R1 + D/2 = P2 sin R + D/2 = P1 sin 8 A1 = Q tan 8 Durch Auflösen der vorstehenden Gleichungen nach cosG erhält man In ähnlicher Weise erhält man Indem man die beiden vorstehenden Ausdrücke in der Gleichung (1) substituiert, erhält man die Spannung T. Falls A1 = A2, B1 = B2 und R = R1 = R2, ergibt sich die Spannung T zu Wenn das Meßobjekt 4 an den Rollen vorbeiläuft und mit diesen in Berührung steht sowie die Meßrolle 1 um die Strecke x verstellt wird, läßt sich die Spannung T errechnen, indem der Wert x in die Gleichung (2) eingesetzt wird. Die Beziehung zwischen T und x läßt sich nicht nur durch die vorstehend genannte Gleichung, sondern auf andere Weise auch durch andere Gleichungen ausdrücken. Die vorstehende Gleichung kann daher in die allgemeine Form T = F(x) (3) gebracht werden.
  • Die vorstehende Gleichung hat nur Gültigkeit bei einem idealen Meßobjekt, das keine Steifigkeit hat, und unter Vernachlässigung des Einflusses der Schwerkraft. Wenn die Spannung anhand der vorstehend genannten Gleichung errechnet wird, ist das Rechenergebnis mit den oben erläuterten Fehlern behaftet.
  • Wenn die Steifigkeit des Meßobjekts berücksichtigt wird, wird die Beziehung zwischen der Spannung T und der Verstellung X auf die folgende Weise erhalten. Es wird davon ausgegangen, daß die Steifigkeit des Meßobjekts eine Funktion des Durchmessers D des Meßobjekts ist. Wird die Spannung T eines Meßobjekts mit dem Durchmesser D aus der Verstellung X unter Anwendung der Formel (3) berechnet, wird eine charakteristische Kurve J entsprechend Fig. 4 erhalten. Bei Messung der Spannung von zwei Meßobjekten aus dem gleichen Werkstoff und mit den Durchmessern D1 bzw. D2 unter Verwendung des gleichen Spannungsmessers, werden charakteristische Kurven J1 und J2 gewonnen. Die theoretische charakteristische Kurve oder Kennlinie J ist den tatsächlichen charakteristischen Kurven J1 und J2 geometrisch ähnlich; die drei Kurven haben mathematisch eine "lineare" Relation zueinander entlang der X-Achse. Weil eine gewisse Relation zwischen dem Durchmesser D und der Steifigkeit besteht, haben die Kurven auch bezüglich des Durchmessers D eine "lineare" Relation zueinander. Geht man daher davon aus, daß ein Meßobjekt mit einem vorgegebenen Durchmesser D0 zu einer charakteristischen Kurve J0 führt, läßt sich die Beziehung zwischen den Verlagerungen X0 und X00 auf den Kurven J und J0, verursacht durch die gleiche Spannung T0, durch die folgende lineare Gleichung ausdrücken: X00 = (K11 . D0 + K10) - X0 + K01 . D0 + K00 wobei K11, K10, K01 und K00 Konstanten sind.
  • Die vorstehende Gleichung läßt sich umwandeln in X00 = K11 . D0 . X0 + K10 . X0 + K01 . D0 + K00 (4) Die vorstehende Gleichung gilt für die charakteristischen Kurven J und J1 ebenso wie für die charakteristischen Kurven J und J2. An Punkten (T1 X1), (T1.X11), (T1.X12), (T2.X2), (T2.X21) und (T2.X22) erhält man daher X11 = K11 . D1 . X1 + K10 . X1 + K01 . D1 + K00 X12 = K11 . D2 . X1 + K10 . X1 + K01 . D2 + K00 X21 = K11 . D1 . X2 + K10 . X2 + K01 . D1 + K00 X22 = K11 . D2 . X2 + K10 . X2 + K01 . D2 + K00 Um die vorstehenden Gleichungen nach K11, K10, K01 und K00 aufzulösen, werden diese Gleichungen zunächst wie folgt umgeschrieben X11 = K111 . X1 + K011 (5) X12 = K112 . X1 + K012 X21 = K111 . X2 + K011 X22 = K112 . X2 + K012 wobei K111 = K11 . D1 + K10 (6) K011 = K01 . D1 + K00 K112 = K11 . D2 + K10 K012 = K01 . D2 + K00 Aus den Gleichungen (5) erhält man K (X11 - X21) / (X1 - X2) K011 (X1 X21 - X2 X11) / (X1 1 - X2) K112 = (X12 - X22) / (X1 - X2) K012 (X1 X22 - X2 . X X12) / (X1 - X2) Die Werte der Terme auf den rechten Seiten dieser Gleichungen sind aus dem Ergebnis der durchgeführten Messungen bekannt.
