DE4213884A1 - Verfahren und anordnung zum ueberwachen des verschleisses oder der bruchgefahr von blattfedern - Google Patents
Verfahren und anordnung zum ueberwachen des verschleisses oder der bruchgefahr von blattfedernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen des Ver
schleißes oder der Bruchgefahr einer schwingenden elektrisch
leitenden Blattfeder.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Anordnung zum Überwa
chen des Verschleißes oder der Bruchgefahr einer schwingen
den elektrisch leitenden Blattfeder.
Schwingende Blattfedern brechen infolge Alterung, inneren
Verschleißes oder Brüchen im Bereich von verstärkenden Ein
lagen wie Kohlefasern oder dgl. nach einer bestimmten Be
triebszeit. Stützen Blattfedern Maschinenteile ab, so können
Brüche zu weiteren Schäden führen.
Man ist daher bestrebt, das Herannahen einer Bruchgefahr
schon so frühzeitig zu erkennen, daß die Blattfedern vor dem
Bruch ausgetauscht und somit Folgeschäden verhindert werden
können. Bei sich nähernder Bruchgefahr verformen sich die
Blattfedern, was durch geeignete optische oder elektromagne
tische Überwachungseinrichtungen erfaßt werden kann. Da die
Verformungen jedoch sehr klein sind, ist diese Erfassungsme
thode aufwendig und nicht sehr zuverlässig. Eine weitere
Erfassungsmethode besteht darin, an den Blattfedern selbst
Sensoren anzubringen, die dann Signale abgeben, wenn die
Blattfeder bricht. Dann können aber die vorerwähnten Schäden
schon entstanden sein.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin
eine weitere Möglichkeit der Erfassung von Verschleiß oder
Bruchgefahr für elektrisch leitende schwingende Blattfedern
vorzusehen, durch die auswertbare Signale schon vor dem
Bruch selbst gebildet und erfaßt werden können.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin,
daß ein die Blattfeder durchfließender elektrischer Meßstrom
gebildet wird, und daß eine vom Verschleiß oder nahender
Bruchgefahr beeinflußte elektrische Größe des Meßstromes er
faßt wird.
Eine meßtechnisch besonders einfache und zuverlässige Art
der Erfassung der elektrischen Größe besteht gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung darin, den Spannungsabfall an
der von dem Meßstrom durchflossenen Blattfeder zu erfassen.
Bei Blattfedern, die aus Kunststoff mit eingelagerten elek
trisch leitenden Verstärkungselementen wie Kohlefasern oder
dgl. bestehen, läßt sich der Meßstromfluß durch die Blattfe
der gemäß der Erfindung auf vorteilhafte Art dadurch reali
sieren, daß die Blattfeder an einer ersten Seite mit zwei
elektrisch voneinander isolierter Kontakten und an der zwei
ten gegenüberliegenden Seite mit einem Kontakt versehen
wird; der elektrische Meßstrom kann dann von einem ersten
Kontakt der ersten Seite der Blattfeder zu dem Kontakt der
gegenüberliegenden Seite der Blattfeder und von da zu dem
zweiten Kontakt der ersten Seite fließen.
Besteht eine Blattfeder aus Metall, z. B. aus Eisen oder
Stahl, so kann die Blattfeder in weiterer Ausgestaltung der
Erfindung an einer Seite mit zwei elektrisch voneinander
isolierten Kontakten versehen sein; zwei Blattfederbereiche
werden über einen Teil der Längserstreckung der Blattfeder
elektrisch derart isoliert, daß der elektrische Strom von
einem Kontakt über einen Teil der Blattfederlänge zunächst
in einer Richtung und danach in der anderen Richtung zu dem
anderen Kontakt fließt.
Selbstverständlich liegt es im Rahmen der Erfindung Blattfe
dern auf gegenüberliegenden Seiten mit Kontakten zu verse
hen und den Meßstrom von einem Kontakt zum anderen Kontakt
durch die Blattfeder fließen zu lassen.
Die Erfassung der elektrischen Größe kann vorteilhaft da
durch erfolgen, daß der Absolutwert erfaßt wird. Weicht der
Absolutwert um einen bestimmten Betrag von einem Sollwert
ab, so kann ein Warn- und/oder Abschaltsignal gebildet wer
den. Eine andere Möglichkeit der Erfassung der elektrischen
Größe besteht darin, daß zeitliche Änderungen erfaßt werden,
ggf. zusätzlich zu der Erfassung des Absolutwertes.
