DE3942341A1 - Kraftsensor, insbesondere zum ueberwachen der spannung laufender textilfaeden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftsensor, insbesondere zum Überwachen der Spannung laufender Textilfäden, mit einem auf einem Biegekörper angeordneten veränderlichen elektri­ schen Widerstand, der Bestandteil eines Brückenteiles einer elektrischen Überwachungsschaltung ist.

Durch Krafteinwirkung, beispielsweise Dehnung oder Stau­ chung veränderliche Widerstände sind bekannt und werden beispielsweise auf sog. Dehnungs-Meßstreifen praktisch an­ gewandt. Schwierigkeiten bereitet es aber, mit solchen Widerständen die Kräfte bewegter Gegenstände, wie durch­ laufender Bahnen oder Stränge, an denen sich keine Meß­ streifen unmittelbar anordnen lassen, für Meß- oder Über­ wachungszwecke zu erfassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraft­ sensor der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine sichere und auch gleichbleibend genaue Überwachung der von einem laufenden Gut ausgeübten Kräfte und damit auch der Kräfte, denen das laufende Gut ausgesetzt ist, erlaubt.

Die gestellte Aufgabe wird mit dem Kraftsensor der ein­ gangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Biegekörper mit zwei einander entgegengesetzten Enden in einem aus einer festen Ausgangslage federnd verstell­ baren Parallelführungsrahmen befestigt ist, der in einem ersten Eckbereich festgehalten und an einem diagonal ent­ gegengesetzten zweiten Eckbereich der zu überwachenden Kraft ausgesetzt ist. Für den speziellen Zweck der Über­ wachung der Spannung laufender Textilfäden kann der Parallelführungsrahmen an seinem zweiten Eckbereich mit einer Umlenköse für einen Textilfaden versehen sein.

Der Parallelführungsrahmen hat den Vorteil, daß in ihm der Biegekörper in einer eindeutig definierten und reprodu­ zierbaren Stellung angeordnet und nicht unmittelbar dem laufenden Gut ausgesetzt ist. Außerdem wird durch den Parallelführungsrahmen eine die Empfindlichkeit des Kraft­ sensors erhöhende Kräfteübertragung auf den Biegekörper erreicht.

Vorteilhafterweise kann der rechteckige Parallelführungs­ rahmen einstückig ausgebildet sein und in zwei parallelen Längsrahmenschenkeln durch zwei Ausnehmungen, die mit unterschiedlichen Abständen von der Verankerungsstelle des Parallelführungsrahmens geschaffen sind, gebildete Biege­ federungsstellen aufweisen. Dabei liegen die Einspann­ stellen für die Enden des Biegekörpers im Parallel­ führungsrahmen jeweils außerhalb der Biegefederungsstellen und sind zweckmäßig in den die Längsrahmenschenkel ver­ bindenden kürzeren Querrahmenschenkeln angeordnet.

In den seitlich offenen Parallelführungsrahmen lassen sich die Biegekörper leicht von der Seite in passend bemessene Einspannstellen einschieben, wobei der Biegekörper zweck­ mäßig aus einer elastisch biegbaren Platte besteht, auf welcher der veränderliche Widerstand zusammen mit der ganzen Brückenschaltung als gedruckte Schaltung angeordnet sein kann. Zur Erhöhung der Empfindlichkeit des Kraft­ sensors können in beiden Längsrahmenschenkeln des Paral­ lelführungsrahmens zwischen den beiden Biegefederungsstel­ len jeweils am Biegekörper ansetzbare Druckstifte ver­ stellbar gelagert sein, wobei die Druckstifte mit unter­ schiedlichen Abständen von den Rahmenenden und so angeord­ net sind, daß der beeinflußbare Widerstand einzeln oder zusammen mit anderen Schaltungsteilen zwischen den Ansatz­ stellen der Druckstifte liegt.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungs­ gemäß ausgebildeten Kraftsensors anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert, die eine Seitenansicht der Vor­ richtung darstellt.