  • Aus den Gleichungen (6) erhält man K11 ( (K111 - K112) / (D1 - D2) (7) K10 = (D1 . K112 - D2 . K111) / (D1 - D2) K01 = (K011 - K012) / (D1 - D2) K00 = (D1 . K012- D2 . K011) / (D1 - D2) Andererseits erhält man aus der Gleichung (4) X0 = (X00 - K01 . D0 - K00) / (K11 . D0 + K10) (8) Auf der rechten Seite der obigen Gleichung kann man die Werte der Terme mit Ausnahme von X00 und D0 aus der Gleichung (7) erhalten. Infolgedessen wird die Messung an einem Meßobjekt mit einem Durchmesser D0 durchgeführt, um die Verstellung X00 zu ermitteln. Durch Einsetzen dieser Werte in die Gleichung (8) ist es möglich, aus der tatsächlich gemessenen Verstellunq X00 die Verstellung X0 zu erhalten, die durch ein ideales Meßobjekt ohne Steifigkeit verursacht würde. Substituiert man den so erhaltenen Wert X0 für die Variable x in der Formel (3), erhält man die Spannung T des Meßobjekts ohne Beeinflussung durch die Steifigkeit des Werkstoffs des Meßobjekts. In der Praxis erfordert es erheblich Zeit, durch Durchführen der obigen Operationen X0 zu ermitteln und dann den Wert X0 zwecks Durchführung weiterer Operationen in die Gleichung (3) einzusetzen. Infolgedessen ist es zweckmäßig, die Werte der Funktion T für eine Mehrzahl von Werten der Variablen X0 von vorneherein in einem Festspeicher (ROM-Speicher) einzuspeichern, so daß der gewünschte der eingespeicherten Werte von X0 aus dem Festspeicher ausgelesen werden kann.
  • Nachstehend sei der Einfluß erläutert, den das Gewicht des bewegbaren Teils des Detektors auf das Meßergebnis hat. Es sei angenommen, daß die Gruppe der Rollen 1, 2 und 3 die Schräglage gemäß Fig. 5(a) einnimmt. Wenn der Winkel, den die Richtung der Verstellung der Meßrolle 1 aufgrund der Spannung des Meßobjekts 4 mit der waagrechten Linie L bildet, mit d bezeichnet wird, die Masse des bewegbaren Teils des Detektors durch w(gr) ausgedrückt wird und die Erdbeschleunigung als g(CN/gr) bezeichnet wird, folgt entsprechend Fig. 5(b), daß die Kraft f, welche auf die der Verstellbewegung der Meßrolle 1 nachgiebig entgegenwirkende Feder einwirkt, folgenden Wert hat: f = g.w sin Diese Kraft f wird zu der Kraft F addiert, die durch die Spannung des Meßobjekts verursacht wird, um die Neßrolle 1 zu verstellen. Auf die Feder wirkt also die Summe der Kräfte F und f ein. Die Gleichung (1) läßt sich also ausdrücken als T COS #1 + T COS 92 + f = kx Aus der vorstehenden Gleichung erhält man kx - f f kx T = = (1 - ) ( ) cos #1 + cos #2 kx cos #1 + cos #2 kx wobei die Spannung darstellt, wenn die cos #1 + cos #2 Richtung der Verstellbewegung der Meßrolle 1 vernachlässigt wird. Wenn dies als f(x) ausgedrückt wird, erhält man T = (1 f kx f(x) Wenn die Verstellung der Meßrolle 1 bei der Spannung 0 gleich Xt ist, folgt f = kx . Setzt man diesen Ausdruck in die vorstehende Gleichung.ein, erhält man xt T = (1 - ) . f(x) (9) x Wenn daher die Spannung f(x) aus der Verstellung x der Meßrolle 1 errechnet wird und die Werte f(x), x und xt in die Gleichung (9) eingesetzt werden, wird die Spannung T im wesentlichen frei von jedem Fehler erhalten, der andernfalls durch das Gewicht des Detektors verursacht würde.