Die eingangs genannte Anordnung ist gekennzeichnet durch
eine Spannungsquelle, die mit Kontakten an der Blattfeder
verbunden ist derart, daß ein elektrischer Meßstrom die
Blattfeder durchfließt, und daß eine Meßanordnung zum Er
fassen einer vom Verschleiß oder nahender Bruchgefahr beein
flußten elektrischen Größe des Meßstromes vorgesehen ist.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den untergeord
neten Ansprüchen zu entnehmen.
Eine bevorzugte Anwendung der Erfindung liegt in der Erfas
sung des Verschleißes oder der Bruchgefahr einer Blattfeder
aus Kunststoff mit eingelegten Kohlefasern, die an einem
Ende eingespannt ist und eine mit einem Kurbeltrieb verbun
dene Schubstange abstützt, an der eine Strangführung ange
ordnet ist, die einen endlosen Strang der tabakverarbeiten
den Industrie während des Durchtrennens mit einem Messer zum
Bilden von Strangabschnitten abführt. Wenn derartige Blatt
federn unversehens brechen, so kann der Schneidapparat einer
im Strangverfahren arbeitenden Herstellmaschine für Zigaret
ten, Zigarren oder Filterstäbe schwere Schäden erleiden, so
daß die Anwendung der Erfindung gerade bei derartigen
Schneidapparaten besonders vorteilhaft ist.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine aus Kunststoff mit eingelagerten Kohlefasern
bestehende Blattfeder, die mit Kontakten zum
Durchleiten eines elektrischen Meßstromes versehen
ist,
Fig. 2 eine aus Metall bestehende Blattfeder, die mit
Kontakten zum Durchleiten eines elektrischen
Meßstromes versehen ist,
Fig. 3 eine Schaltungsanordnung zum Erfassen einer vom
Verschleiß oder der Bruchgefahr beeinflußten
elektrischen Größe des eine Blattfeder durchflie
ßenden Meßstromes,
Fig. 4 ein Diagramm der nach Fig. 3 erfaßten elektri
schen Größe über der Zeit,
Fig. 5 eine bevorzugte Anwendung der Überwachungsanord
nung bei Blattfedern zum Abstützen einer eine
Strangführung antreibenden Schubstange in einer
Maschine zum Herstellen von stabförmigen Artikeln
der tabakverarbeitenden Industrie.
In Fig. 1 ist eine Blattfeder 1 dargestellt, die Löcher 2,
3 zum Einspannen bzw. Befestigen eines Maschinenteils auf
weist. Die Blattfeder 1 besteht aus einem CFK-Material, d. h.
aus einem Kunststoff, z. B. Epoxydharz, in das elektrisch
leitende Verstärkungselemente, z. B. Kohlefasern, eingela
gert sind, die einen elektrischen Strom entsprechend ihrer
Längserstreckung leiten können. An einer ersten Schmalseite
4 sind zwei elektrisch voneinander isolierte Kontakte 6 und
7 angebracht. An der zweiten Schmalseite 8 ist ein weiterer
Kontakt 9 angebracht. Die Kontakte 6, 7 und 9 stehen mit den
elektrisch leitenden Kohlefasern in leitender Verbindung.
Ein von einer nicht dargestellten Stromquelle über den Kon
takt 6 zugeleiteter Meßstrom fließt entsprechend Pfeil 11
zu dem Kontakt 9 und von da entsprechend Pfeil 12 zu dem
Kontakt 7. Tritt im Zuge der Alterung der Blattfeder 1 Ver
schleiß auf oder brechen im Vorfeld eines Federbruchs ein
zelne Kohlefasern, so erhöht sich der Ohmsche Widerstand im
Strompfad, was mittels einer Schaltungsanordnung gemäß Fig.
3 erfaßt wird.