Innerhalb eines starren Gehäuses in Form eines Schutzrah­ mens 10, der mit Befestigungsflanschen 11 versehen ist, ist ein rechteckiger Parallelführungsrahmen 12 angeordnet und mit einem ersten Eckbereich 13 mit dem Schutzrahmen 10 fest verbunden. Der einstückige Parallelführungsrahmen besteht aus zwei Längsrahmenschenkeln 14, 16 und zwei kürzeren Querrahmenschenkeln 16, 17. In den beiden Längs­ rahmenschenkeln 14 und 15 sind durch kreisbogenförmige Ausnehmungen 18 jeweils zwei Biegefederungsstellen 19, 20 und 21, 22 gebildet, die mit Abstand voneinander und in unterschiedlichen Abständen von der an seinem ersten Eck­ bereich 13 befindlichen Verankerungsstelle des Parallel­ führungsrahmens 12 ausgebildet sind.

Diagonal zu dem die Verbindung zwischen dem Längsrahmen­ schenkel 15 und dem Querrahmenschenkel 17 bildenden ersten Eckbereich 13 ist an dem die Übergangsstelle zwischen dem Längsrahmenschenkel 14 und dem Querrahmenschenkel 16 bil­ denden zweiten Eckbereich 23 eine Kraftansatzstelle vorge­ sehen. An dieser Stelle ist der durch eine Öffnung 24 mit Dichtung im Schutzrahmen 10 hindurchgeführte Fußsteg 25 einer außerhalb des Schutzrahmens 10 liegenden Fadenleit­ öse 26 verankert, die als Umlenköse für einen laufenden Faden 27 oder ein Garn dient, dessen Spannung überwacht werden soll. Der laufende Faden 27 übt bei der dargestell­ ten Führung über die Umlenkstellen 40 eine durch einen Pfeil 28 angedeutete Druckkraft auf den zweiten Eckbereich 23 des Parallelführungsrahmens 12 aus. Eine auf dem Fuß­ steg 25 angeordnete Schraubmutter 41 bildet einen Begren­ zungsanschlag. Als zusätzliche Überlastungssicherung ist im Schutzrahmen 10 eine Anschlagschraube 39 angeordnet.

In beiden Querrahmenschenkeln 16 und 17 sind Aufnahme­ schlitze 29 und 30 für die beiden Enden einer mindestens begrenzt biegbaren Platte 31 ausgebildet, die aus einem Keramiksubstrat bestehen kann und auf welcher mindestens auf einer Seite eine gedruckte elektrische Schaltung ange­ bracht ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist auf einer Seite der Platte 31 eine solche Schaltung 32 ange­ deutet.

Die beiden durch die Aufnahmeschlitze 29 und 30 gebildeten Einspannstellen der Platte 31 liegen in der Längsrichtung der Platte gesehen beide außerhalb der beiden Biegefede­ rungsstellen 19, 10 und 21, 22 der parallel zur Platte 31 verlaufenden beiden Längsrahmenschenkel 14, 15. Dadurch wird unter der Druckkraft 28 und einer dadurch bewirkten federnden Verstellung des Parallelführungsrahmens 12 aus einer festen Ausgangslage eine Biegekraft auf die Platte 31 und damit auch auf die aufgedruckte Schaltung ausge­ übt.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Gewinde­ stift 33 in einem Winkel 38 angeordnet der mit dem Eck­ bereich 23 verbunden ist. Ein weiterer Gewindestift 34 ist im Schutzrahmen 10 verankert. Beide Gewindestifte 33 und 34 führen durch Öffnungen in den Längsrahmenschenkeln 14 und 15 hindurch. Die beiden Gewindestifte 33 und 34 sind mit unterschiedlichen Abständen von den Enden des Paral­ lelführungsrahmens 12 angeordnet, so daß sie in der Längs­ richtung der Platte 31 an unterschiedlichen Stellen gegen deren Oberseite oder Unterseite anliegen. Die Stellen sind so gewählt oder die elektrische Schaltung mit dem verän­ derlichen Widerstand ist auf der Platte 31 so angeordnet, daß der beeinflußbare Widerstand oder mehrere beeinfluß­ bare Widerstände einzeln oder zusammen mit anderen Schal­ tungsteilen zwischen den Ansatzstellen der beiden Gewinde­ stifte liegen. Durch die Gewindestifte wird die Biegebe­ lastung direkt im Schaltungsbereich angesetzt, wodurch eine größere Empfindlichkeit des Kraftsensors erreicht wird. Für die Einstellung des Gewindestiftes 33 weist der Schutzrahmen 10 eine Durchgangsöffnung 35 für Schrauben­ zieher auf.