  • In den Fign. 6 und 7 ist ein erfindungsgemäß aufgebauter Spannungsmesser dargestellt. Der Spannungsmesser weist einen Rahmen 5, einen Arm 6, der die beiden Führungsrollen 2 und 3 ill vorbestimmtem gegenseitigem Abstand trägt, eine am Rahmen 5 verstellbar gelagerte Stange 7, an deren oberem Ende der Arm 6 angeordnet ist, und eine Feder 8 auf, die zwischen dem unteren Ende der Stange 7 und dem Rahmen 5 sitzt und die die Stange 7 nach unten zieht. Die Stange 7 ist in einer zu der Verbindungslinie der Achsen der Führungsrollen 2 und 3 senkrechten Linie verstellbar. Zu der Vorrichtung gehört ferner eine verstellbare Stange 1A, an welcher die Meßrolle 1 abgestützt ist. Die Stange 1A ist mit einem Arm 10 verbunden, dessen gegenüberliegende Enden mit den äußeren Enden zweier Blattfedern 9 verbunden sind, deren innere Enden an dem Rahmen 5 abgestützt sind. Wenn die Meßrolle 1 nach oben oder unten bewegt wird, führt die Stange 1A entgegen der Kraft der Blattfedern 9 eine Bewegung nach oben oder unten aus. Die Meßrolle 1 und die Stange 1A sind in der gleichen Richtung verstellbar wie die Stange 7. Die Federn haben die in der Gleichung (1) vorkommende Federkonstante k.
  • Zu dem Spannungsmesser gehört des weiteren ein Detektor 11 zum Ermitteln der Position oder Verstellung der Meßrolle 1.
  • Bei dem Detektor 11 kann es sich um einen CCD-Bildsensor handeln, der die Verlagerung der Stange 1A erfaßt. Der Bildsensor weist ein auf der Stange 1A sitzendes lichtemittierendes Element 12 und eine lotrecht angeordnete Gruppe von lichtempfindlichen Elementen 13 auf. Wenn die Stange 1A verstellt wird, erfolgt eine entsprechende Verstellbewegung des lichtemittierenden Elements 12, so daß sich das lichtempfindliche Element 13 ändert, auf das Licht von dem lichtemittierenden Element 12 auffällt. Der Betrag der Verstellbewegung der Stange 1A läßt sich aus der Position des lichtempfindlichen Elements ermitteln, auf das von dem lichtemittierenden Element 12 aus Licht auftrifft.
  • Zu dem Spannungsmesser gehört ferner eine Vorrichtung 15 zur Kompensation der Lage der Führungsrollen 2 und 3 entsprechend dem Durchmesser des Meßobjekts 4. Die Kompensationsvorrichtung 15 weist einen mit dem Rahmen 5 z.B. einstückig verbundenen Ansatz 5A und einen Block 16 auf, der an der Stange 7 befestigt und mit dem Ansatz 5A ausgerichtet ist. Eine Lehre oder Probe 17 mit dem gleichen Durchmesser wie das Meßobjekt 4 wird zwischen dem Ansatz 5A und dem Block 16 eingebracht, wodurch die Stange 7 um einen dem Durchmesser der Lehre 17 entsprechenden Betrag nach oben verschoben wird. Dadurch kommt es zu einer entsprechenden Verlagerung der Bezugsposition der Führungsrollen 2 und 3 nach oben. Wenn die auf die Meßrolle 1 einwirkende Spannung des Meßobjekts 4 die gleiche bleibt, bleiben auch die Winkel 1 und 92 in Fig.2, welche die geradlinigen Teile des an der Meßrolle 1 vorbeilaufenden und mit dieser in Berührung stehenden Meßobjekts 4 mit der Geraden bilden, die sich durch die Achse der Rolle in der Richtung erstreckt, in welcher die Rolle 1 verstellbar ist, unabhängig vom Durchmesser des Meßobjekts 4 im wesentlichen gleich. Würden die Positionen der Führungsrollen 2 und 3 nicht eingestellt, müßte ein Meßobjekt mit größerem Durchmesser auch bei gleicher Spannung zu kleineren Werten für die vorstehend genannten Winkel führen. Weil jedoch erfindungsgemäß die Führungsrollen 2 und 3 um eine dem Durchmesser des Meßobjekts entsprechende Strecke angehoben werden, haben diese Winkel Werte, die näherungsweise denen bei einem Durchmesser Null entsprechen. Vorausgesetzt, daß kein Einfluß aufgrund der Steifigkeit des Objekts vorliegt, bleiben die Winkel bei gleicher Spannung unabhängig vom Durchmesser des Meßobjekts im wesentlichen gleich.