Fig. 2 zeigt eine Blattfeder 14 aus Metall, z. B. aus Eisen
oder Stahl, die mit Löchern 16, 17 und 18 zum Einspannen
bzw. Befestigen eines Maschinenteils versehen ist. Die Blatt
feder 14 ist auf der ersten Schmalseite 19 mit zwei vonein
ander isolierten Kontakten 21 und 22 versehen. Sie weist
einen Einschnitt 23, der auch als Isolierstreifen ausgebil
det sein kann, auf. Ein von einer nicht dargestellten Strom
quelle über den Kontakt 21 zufließender Strom fließt entspre
chend Pfeil 24a zunächst in Längsrichtung der Blattfeder 14
und danach in umgekehrter Richtung entsprechend Pfeil 24b zu
dem Kontakt 22. Treten im Zuge der Alterung der metalli
schen Blattfeder 14 kleinere Leitungsbrüche quer zur Lei
tungsrichtung auf, so kommt es zu Widerstandserhöhungen, die
durch eine Meßanordnung entsprechend Fig. 3 erfaßt und zu
einem Warn- oder Abschaltsignal führen können.
Fig. 3 zeigt eine Meßanordnung 26 zum Erfassen einer von
dem Zustand der Blattfeder 1, 14 beeinflußten elektrischen
Größe des durch eine Blattfeder fließenden Meßstromes. Die
elektrische Größe wird als Absolutwert des Ohmschen Wider
standes der Blattfeder erfaßt, die von dem von einer elek
trischen Konstant-Stromquelle 27 abgegebenen Meßstrom durch
flossen wird. Ein als Operationsverstärker ausgebildeter
Komparator 28 gibt ein Ausgangssignal an ein Schaltglied 29
ab, das bei Überschreiten eines bestimmten Widerstandswertes,
d. h. Unterschreiten einer bestimmten Meßstromstärke, ein
Warnsignal oder ein Abschaltsignal für eine die Blattfeder
schwingungen verursachende Maschine abgibt. Durch die Wider
stände 30 und 31 wird der erlaubte Maximalwert des Widerstan
des an der Blattfeder eingestellt. Die Stromquelle dient zur
Erzeugung einer Spannungsreferenz für den Komperator 28, so
daß der Widerstand direkt als Spannungsgröße erfaßbar ist.
Anstelle des oder zusätzlich zu dem dem Absolutwert entspre
chenden Signal kann mittels eines Differentialverstärkers 33
ein Signal gebildet werden, das zeitlichen Änderungen des
Ohmschen Widerstands der Blattfeder 1, 14 infolge Alterung,
d. h. zum Beispiel infolge feiner Strukturbrüche, entspricht.
Ein nachgeschaltetes Schaltglied 29 gibt ein Warn- oder Ab
schaltsignal ab, wenn die Änderungen/Zeiteinheit eine vorge
gebene Größe überschreiten.
Mit 20 sind Ohmsche Widerstände, mit 25 Kondensatoren be
zeichnet. Die Dimensionierung der Widerstände und der Kon
densatoren hängt von der Art der Blattfeder und von der
Applikation ab.
Fig. 4 zeigt den Verlauf der Spannung U über der Zeit t.
Im Bereich B ist die Spannung U konstant, d. h. daß keine
Änderung des eingeschwungenen Zustands der Schaltung nach
Fig. 3 infolge einer Änderung des Ohmschen Widerstandes
wegen Alterung der Blattfeder eingetreten ist. Bei C ist ein
erster Abfall der Spannung U (und damit ein Ansteigen des
Ohmschen Widerstandes) ersichtlich, der auf gefährlichen
Verschleiß und herannahende Bruchgefahr der Blattfeder
schließen läßt. Bei D ist ein weiterer Abfall der Spannung U
ersichtlich, die bei E infolge eines Federbruchs schnell auf
Null zurückgeht.
Fig. 5 zeigt eine Strangführung 43 mit dem zugehörigen An
triebsmittel einer Zigarettenstrangmaschine, von der die
USA-PS 5 050 471 weitere Einzelheiten beschreibt. Die von
einer Blattfeder 1 gestützte Strangführung 43 bildet einen
bevorzugten Anwendungsfall der Erfindung.