Für die Stromversorgung der auf der biegbaren Platte 31 angeordneten Schaltung 32 sind in dem Einspannschlitz 30 elektrische Anschlußkontakte 36 vorgesehen, die über ein durch den Querrahmenschenkel 17 hindurchgeführtes Kabel 37 mit einer außerhalb des Sensors liegenden Überwachungs­ schaltung verbunden sind.

Die Platte 31 kann mit ihren Enden in den Parallel­ führungsrahmen 12 auch fest eingeklebt sein, und die Gewindestifte 33, 34 können auch entfallen.

Claims (9)

1. Kraftsensor, inbesondere zum Überwachen der Spannung laufender Textilfäden, mit einem auf einem Biegekörper angeordneten veränderlichen elektrischen Widerstand, der Bestandteil eines Brückenteiles einer elektrischen Überwachungsschaltung ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegekörper (31) mit zwei einander entgegengesetz­ ten Enden in einem aus einer festen Ausgangslage fe­ dernd verstellbaren Parallelführungsrahmen (12) be­ festigt ist, der in einem ersten Eckbereich (13) fest­ gehalten und an einem diagonal entgegengesetzten zwei­ ten Eckbereich (23) der zu überwachenden Kraft (28) ausgesetzt ist.

2. Kraftsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Parallelführungsrahmen (12) an seinem zweiten Eckbereich (23) mit einer Umlenköse (26) für einen Textilfaden (27) versehen ist.

3. Kraftsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der rechteckige Parallelführungsrahmen (12) einstückig ausgebildet ist und in zwei parallelen Längsrahmenschenkeln (14, 15) durch zwei Ausnehmungen (18), die mit unterschiedlichen Abständen von der Ver­ ankerungsstelle des Parallelführungsrahmens (12) ge­ schaffen sind, gebildete Biegefederungsstellen (19, 20; 21, 22) aufweist.

4. Kraftsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannstellen (29, 30) für die Enden des Biegekörpers (31) im Parallelführungs­ rahmen (12) jeweils außerhalb der Biegefederungsstellen (19, 20; 21, 22) liegen und in den die Längsrahmen­ schenkel (14, 15) verbindenden kürzeren Querrahmen­ schenkeln (16, 17) angeordnet sind.

5. Kraftsensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannstellen aus Steckschlitzen (29, 30) zum seitlichen Einschieben der Biegekörperenden bestehen.

6. Kraftsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegekörper aus einer elastisch biegbaren Platte (31) besteht, auf welcher der ver­ änderliche Widerstand zusammen mit der ganzen Brücken­ schaltung (32) als gedruckte Schaltung angeordnet ist.

7. Kraftsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in beiden Längsrahmenschenkeln (14, 15) des Parallelführungsrahmens (12) zwischen den bei­ den Biegefederungsstellen (19, 20; 21, 22) jeweils ein am Biegekörper (31) ansetzbarer Druckstift (33, 34) verstellbar gelagert ist, wobei die beiden Druckstifte (33, 34) mit unterschiedlichen Abständen von den Rah­ menenden und so angeordnet sind, daß der beeinflußbare Widerstand einzeln oder zusammen mit anderen Schal­ tungsteilen zwischen den Ansatzstellen der beiden Druckstifte (33, 34) liegt.

8. Kraftsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Parallelführungsrahmen (12) von einem in der gleichen Ebene liegenden starren Schutz­ rahmen (10) umgeben ist, mit welchem der Parallelfüh­ rungsrahmen (12) mit seinem ersten Eckbereich (13) fest verbunden ist.

9. Kraftsensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzrahmen (10) mindestens in einem seiner Rahmenschenkel mindestens eine Durchgangsöffnung (24; 35) für am oder im Parallelführungsrahmen (12) angeord­ nete Teile (25; 33, 34) aufweist.