  • Der Durchmesser des Meßobjekts wird mittels eines Detektors 18 erfaßt, der so ausgebildet ist, daß er den Durchmesser aufgrund einer Verlagerung der Stange 7 ermittelt. Bei diesem Detektor kann es sich um einen CCD-Bildsensor handeln.
  • Der Detektor 18 weist ein lichtemittierendes Element 19 auf einem an der Stange 7 befestigten Arm 20 und eine lotrechte Gruppe von lichtempfindlichen Elementen 21 auf. Bei einer Verlagerung der Stange 7 ändert sich das lichtempfindliche Element, auf das Licht von dem lichtemittierenden Element 19 auffällt. Auf diese Weise läßt sich der Betrag der Verlagerung der Stange 7 erfassen. Aus der Größe der Verlagerung wird der Durchmesser des Meßobjekts bestimmt. Jede der beiden Gruppen von lichtempfindlichen Elementen 13 und 21 kann für den Zweck der jeweils anderen Gruppe eingesetzt werden.
  • Bei der Anordnung gemäß Fig. 6 werden die Größe der Verstellbewegung der Meßrolle 1 und der Durchmesser des Meßobjekts 4 mittels der Detektoren 11 und 18 bestimmt.
  • Weil die Feder. 8 auf die Stange 7 eine Kraft ausübt, die grösser als die Gcgenkraft der Meßrolle 1 (die von den Federn 9 aufgebrachte Kraft) ist, werden die Führungsrollen 2 und 3 im Verlauf der Messung nicht nach oben oder unten verlagert.
  • Das Gewicht der Meßrolle 1 (und das Gewicht der Stange 1A, der Federn 9, usw.) üben eine Kraft aus, welche die Meßrolle 1 nach unten zu verstellen sucht. Die durch die Gewichte verursachte Kraft ändert sich mit der Position, welche die Meßrolle 1 während der Messung einnehmen muß. Wird es notwendig, durch die Gewichte verursachte Fehler zu eliminieren, wird der Positionsdetektor 11 durch einen von einem Befehlsgeber 21' (Fig. 7) kommenden Befehl betätigt, um die Größe der Verstellung der Rolle 1 zu messen, wenn die auf die Meßrolle 1 einwirkende Spannung des Meßobjekts 4 gleich Null ist, und der Meßwert wird in einem wahlfreien Zugriff aufweisenden Speicherteil (RAM) eines Speichers 23 eines Mikrocomputers 22 über eine Zentraleinheit 24 eingespeichert, so daß der aufgrund der Messung und der durchgeführten Rechenoperationcn erhaltene Spannungswert mittels des eingespeicherten Wertes korrigiert werden kann. Substituiert man beispielsweise den aus der Gleichung (8) erhaltenen Wert X0, den Wert T der Formel (3) mit dem Wert X0 als der Variablen und dem im Speicher 23 eingespeicherten Wert XT in XT T . (1 - ), X0 wobei X0 # 0, kann man die Spannung des Meßobjekts ohne Einfluß des Detektorgewichts ermitteln. Ist der Gewichtseinfluß vernachlässigbar, ist die vorstehend genannte Operation nicht notwendig.
  • Die von den Detektoren 11 und 18 erfaßten Werte werden ebenfalls der Zentraleinheit 24 zugeführt. Es ist ein Festspeicher (ROM) 25 vorgesehen, der die Funktionswerte der Formel (3) - errechnet für eine Mehrzahl von Werten von X0, die durch die vorstehend erläuterten Operationen ermittelt wurden - in den den Werten von X0 entsprechenden Adressen einspeichert. Durch die Verwendung des Festspeichers 25 wird die Durchführung der Operation gemäß Formel (3) vermieden.