Zwei Schneidtuben 44 und 46, die die Strangführung 43 bil
den, erstrecken sich mit ihrem Führungskanal, der etwas
größer ist als der Durchmesser des Zigarettenstranges S,
koaxial zur Strangrichtung gemäß dem Pfeil 48. Zwei Schneid
tuben 44 und 46 sind im Abstand zueinander angeordnet, so
daß zwischen ihnen ein Spalt 49 zum Eingriff eines als ro
tierendes Sichelmesser ausgebildeten Schneidmessers 51 des
Messerapparates 31 verbleibt. Von dem Sichelmesser werden
aufeinanderfolgend einzelne Strangstücke 32, z. B. Zigaret
ten, Zigarren oder Filterstäbe, von dem endlosen Strang S
abgeschnitten.
Die beiden Schneidtuben 44 und 46 der Strangführung 43 sind
fest mit dem freien Ende bzw. dem Kopf 56 einer Schubstange
57 verbunden, die ihrerseits mit einem Kurbeltrieb 58 in
Form eines an einer Scheibe 59 exzentrisch gelagerten Kur
belzapfens 61 in Verbindung steht. Der Kurbeltrieb 58 ist
synchron mit einem Messerapparat 31 angetrieben. Ein mit
einem Gehäuse 62 verkleideter, das Messer 51 tragender Mes
serträger 63 ist in bekannter Weise kardanisch gelagert, und
zwar derart, daß das Messer 51 während des Schneidvorganges,
bei dem es zwischen die Schneidtuben 44 und 46 hindurchge
führt wird, eine Bewegungskomponente in Förderrichtung des
Zigarettenstranges S (Pfeil 48) aufweist, die in ihrer Ge
schwindigkeit gleich der Zigarettenstranggeschwindigkeit
ist. Der Antrieb der Strangführung 43 ist auf den Messerap
parat 31 derart abgestimmt, daß die Strangführung 43 während
des Schneidvorganges in Richtung von Pfeil 48 mit einer Ge
schwindigkeit angetrieben wird, die gleich der Förderge
schwindigkeit des Zigarettenstranges S ist.
Die Schubstange 57 ist darüber hinaus mit einer einarmigen,
d. h. bezogen auf die Längsrichtung des Stranges sich nur an
einer einzigen Stelle der Schubstange 57, nämlich am Schub
stangenkopf 56, abstützenden Blattfederabstützung 64 verse
hen. Diese weist eine einerseits am Schubstangenkopf 56 fest
eingespannte und andererseits an einem unterhalb der Strang
ebene vorgesehenen ortsfesten Stützlager 66 fest eingespann
te Blattfeder 1 aus CFK-Material (Epoxydharz mit eingelager
ten Kohlefasern) auf.
Infolge der dauernden Biege-Wechselschwingungen der Blattfe
der 1 kann diese plötzlich brechen, wodurch die Abstützung
64 schlagartig ihre Funktion verliert, so daß die exakte Be
wegung der Strangführung 43 nicht mehr gewährleistet ist.
Das Schneidmesser 51 kann dann mit großer Geschwindigkeit
auf eine der Schneidtuben 44, 46 auftreffen, was größere
Schäden an der Strangführung 43 und dem Messerapparat 31
verursachen kann. Ist die Blattfeder 1 mit Kontakten 6, 7
und 9 entsprechend Fig. 1 versehen und in eine Meßanord
nung 26 entsprechend Fig. 3 geschaltet, so kann das bei
sich nähernder Bruchgefahr abgegebene Überwachungssignal die
Bedienungsperson zum Stillsetzen der Maschine veranlassen.
Alternativ oder zusätzlich hierzu kann das Signal die auto
matische Stillsetzung der Maschine auslösen.
Claims (13)
1. Verfahren zum Überwachen des Verschleißes oder der Bruch
gefahr einer schwingenden elektrisch leitenden Blattfeder,
dadurch gekennzeichnet, daß ein die Blattfeder durchfließen
der elektrischer Meßstrom gebildet wird, und daß eine vom
Verschleiß oder nahender Bruchgefahr beeinflußte elektrische
Größe des Meßstromes als Spannungsänderung erfaßt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
als elektrische Größe des Meßstromes der Spannungsabfall an
der von dem Meßstrom durchflossenen Blattfeder erfaßt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß eine aus Kunststoff mit eingelagerten elek
trisch leitenden Verstärkungselementen wie Kohlefasern
bestehende Blattfeder an einer ersten Seite mit zwei elek
trisch voneinander isolierten Kontakten und an einer zweiten
gegenüberliegenden Seite mit einem Kontakt versehen wird
derart, daß ein elektrischer Meßstrom von einem ersten Kon
takt der ersten Seite zu dem Kontakt der gegenüberliegenden
zweiten Seite und von da zu dem zweiten Kontakt der ersten
Seite fließt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß eine aus metallischem Material wie Eisen oder
Stahl bestehende Blattfeder an einer Seite mit zwei elek
trisch voneinander isolierten Kontakten versehen wird und
daß die Blattfeder über einen Teil ihrer Länge elektrisch
derart isoliert wird, daß der elektrische Meßstrom von einem
Kontakt über einen Teil der Blattfederlänge zunächst in ei
ner Richtung, danach in der anderen Richtung zu dem anderen
Kontakt fließt.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Absolutwert der
elektrischen Größe erfaßt wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zeitliche Änderungen
der elektrischen Größe erfaßt werden.
7. Anordnung zum Überwachen des Verschleißes oder der Bruch
gefahr einer schwingenden elektrisch leitenden Blattfeder,
gekennzeichnet durch eine Konstant-Stromquelle (27), die mit
Kontakten (6, 7; 21, 22) an der Blattfeder (1, 14) verbunden
ist derart, daß ein elektrischer Meßstrom die Blattfeder
durchfließt, und daß eine Meßanordnung (26) zum Erfassen ei
ner von Verschleiß oder nahender Bruchgefahr beeinflußten
elektrischer Größe des Meßstromes als Spannungsänderung vor
gesehen ist.
8. Anordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine den
Spannungsabfall des die Blattfeder (1, 14) durchfließenden
Stromes erfassende Meßanordnung (26).
9. Anordnung nach Anspruch 7 und/oder 8, gekennzeichnet
durch eine den Absolutwert der elektrischen Größe erfassende
Meßanordnung (28).
10. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis
9, gekennzeichnet durch eine zeitliche Änderung der elek
trischen Größe erfassende Meßanordnung (33).
11. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis
10, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus metallischem Mate
rial wie Eisen oder Stahl bestehende Blattfeder an einer
Seite (19) mit zwei elektrisch voneinander isolierten Kon
takten (21, 22) versehen ist, und daß die Blattfeder (14)
über einen Teil ihrer Länge elektrisch derart isoliert wird,
daß der elektrische Strom von einem Kontakt (21) über einen
Teil der Blattfederlänge zunächst in einer Richtung (24a)
und danach in der entgegengesetzten Richtung (24b) zu dem
anderen Kontakt (22) fließt.
12. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis
10, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus Kunststoff mit ein
gelagerten elektrisch leitenden Verstärkungselementen wie
Kohlefasern bestehende Blattfeder (1) an einer ersten Seite
(4) mit zwei elektrisch voneinander isolierten Kontakten (6,
7) und an der zweiten gegenüberliegenden Seite (8) mit einem
Kontakt (9) versehen ist derart, daß ein elektrischer Meß
strom von einem ersten Kontakt (6) der ersten Seite (4) zu
dem Kontakt (9) der gegenüberliegenden Seite (8) und von da
zu dem zweiten Kontakt (7) der ersten Seite fließt.
13. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis
12, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (1) an einem
Ende (4, 66) eingespannt ist und eine mit einem Kurbeltrieb
(58) verbundene Schubstange (57) abstützt, an der eine
Strangführung (43) angeordnet ist, die einen endlosen Strang
(S) der tabakverarbeitenden Industrie während des Durchtren
nens zum Bilden von Strangabschnitten (32) führt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924213884 DE4213884A1 (de) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | Verfahren und anordnung zum ueberwachen des verschleisses oder der bruchgefahr von blattfedern |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19924213884 DE4213884A1 (de) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | Verfahren und anordnung zum ueberwachen des verschleisses oder der bruchgefahr von blattfedern |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4213884A1 true DE4213884A1 (de) | 1993-11-04 |
Family
ID=6457625
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19924213884 Withdrawn DE4213884A1 (de) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | Verfahren und anordnung zum ueberwachen des verschleisses oder der bruchgefahr von blattfedern |
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