  • Zur Durchführung einer Messung wird ein Meßobjekt 4 mit den Rollen 1 bis 3 entsprechend Fig. 6 in Kontakt gebracht. Die Spannung des Meßobjekts 4 bewirkt, daß die Meßrolle 1 nach unten verschoben wird. Dic Größe der Verstellbewegung wird mittels des Positionsdetektors 11 erfaßt. Der ermittelte Wert X wird der Zentraleinheit 24 zugeführt, welcher auch 00 der ermittelte Wert Dg von dem Durchmesserdetektor 18 zugeht. Die Zentraleinheit 24 führt die notwendigen Operationen entsprechend der Gleichung (8) aus, um den Wert X0 zu erhalten. Dann erfolgt ein Zugriff zu derjenigen der Adressen im Festspeicher 25, die dem Wert X0 entspricht, um den entsprechenden Wert der Spannung T gemäß der zuvor dort eingespeicherten Formel (3) auszulesen.
  • Falls es notwendig ist, den zuvor erläuteren Einfluß des Gewichts des Detektors zu eliminieren, führt die Zentraleinheit 24 die genannten Operationen bezüglich des Wertes T aus.
  • Die so erhaltene Spannung T wird von einer Display-Einheit 26 angezeigt.
  • Der erfindungsgemäße Spannungsmesser erlaubt eine genaue Messung der Spannung eines langgestreckten Meßobjekts unter Vermeidung von Fehlern, die andernfalls das Meßergebnis aufgrund der Steifigkeit des Werkstoffes des Meßobjekts und/ oder des Detektorgewichts beeinflussen.

Claims (3)

  1. Spannungsmesser Patentansprüche 1. Spannungsmesser, gekennzeichnet durch (a) zwei in vorbestimmtem gegenseitigem Abstand angeordnete, Führungsrollen; (b) eine zwischen den beiden Führungsrollen angeordete Meßrolle, die aufgrund der Spannung eines langgestreckten Meßobjekts verstellbar ist, das mit den Führungsrollen und der Meßrolle in Berührung steht; (c) eine erste Detektoreinrichtung zum Ermitteln der Größe der durch die Spannung des Meßobjekts verursachten Verstellung der Meßrolle; (d) eine zweite Detektoreinrichtung zum Ermitteln des Durchmessers oder der Dicke des Meßobjekts; (e) eine Einrichtung, die mit den ermittelten Werten der ersten und der zweiten Detektoreinrichtung Operationen zum Bestimmen einer theoretischen Größe der Verstellung der Meßrolle unter der Voraussetzung durchführt, daß der Werkstoff des Meßobjekts keine Steifigkeit hat; und (f) eine Einrichtung zum Errechnen einer Spannung als Funktion der theoretischen Größe der Verstellung der Meßrolle als der Variablen, wobei die errechnete Spannung als die Spannung des Meßobjekts gewertet wird.
  2. 2. Spannungsmesser, gekennzeichnet durch (a) zwei in vorbestimmtem gegenseitigem Abstand angeordnete Führungsrollen; (b) eine zwischen den beiden Führungsrollen angeordnete MeBrolle, die aufgrund der Spannung eines langgestreckten Meßobjekts verstellbar ist, das mit den Führungsrollen und der Meßrolle in Berührung steht; (c) eine erste Detektoreinrichtung zum Ermitteln der Grösse x der durch die Spannung des Meßobjekts verursachten Verstellung der Meßrolle; (d) eine erste Verarbeitungseinrichtung zum Durchführen von Operationen mit der von der ersten Detektoreinrichtung ermittelten Größe x zwecks Ermittlung der Spannung f(x); (e) eine zweite Detektoreinrichtung zum Ermitteln der Größe der Verstellung xt der Meßrolle zwischen der Meßrollenstellung, in welcher die Verstellrichtung der Meßrolle senkrecht zu der Richtung der auf die Meßrolle einwirkenden Schwerkraft steht und auf die Meßrolle keine Spannung einwirkt, und der Meßrollenstellung zum Zeitpunkt der Messung ohne auf die MeB-rolle einwirkende Spannung; und (f) eine zweite Verarbeitungseinrichtung zum Durchführen von Operationen mit den von der ersten und der zweiten Detektoreinrichtung ermittelten Werten und dem von der ersten Verarbeitungseinrichtung bestimmten Wert f(x) zur Bildung von (1 - Xt f(x) als der Spannung des Meßobjekts.
  3. 3. Spannungsmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Verarbeitungseinrichtung versehen ist mit: einer Einrichtung zum Durchführen von Operationen mit dem von der ersten Detektoreinrichtung ermittelten Wert und dem von einer Einrichtung zum Bestimmen des Durchmessers oder der Dicke des Meßobjekts ermittelten Wert zwecks Bestimmung einer theoretischen Größe der Verstellung der Meßrolle unter der Voraussetzung, daß der Werkstoff des Meßobjekts keine Steifigkeit hat; und einer Einrichtung zum Errechnen einer Spannung als Funktion der theoretischen Größe der Verstellung der Meßrolle als der Variablen.
DE19853505693 1984-02-20 1985-02-19 Spannungsmesser zum Bestimmen der Spannung eines langgestreckten Meßobjekts Expired - Fee Related DE3505693C2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59031120A JPH0652208B2 (ja) 1984-02-20 1984-02-20 テンシヨンメ−タ
JP3112184A JPS60173436A (ja) 1984-02-20 1984-02-20 テンシヨンメ−タ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3505693A1 true DE3505693A1 (de) 1985-08-22
DE3505693C2 DE3505693C2 (de) 1995-11-30

Family

ID=26369573

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19853505693 Expired - Fee Related DE3505693C2 (de) 1984-02-20 1985-02-19 Spannungsmesser zum Bestimmen der Spannung eines langgestreckten Meßobjekts

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE3505693C2 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19730965C1 (de) * 1997-07-18 1999-06-10 Tensometric Mestechnik Stroehm Verfahren zur Zugkraftmessung an laufenden Fäden einer Fadengruppe sowie Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE709378C (de) * 1938-10-13 1941-08-14 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Einrichtung fuer Fernmeldekabelverseilmaschinen zur Messung und selbsttaetigen Regelung der an einem Verseilelement wirkenden Bremskraft
DE2331987A1 (de) * 1973-06-20 1975-01-23 Siemens Ag Zugkraftmesseinrichtung fuer draehte zum kontinuierlichen messen am laufenden draht

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE709378C (de) * 1938-10-13 1941-08-14 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Einrichtung fuer Fernmeldekabelverseilmaschinen zur Messung und selbsttaetigen Regelung der an einem Verseilelement wirkenden Bremskraft
DE2331987A1 (de) * 1973-06-20 1975-01-23 Siemens Ag Zugkraftmesseinrichtung fuer draehte zum kontinuierlichen messen am laufenden draht

Also Published As

Publication number Publication date
DE3505693C2 (de) 1995-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1158269B1 (de) Korrekturverfahren für Koordinatenmessgeräte
DE2232983A1 (de) Vorrichtung zum messen der spannung einer laufenden materialbahn, eines drahtes oder dergl
DE19503850C1 (de) Nichtrotierender Richtapparat für Biegemaschinen mit integrierter Meßvorrichtung
DE1573685B2 (de) Einrichtung zum Messen der Zugspannung einer kontinuierlich über eine Messwalze bewegten Materialbahn
DE69304485T2 (de) Messvorrichtung für Blechbiegewinkel
DE2609167B2 (de) Vorrichtung zur Messung der Durchflußmenge von fließenden Produkten, insbesondere Schüttgütern, und Verwendung dieser Vorrichtung
CH626123A5 (de)
EP0501041B1 (de) Verfahren zur Seilspannungsmessung und Vorrichtung zu seiner Durchführung
DE102011000869B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Kraftmessung
CH681019A5 (de)
DE2040987A1 (de) Vorrichtung zur Lastanzeige
DE3933575C2 (de)
DE3505693A1 (de) Spannungsmesser
DE3241074A1 (de) Verfahren zur fehlerkompensation bei dreidimensionalen mess- und/oder anreissgeraeten
DE3929458C2 (de)
CH689333A5 (de) Anordnung zur automatisierten Kompensation von elastischen Antastdeformationen bei Längenmesstastern.
EP0487546B1 (de) Kraftmesseinrichtung
DE2331987C3 (de) Verfahren zur Korrektur der Anzeige einer mit einem elektrischen Kraftmesser arbeitenden Zugkraftmeßeinrichtung
DE19845732C2 (de) Zugprüfmaschine
AT398845B (de) Gerät zum messen und/oder prüfen von neigungen
DE3700139C2 (de)
DE881738C (de) Verfahren und Vorrichtung zur Ausgleichung einer Reihe von Wertepaaren
DE3341879C2 (de)
DE69403458T2 (de) Messvorrichtung mit einem tragelement
DE1017373B (de) Banddickenmesser

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee