DE4332588A1 - Zugkraftmeßeinrichtung - Google Patents
ZugkraftmeßeinrichtungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zugkraftmeßeinrichtung zur
Messung von Zugkräften von laufenden Endlosmaterialien, welche
über eine Umlenkeinrichtung geführt sind und dort mit resul
tierender Kraft auf den derart federnd abgestützten Lagerbereich
eines ortsfest eingespannten Meßkörpers einwirken, daß dabei
auftretender Federweg erfaßt und ausgewertet wird.
Eine solche Zugkraftmeßeinrichtung ist bekannt in der Verwendung
als Bandzugmeßnabe mit einem Nabengehäuse, welches mittels eines
ortsfesten Flansches am Maschinengestell festgelegt wird. In dem
Gehäuse ist der Meßkörper angeordnet, welcher in einem Innen
durchmesser eine Lagerung trägt. Diese Lagerung dient der Lagerung
einer Welle, Walze oder dergleichen. Der Meßkörper ist einseitig
fest im Gehäuse angeschlagen. Hieraus ergibt sich, daß derartige
Bandzugmeßnaben nur bei endseitiger Lagerung verwendbar sind.
Insbesondere ist eine fliegende Lagerung der Umlenkeinrichtung
nicht möglich. Weiterhin wird bei dieser Bauform die maximal
ertragbare Überlast durch das Gehäuse bestimmt. Deshalb ist die
Dimensionierung des Gehäuses nach dem maximal möglichen Lastfall
auszulegen.
Dies gilt auch, wenn man berücksichtigt, daß der Meßkörper gegen
über dem Gehäuse mit Anschlagschrauben gegen Überlast gehalten
wird. Es hat sich herausgestellt, daß sich die Anschlagschrauben
lösen können, sowohl durch den regulären Betrieb infolge von
Vibrationen als auch durch unbefugtes Manipulieren. Außerdem zeigt
sich, daß sich die Anschlagschrauben bei häufigem Auftreten von
Überlasten in den Meßkörper einarbeiten und sich deshalb der
vorgegebene Maximalhub im Lauf der Zeit verändert. Will man diesen
nachjustieren, so bleibt nur die Möglichkeit, die Verdrehsicherung
der Schrauben bei ausgebautem Sensor zu zerstören und diesen in
einem geeichten Prüfstand nachzujustieren.
Hieraus ergibt sich der Nachteil, daß, sofern hohe Überlasten zu
erwarten sind, nur Sensoren mit relativ großen Gehäusen und/oder
geringer Auflösung Verwendung finden können. Demzufolge ist bei
diesen Bandzugmeßnaben die Auflösung abhängig von der maximalen
Überlast.
Weiterhin ist aus der DE-OS 41 08 555 (=Fü/1/3) eine Meßdose
bekannt. Auch diese Meßdose verlangt nach endseitiger Befestigung.
Eine fliegende Lagerung ist mit dieser Meßdose ebenfalls nicht
möglich. Allerdings tritt bei dieser Meßdose eine erheblich ver
besserte Überlastfähigkeit auf, da der Meßkörper einen integrier
ten Überlastanschlag besitzt. Dieser Überlastanschlag ist jedoch
nur in der Meßrichtung wirksam, bzw. solange die Kraftrichtung im
wesentlichen mit der Meßrichtung zusammenfällt.
Beiden bekannten Zugkraftmeßeinrichtungen ist zueigen, daß eine
modulare Bauweise ermöglicht ist, diese jedoch ihre Grenzen an den
oben gezeigten Nachteilen findet.
Dabei ist nicht nur die modulare Bauweise Gegenstand dieser Anmel
dung, sondern es kommt insbesondere darauf an, die Zugkraftmeßein
richtung speziell für die sehr kleinen auftretenden Kräfte bei
solchen Umlenkwalzen einzusetzen, wie diese z. B. für die Film-,
Folien- und Papierindustrie Anwendung finden.
Hier tritt nämlich das besondere Problem auf, daß derartige Um
lenkwalzen bei praktisch vernachlässigbaren Sekundäreinflüssen,
z. B. durch Lagerreibung, Sensoren erfordern, die bei sehr kleinen
Kräften eine sehr hohe Auflösung liefern.
Deshalb sind extrem leicht laufende Lager erforderlich, die die
von der Umlenkwalze ins Lager übertragenen Reibungskräfte prak
tisch zu NULL reduzieren, so daß diese im Sensor keinen parasitären
Einfluß erzeugen können, die dem eigentlich ausschließlich gewün
schten Meßsignal überlagert wird.
Es muß daher im Rahmen der vorliegenden Anmeldung stets berück
sichtigt werden, daß bei einer extrem feinen Auflösung im Bereich
von einigen wenigen milliNewton trotzdem eine Lagerung der Um
lenkwalzen gewährleistet ist, die verhindert, daß das durch die
Rotationsbewegung der Walze erzeugte Drehmoment auf den Lagerin
nenring in das Meßergebnis mit eingeht.
Aus diesem Grund ist die Zugkraftmeßeinrichtung, die durch die
europäische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 304
226 offenbart ist, für den vorliegenden Anwendungsfall nicht
geeignet, sogar gattungsfremd.
Bei dieser Zugkraftmeßeinrichtung wird das von der Umlenkwalze auf
den Wälzlagerinnenring eingeleitete Drehmoment als parasitäres
Torsionsmoment in die federnde Abstützung eingeleitet.
Dabei verdrallt sich die federnde Abstützung nach Art eines Kor
kenziehers und abhängig von der Laufrichtung. Deshalb wird das
jeweilige Torsionsmoment in vollem Umfang dem eigentlichen Meßsi
gnal überlagert.
Eine meßtechnische Kompensation dieses über lagerten Torsionsmomen
tes ist nicht möglich.
Deshalb sind derartige Sensoren nicht zur Messung der extrem
kleinen Kräfte in der Film-, Folien- sowie Papierindustrie mit der
erforderlichen hohen Auflösung geeignet.
Außerdem ist bei diesem Sensor der federnd abgestützte Teil des
Sensors statisch unbestimmt gelagert, so daß er eine nicht vorher
sehbare Bewegung ausführt, die im Idealfall aus einem Ausweichen
in Kraftrichtung verbunden mit gleichzeitigem Neigen des Lager
bereichs zur Normalebene besteht.
Der erforderliche Hub des Sensors muß aber groß sein, um bei
dieser Anordnung von Biegefedern ein verwertbares Meßsignal zu
erhalten, da ein ausreichend großes Meßsignal nur über eine aus
reichend große Dehnung erzielt werden kann.
Dabei ist allerdings zu berücksichtigen, daß der Lagerbereich bei
diesem Sensor nicht nur eine Hubbewegung ausführt, sondern zu
gleich relativ zur Normalebene kippt. Dieser Kippbewegung wird
durch die verwendeten Rillenkugellager, die entsprechend viel
Lagerluft aufweisen, nichts entgegengesetzt.
Tritt im ausgelenkten Fall zusätzlich noch eine axiale Kraftkom
ponente hinzu, welche stets vorhanden ist und versuchen wird, die
Kippbewegung aufzurichten, so ist im Meßergebnis eine weitere
Ungenauigkeit vorhanden.
Andererseits muß gesehen werden, daß eine derartige Sensoran
ordnung beim Ausfedern des Lagerbereichs stets eine Abstandsverän
derung bewirkt, die durch das Loslager ermöglicht wird. Die dabei
auftretende axiale Kraft verursacht jedoch zwangsläufig einen
weiteren Meßfehler, der die geforderte Auflösung im milliNewton-
Bereich unmöglich macht.
Desweiteren ist aus der oben genannten EP 304 226 aus Fig. 1 ein
besonderer Sensor bekannt, dessen Baulänge genau auf die Baulänge
der zu verwendenden Umlenkwalze abzustimmen ist.
Hieraus ergibt sich der Nachteil, daß für jede, durch den Anwender
vorgegebene Walzenbreite ein gesonderter Sensor gefertigt werden
muß. Eine modulare Bauweise ist mit diesem System nicht möglich.
Infolge der ungenügenden Befestigung zwischen Maschinenrahmen und
Sensor lassen sich fliegende Lagerungen mit diesem System nur für
kurze Baulängen und/oder schlanken Walzen realisieren. Desweiteren
muß gesehen werden, daß auch hier eine Abstandsänderung zwischen
beiden Lagern bei einer Auslenkung stets beide Meßzonen beein
flußt, so daß die geforderte Auflösung im milliNewton-Bereich
nicht realisierbar ist.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Zugkraftmeßeinrichtung
speziell für kleine Kräfte zu schaffen, die sowohl eine hohe
Auflösung, als auch eine modulare Bauweise ermöglicht, indem
sowohl eine endseitige Befestigung, als auch eine fliegende Lager
ung der Umlenkeinrichtung an ein und demselben Meßkörper vor
gesehen werden kann, wobei insbesondere bei einfachster Fertigung
nur ein einziges Prinzip verfolgt werden soll.
Diese Aufgabe wird bei der bekannten Zugkraftmeßeinrichtung da
durch gelöst, daß der Meßkörper zur Einspannung an ortsfest ein
gespanntem Dorn (Wellenachse) einen Einspannbereich aufweist, der
ein massiver geschlossener Ring mit Durchgangsbohrung ist, und daß
Ring- und Lagerbereich mittels Biegefeder derart verbunden sind,
daß der Lagerbereich von der Biegefeder zur Meßrichtung im we
sentlichen parallel geführt ist.
Aus der Erfindung ergibt sich der Vorteil, daß die Zugkraftmeßein
richtung, nachfolgend auch Sensor genannt, eine kompakte Bauform
aufweist.
Es ist wesentlich für die Erfindung, daß sie ohne zusätzliche
Beanspruchung von Platz innerhalb aller bereits vorhandenen Befes
tigungsbauweisen angewandt werden kann. Somit verbleibt die ge
samte Befestigungsperipherie der Umlenkeinrichtung unverändert,
wendet man die Erfindung zur Zugkraftmessung an. Zusätzliche, den
Platzbedarf erweiternde Maßnahmen sind nicht erforderlich.
Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die Messung mit einer
variablen Winkeleinbaulage erfolgen kann. In diesem Fall hat die
Erfindung nämlich richtig erkannt, daß der Meßkörper in beliebigem
Drehwinkel auf dem Dorn befestigt werden kann. Außerdem läßt sich
mit der Erfindung die Winkellage zwischen der Richtung der resul
tierenden Kraft und der Meßachse der Zugkraftmeßeinrichtung ver
stellbar vorsehen. Hierzu ist lediglich die Einspanneinrichtung
für den Dorn drehbar zu lagern, so daß der Dorn zusammen mit der
erfindungsgemäßen Zugkraftmeßeinrichtung bei Bedarf gedreht werden
kann.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil liegt darin, daß die bewegten
und federnd gelagerten Massen sehr gering sind. Die bewegten
Massen werden lediglich von der Masse der Umlenkeinrichtung und
der Masse des Lagerbereichs mit dem jeweils zugehörigen Lager
bestimmt. Der Dorn ist im Verhältnis zu diesen Massen mit einer
erheblich größeren Masse ausgestattet, so daß er an einer etwaigen
Schwingungsanregung praktisch unbeteiligt ist. Folglich läßt sich
mit der Erfindung vorteilhaft die Eigenfrequenz des Systems er
höhen. Die damit erreichbare hohe Steifigkeit ist für derartige
Sensoren erwünscht. Dabei wird, im Gegensatz zu den bekannten
Lösungen, die Auflösegenauigkeit von wenigen milliNewton gewähr
leistet. Infolge der hohen Systemeigenfrequenz wird erstmals eine
sehr schnelle, hochdynamische amplituden- und frequenzgetreue
Meßwerterfassung ermöglicht. Außerdem hat sich gezeigt, daß die
hohe Federsteifigkeit und die geringe gefederte Masse den Sensor
sehr unempfindlich gegenüber Maschinenvibrationen, z. B. bedingt
durch hohe Walzendrehzahlen, macht.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Möglichkeit, erstmalig
einen modulartigen Sensor zu haben, mit dem eine fliegende Lage
rung realisierbar ist, und dies bei exakter Einhaltung der repro
duzierbaren Meßgenauigkeit unabhängig von der Krafteinleitungs
stelle, wie im folgenden noch gezeigt wird.
Der Vorteil, der sich hieraus ergibt, liegt in einer vereinfachten
Lagerhaltung mit einer sehr geringen Anzahl unterschiedlicher
Baugrößen, die trotzdem den gesamten geforderten Meßbereich ab
deckt. Dieser Vorteil wird unter anderem dadurch unterstützt, daß
mit der Erfindung, sofern der Dorn drehbar gelagert ist, der
Meßbereich durch einfache Einstellung eines Winkels zwischen der
Meßachse und der Richtung der resultierenden Kraft vorbestimmt
werden kann.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der Hebelarm-unab
hängigen Messung beim Einsatz zur Bahnzugmessung. Die Erfindung
macht sich dann nämlich die Erkenntnis zunutze, daß bei Umlenkwal
zen im Bereich der Papier-, Folien- und Filmindustrie die zu mes
sende Kraft stets auf beide Sensoren einwirkt und zwar mit kon
stanter Summe durch Addition beider Meßsignale. Unabhängig von der
Stelle der Krafteinleitung in die Umlenkeinrichtung wird die Kraft
nämlich stets durch Summenbildung erfaßt.
Darüber hinaus bietet der erfindungsgemäße Sensor den Vorteil, daß
er bei extrem hoher Steifigkeit und der damit verbundenen hohen
Eigenfrequenz ein hysteresefreies Rückstellverhalten bietet,
welches durch sekundäre Relativbewegungen nicht beeinflußt wird.
Es soll jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen werden, daß der
erfindungsgemäße Sensor nicht ausschließlich zum paarweisen Ein
satz in Umlenkwalzen vorgesehen ist. Es sind Ausführungsbeispiele
angegeben, bei denen der erfindungsgemäße Sensor zur Zugkraftmes
sung eines Fadens dient, der über eine Umlenkrolle geführt ist.
Bildet man den Sensor so aus, daß Dorn und Meßkörper derart zuein
ander angeordnet sind, daß der Lagerbereich einen durch Anschlag
am Dorn begrenzten Hub ausführt, so bietet dies den Vorteil, daß
die maximale Überlast, welcher der Sensor standzuhalten hat, nicht
vom Sensor bestimmt wird, sondern lediglich von der Dimensionie
rung und Festigkeit des Dorns. Demzufolge ist auch bei hohen zu
erwartenden Überlasten die Möglichkeit sehr feiner Auflösung für
die zu messenden Nennlasten gegeben, ohne den Meßkörper auf die
Überlast auslegen zu müssen. Die Baugröße ist somit im wesent
lichen unabhängig von der Überlast. Außerdem ist ein wesentlicher
Vorteil darin zu sehen, daß der Überlastanschlag in jedem Winkel
innerhalb eines Vollkreises von 360 Grad wirkt. Bei dem bekannten
Sensor wirkt der durch die Anschlagschrauben definierte Überlas
tanschlag lediglich in Längsrichtung der Schrauben. Erfah
rungsgemäß tritt jedoch eine Überlast stets aus unvorhersagbarer
Richtung auf, so daß der Überlastanschlag des bekannten Sensors nur
in einer sehr geringen Zahl von Überlastfällen voll wirksam sein
kann.
Ein ganz wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Sensors ist
deshalb der massive geschlossene Ring, der als Einspannbereich
dient. Infolge der Tatsache, daß dieser Ring geschlossen ist und
massiv ausgeführt werden soll, läßt sich nämlich, wie die Erfin
dung erkannt hat, der innere Spannungsaufbau des Sensors so ver
gleichmäßigen, daß er keinen Einfluß auf die Meßgenauigkeit nimmt.
Im Gegensatz zu der aus der EP 304 226 bekannten Lösung erfolgt
deshalb beim Einspannbereich eine vergleichmäßigte Spannungsver
teilung ohne Einfluß in die Biegefedern.
Deshalb kann bei diesem Sensor davon ausgegangen werden, daß mit
der Befestigung des Sensors am Dorn keine Veränderung der Sensor
geometrie stattfindet, da insbesondere eine vollkommen gleich
mäßige Flächenpressung des Befestigungsbereichs ohne Verspannung
der Biegefedern gewährleistet ist.
Deshalb läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Sensor stets eine
exakte und hysteresefreie Rückstellung des Lagerbereichs auch nach
Auslenkungen im 1/100 Millimeterbereich erzielen.
Ein weiteres wesentliches Merkmal ist die vorgegebene Sensorge
nauigkeit jeweils einer Vielzahl von Sensoren gleicher Baugröße,
da die Genauigkeit, und dies im Gegensatz zur Lösung der EP 304
226, nicht abhängig ist von den Einspannverhältnissen, Anzugs
drehmomenten, anwenderseitig vorgegebenen Geometrien etc.
Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung ist die Verbindung
zwischen Ring und Lagerbereich derart, daß der Lagerbereich von
den Biegefedern zur Meßrichtung im wesentlichen parallel geführt
ist. Hierzu sind die freien Enden der Biegefedern mit dem Lager
bereich der Wälzkörperlagerung verbunden. Dieser Lagerbereich
übernimmt die Funktion des starren Lenkers für beide Doppel
biegebalken.
Aus diesen Merkmalen folgt, daß der Sensor bei hervorragender
Auflösung bis in den milliNewtonbereich und geringem Hub eine sehr
hohe Steifigkeit besitzt, und damit eine hohe Eigenfrequenz.
Vergleicht man Sensoren gleicher Balkenlängen, so liefert der
erfindungsgemäße Sensor mit parallelgeführten Doppelbiegebalken im
Vergleich zu einem Sensor mit Einfachbiegebalken gem. der EP 304
226 bereits bei einem 1/4 Hub dasselbe Ausgangssignal.
Durch den geringen Hub ergibt sich der Vorteil, daß berührungsfreie
Spaltdichtungen verwendet werden können, deren Spalt sehr klein
ist. Hierzu bieten sich insbesondere Labyrinthscheiben, Stau
scheiben an.
Darüberhinaus liegt ein besonderer Vorteil der Erfindung darin,
daß das parasitäre Drehmoment aus der Lagerreibung ohne Einfluß
ist. Vorteilhaft können die Biegefedern in Umfangsrichtung ein
sehr hohes Widerstandsmoment aufweisen. Vorteilhaft ist weiterhin,
daß dies bereits bei Sensoren für sehr kleine Nennlasten möglich
ist.
Damit kann zusätzlich jegliches Torsionsmoment in den Lagerbereich
verformungsfrei abgefangen werden.
Der Sensor kann aus verschiedenen Materialien, z. B. Aluminium,
Stahl usw. beschaffen sein, um eine Anpassung an geforderte Eck
daten zu ermöglichen.
Die Weiterbildung nach Anspruch 2 eignet sich für hohe und sehr
hohe Lasten. Sie entspricht dem Prinzip Scherkraftaufnehmer und
erfaßt die reinen durch Schubspannungen verursachten Dehnungen
unter ± 45 Grad. Für geringe Belastungen wird die Weiterbildung
nach Anspruch 3 verwendet.
Die Weiterbildung nach Anspruch 3 bietet den Vorteil, daß sich
derartige Sensoren ohne weiteres in großen Stückzahlen und im
Durchlaufverfahren auf entsprechend programmierbaren Maschinen
herstellen lassen.
Die damit erzeugbare gleichbleibende Federsteifigkeit einer Viel
zahl von Sensoren kommt der Forderung nach universellen und aus
tauschbaren Funktionsmodulen vorteilhaft entgegen.
Aus den Merkmalen des Anspruchs 4 ergibt sich der Vorteil, daß
insgesamt eine sehr kurze Baulänge erzielt werden kann. Darüber
hinaus läßt sich ein homogener und ungestörter Faserverlauf im
Biegefedermaterial realisieren, da zwischen dem Endbereich des
Rohrs und dem Lagerbereich ein linearer Faserverlauf erwartet
werden kann.
Die Weiterbildung nach Anspruch 5 dient der Erhöhung der Empfind
lichkeit. Mit diesen Maßnahmen wird eine Umarbeitung des Rohrquer
schnitts in den elastischen Zonen erreicht. Die gekrümmten Man
telflächen des Rohrs werden abgetragen und zu Biegefedern mit
Rechteckquerschnitt, so daß die Zonen linear elastisch verformt
werden. Dazwischenliegende Bereiche können jedoch zur Erhöhung der
Steifigkeit mit einem entsprechenden Querschnitt höheren Wider
standsmoments versehen werden.
Aus den Merkmalen des Anspruchs 6 ergibt sich der Vorteil, daß
bereits in der Fertigung eine Vorzentrierung des Sensors, bzw. der
Sensoren bezüglich des Dorns erfolgen kann. Hieraus läßt sich
insbesondere eine verspannungsfreie Lagermontage erzielen, so daß
der geforderte Leichtlauf durch diese Merkmale verbessert wird.
Die Merkmale des Anspruchs 7 dienen einer einfachen Montage eben
so, wie der einfachen Auswechselbarkeit. Hierzu bieten sich insbe
sondere die Weiterbildungen nach den Ansprüchen 8 und 9 an.
Die Weiterbildung nach Anspruch 10 betrifft eine Zugkraftmeßein
richtung, die zur Zugkraftmessung bahnförmigen Gutes geeignet ist.
In diesem Fall ist ein Paar von Meßkörpern von jeweils einer der
offenen Walzenseiten in das Walzeninnere hineinragend angeordnet
und auf jeweils einem separaten, frei auskragenden Dorn gelagert.
Eine andere Ausführungsform sieht vor, den Dorn durchgehend aus
zugestalten und an beiden Enden jeweils fest einzuspannen. Ande
rerseits sitzen jedoch die beiden Meßkörper paarweise auf dem Dorn
und tragen die Wälzkörperlagerung für die Umlenkwalze.
Die Weiterbildung nach Anspruch 11 bietet die Möglichkeit, eine
Umlenkwalze mit Hebelarm-unabhängigem Meßergebnis fliegend zu
lagern.
Hierbei kommt der Weiterbildung nach Anspruch 12 besonderes Augen
merk zu. In diesem Fall läßt sich nämlich mit Hilfe der Erfindung
eine Bahnzugmessung mit einem einzigen Sensor zuverlässig durch
führen, wobei allerdings die axiale Länge der Umlenkwalze not
wendigerweise begrenzt sein muß. Diese Weiterbildung bietet sich
vorteilhaft dann an, wenn man übersehen kann, daß die zu messende
Kraft stets an der gleichen Stelle in den Sensor eingeleitet wird.
Aus den Merkmalen des Anspruchs 13 ergibt sich eine weitere Bau
form bei welcher erstmals zwei ungleichartige Sensoren miteinander
kombiniert werden können, um z. B. unsymmetrische Einbauverhält
nisse zu berücksichtigen. Damit können extrem kleine Lager verwen
det werden, wo der stirnseitig angebrachte Sensor sitzt, wodurch
der Leichtlauf begünstigt wird.
Diesen drei Ausführungsformen kommt die Weiterbildung nach An
spruch 14 zugute, womit eine Verschmutzung des Walzeninneren
vermieden wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß anstelle von
Abweisgewinden sogenannte Stauscheiben verwendet werden können.
Derartige Stauscheiben dichten den Innenraum der Umlenkwalze unter
Bildung eines ringförmigen Luftspalts berührungsfrei gegenüber der
Umgebung ab, wodurch der Leichtlauf derartiger Umlenkeinrichtungen
gefördert wird.
Anspruch 15 betrifft eine Weiterbildung mit spiel freier Passung
zwischen Dorn und Meßkörper, so daß bereits mit geringen Klemm
kräften ein fester Sitz des Meßkörpers auf dem Dorn gewährleistet
ist. Eine andere Ausführungsform sieht eine Klebeverbindung zwis
chen Einspannbereich und Dorn vor, wodurch gänzliche Spannungs
freiheit gewährleistet ist. Die geringen Klemmkräfte bewirken
geringe Materialverspannungen und ermöglichen somit hohe Meßge
nauigkeit.
Durch diese Merkmale kann der Sensor sehr leicht und kompakt
ausgeführt werden, und dies mit hoher Steifigkeit und hoher Eigen
frequenz.
Die Weiterbildung nach Anspruch 16 bietet den Vorteil, daß sich
die Erfindung die, an sich bekannte, Stützwirkung eines Werkstoffs
zunutze macht. Diese Stützwirkung beruht, wie an sich bekannt,
darauf, daß die äußeren Materialschichten des Dornes eine höhere
Festigkeit besitzen als der Dorn im Bereich seiner neutralen
Faser.
Demzufolge wirkt der Dorn steifer und stabiler und kann bei glei
cher Baugröße höhere Lasten aufnehmen.
Als Härteverfahren kommen insbesondere die Oberflächenhärteverfah
ren wie Nitrieren oder Abschrecken in Frage.
Aus den Merkmalen des Anspruchs 17 ergibt sich eine Weiterbildung
der Erfindung mit dem Vorteil, daß sich eine Vielzahl unterschied
licher Befestigungsvarianten des Sensors am Dorn realisieren
lassen. Insbesondere kann durch diese Merkmale eine konstruktive
Anpassung der einzelnen Bauteile an die jeweils anwenderseitig
vorgegebenen Einbausituationen erfolgen. Dabei soll insbesondere
auch erwähnt sein, daß sich für die einzelnen Bestandteile des
Dorns unterschiedliche Materialien anbieten, die jeweils miteinan
der kombinierbar sind. Durch die Teilung des Dorns wird außerdem
erreicht, daß der spannungsverlauf, sofern erforderlich, unterbro
chen werden kann. Hohe Biegesteifigkeit bei kleinen äußeren An
schlußmaßen ermöglicht erstmals leichte und steife Rohrkörper.
Die Weiterbildung nach Anspruch 18 bietet eine leichte und stabile
Ausführung.
Eine einfache Montage des Achszapfens am restlichen Dorn wird
durch die Merkmale des Anspruchs 19 realisiert.
Den Merkmalen der Ansprüche 20 bis 21 kommen dabei besondere
Aufmerksamkeit zu. Wie die Erfindung nämlich erkannt hat, ist bei
der Lagerung von Umlenkwalzen zu berücksichtigen, daß eines der
Lager als Loslager und das andere der Lager als Festlager aus
geführt werden muß, um z. B. eine temperaturbedingte Längenausdeh
nung zu ermöglichen.
Darüber hinaus greift am Lageraußenring die zu messende Kraft als
Umfangslast an, so daß der Außenring stets mit dem erforderlichen
Preßsitz auszustatten ist, während der Lagerinnenring, der am
Lagerbereich des Sensors sitzt, mit Übergangspassung versehen sein
kann. Bedingt durch die spezielle Bauform des Sensors ist die
Montage des Lageraußenrings unproblematisch, da die erforderlichen
Einpresskräfte nicht über den Lagerbereich des Sensors eingeleitet
werden müssen. Bei der Demontage allerdings müssen die Austreib
kräfte auf die Biegefedern geleitet werden, was unerwünscht ist,
insbesondere bei den empfindlichen Biegefedern von Sensoren mit
kleinen Nennmeßkräften.
Um dies zu vermeiden, sind die Merkmale der Ansprüche 20 und 21
von Vorteil.
Die Weiterbildung nach Anspruch 22 bietet den Vorteil der ein
fachen Herausführung der elektrischen Verbindungsleitungen aus dem
Bereich des Meßkörpers.
Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, die Verformung des
Meßkörpers optisch, kapazitiv oder induktiv, das heißt berüh
rungslos, zu erfassen.
Die Ausführungsform nach Anspruch 22 kann vorteilhaft als soge
nannte Wheatstone′sche Vollbrücke realisiert werden, die bereits
bei geringen Verstimmungen zu einem zuverlässigen Ausgangssignal
führt. Insbesondere in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Dop
pelbiegebalken ist die Wheatstone′sche Vollbrücke zweckmäßig.
Hierzu bietet die Weiterbildung nach Anspruch 23 den Vorteil, daß
die Verbindungsleitungen unsichtbar und geschützt verlegt werden
können.
Die Weiterbildung nach Anspruch 24 ist mit einfachen Mitteln zu
fertigen.
Die Weiterbildungen nach den Ansprüchen 25-27 betreffen vorteil
hafte Ausgestaltungen.
Die Erfindung ermöglicht sowohl das berührungslose Abtasten des
Belastungsweges als auch den Einsatz von kapazitiven, induktiven
Meßwertaufnehmern oder Hall-Elementen. Gleichsam kann ein berüh
rungsloses Laser - Abtastsystem von Vorteil sein.
Wesentlich ist, daß die Wegerfassung nicht zwangsläufig an den
Biegefedern erfolgen muß, sondern grundsätzlich an allen beweg
baren Teilen der Zugkraftmeßeinrichtung stattfinden kann.
Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 28 ermöglicht, daß
der Meßbereich des Sensors durch einfaches Verdrehen zwischen der
Richtung der angreifenden Kraft und der Meßachse beliebig einges
tellt werden kann. Hierdurch lassen sich mit einer sehr geringen
Anzahl von Meßkörpern praktisch alle auftretenden Meßbereiche
abdecken.
Der Vorteil, der sich hieraus ergibt, besteht in der Anpassung an
eine sich ändernde Umlenkgeometrie, z. B. durch eine im Durch
messer kleiner werdende Ablaufrolle, durch einfaches Verdrehen des
Sensors.
Hieraus ergibt sich, daß dank der Erfindung eine die Laufgeometrie
bestimmende Leitwalze eingespart werden kann.
Darüber hinaus läßt sich eine On-Line-Kraftzerlegung mit diesen
Merkmalen durchführen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung
mit einer Umlenkeinrichtung für einen Faden.
Fig. 1a ein Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 mit
einem drehbar gelagerten Dorn.
Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel entsprechend
Fig. 1 mit einem Anschlag am Dorn.
Fig. 3 eine Detailansicht des Meßkörpers in Seiten
ansicht.
Fig. 4 eine Ansicht von oben des Meßkörpers gemäß
Fig. 3.
Fig. 5 eine Detailansicht des zweiteiligen Meßkör
pers in Seitenansicht.
Fig. 6 eine achsiale Aufsicht des Ausführungs
beispiels nach Fig. 5.
Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit
einer auskragend gelagerten Bahnumlenkwalze.
Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit
einer beidseitig gelagerten Bahnumlenkwalze.
Fig. 8a ein Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 mit
drehbar gelagertem Dorn.
Fig. 9 ein Ausführungsbeispiel mit einer beidseitig
auskragend gelagerten Bahnumlenkwalze.
Fig. 10 ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungs
gemäßen Dorn mit Längsschlitz zur Kabelver
legung.
Fig. 11 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit zentraler
Kabelverlegung.
Fig. 12 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit Bahnum
lenkwalze und einem einzigen Sensor.
Fig. 13 ein Ausführungsbeispiel mit einem mehrfach
geteilten Dorn.
Fig. 14 eine Detailansicht des mittleren Teils gemäß
der Ansicht aus Fig. 13.
Fig. 15/
Fig. 15a eine Detailansicht eines Achszapfens.
Fig. 16 Eine Ansicht zur Darstellung eines Stützrings
mit Abdrückgewinde.
Fig. 17 eine Ansicht von links auf den Stützring mit
Abdrückgewinde.
Fig. 18 eine Anordnung von zwei unterschiedlichen
Sensoren in einer Umlenkwalze.
Fig. 19 einen loslagerseitigen Sensor mit Abschiebe
hülse
Fig. 20 einen Sensor mit einstückigem Rohr und um
fangsmäßiger Querschnittsverminderung
Sofern im folgenden nichts anderes gesagt ist, gilt die nun fol gende Beschreibung stets für alle Fig. 1-20.
Sofern im folgenden nichts anderes gesagt ist, gilt die nun fol gende Beschreibung stets für alle Fig. 1-20.
Die Figuren zeigen eine Zugkraftmeßeinrichtung 1 zur Messung von
Zugkräften an laufenden Endlosmaterialien, welche über eine Um
lenkeinrichtung 2 geführt sind und dort mit resultierender Kraft
auf den derart federnd abgestützten Lagerbereich eines ortsfest
eingespannten Meßkörpers einwirken, daß der dabei auftretende
Federweg erfaßt und ausgewertet wird.
Eine derartige Zugkraftmeßeinrichtung ist z. B. gemäß Fig. 1 und
2 mit einer Umlenkrolle 4 für einen laufenden Faden 31 versehen.
Im Fall der Fig. 7 ist die Umlenkeinrichtung als Umlenkwalze 5
ausgebildet, welche der Umlenkung einer laufenden Bahn 32 dient.
Im vorliegenden Fall ist jeder Meßkörper 3 mit einem Einspann
bereich 6 und einem Lagerbereich 7 versehen. Der Einspannbereich
6 und der Lagerbereich 7 sind vorzugsweise zueinander koaxial und
konzentrisch ausgebildet und über die Biegefedern 10, auf welche
noch genauer eingegangen wird, miteinander verbunden.
Der Einspannbereich weist eine Innenbohrung für den Dorn auf. Der
Lagerbereich bildet auf seinem Außenumfang einen Lagersitz für
Wälzkörperlagerung.
Jeder Meßkörper 3 sitzt nun mit seinem Einspannbereich 6 fest auf
einem ortsfest eingespannten Dorn 8, der die Wellenachse für die
Umlenkeinrichtung, nämlich die Umlenkrolle 4 bzw. die Umlenkwalze
5, bildet.
Hierzu ist jeder Einspannbereich 6 als massiver geschlossener Ring
55 ausgebildet, der mit einer Durchgangsbohrung 54 für den Dorn
versehen ist.
Der Durchmesser der Durchgangsbohrung kann bezüglich des Dorn
durchmessers eine Passung im Sinne einer Zentrierung aufweisen.
An dem Lagerbereich des Meßkörpers 3 ist eine Wälzkörperlagerung
vorgesehen, die aus einem Wälzlager 9 besteht, an welchem die
Umlenkeinrichtung 4, 5 drehbar gelagert ist.
Mit dem Einspannbereich 6 ist der Meßkörper 3 derart fest an dem
Dorn 8 angebracht, daß der Lagerbereich 7 gegenüber dem Dorn 8
wenigstens in Richtung der resultierenden Kraft, mit welcher das
Endlosmaterial am Lagerbereich angreift, frei beweglich ist. Es
ist ersichtlich, daß das Endlosmaterial die Umlenkeinrichtung
teilweise umschlingt, und somit mit einer resultierenden Kraft an
der Umlenkeinrichtung angreift. Wie zum Beispiel aus Fig. 8a
ersichtlich ist, erfolgt durch die resultierende Kraft F über die
Lagerbereiche eine Verschiebung der Lagerbereiche in Richtung zum
Dorn. Dabei werden die jeweils am Lagerbereich befindlichen Enden
der Biegefedern durch den Lagerbereich exakt parallel geführt,
während die eingespannten Enden der Biegefedern von den Einspann
bereichen festgehalten werden. Hieraus folgt, daß jede Biegefeder
an ihren beiden Enden parallel zu sich selbst geführt ist. Folg
lich wird jede der Biegefedern S-förmig ausgelenkt. Auf der Ober
seite jeder Biegefeder liegt ein Paar von gleichen Dehnungsmeß
streifen (DMS) symmetrisch zur Längsmitte der jeweiligen Biegefe
der. Während der S-förmigen Auslenkung der Biegefeder wird folg
lich einer der DMS gestaucht, während der andere der DMS gedehnt
wird. Da dies an jeweils beiden Biegebalken eines Sensors auf
tritt, entsteht ein Paar von gedehnten DMS und ein Paar von ge
stauchten DMS, die zusammen in eine Wheatstone′schen Brücke ge
schaltet werden. Diesbezüglich wird auf den Stand der Technik
Bezug genommen.
Im Fall des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 ist der Lagerbereich
7 gegenüber dem Dorn 8 vollkommen frei beweglich. Eine derartige
Zugkraftmeßeinrichtung ist dann zu wählen, wenn die Gefahr einer
Überlastung des Meßkörpers 3 nicht besteht. Dies kann zum Beispiel
bei sehr dünnen Fäden mit lediglich geringer Reißfestigkeit der
Fall sein, wenn zu erwarten ist, daß vor einer Überlastung des
Sensors ein Fadenriß auftritt.
Für bestimmte Anwendungsfälle kann es jedoch vorteilhaft sein,
eine Überlastsicherheit vorzusehen. In diesem Fall bieten sich die
Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 2 bis 20 an.
In diesem Fall sind nämlich Dorn 8 und Meßkörper 3 derart zueinan
der angeordnet, daß der Lagerbereich 7 einen durch Anschlag am
Dorn 8 begrenzten Hub ausführt. Wie sich erkennen läßt, ist der
Lagerbereich ringförmig ausgebildet und trägt auf seinem Außenum
fang das Wälzlager 9. Die Innenbohrung des Lagerbereichs 7 ist mit
einem Durchmesser ausgestattet, der gegenüber dem Außendurchmesser
des Dornes 8 geringfügig größer ist.
In diese Bohrung des Lagerbereichs 7 stößt der Dorn 8 mit seinem
freien Ende hinein.
Es ist ersichtlich, daß zwischen dem Innendurchmesser des Lager
bereichs 7 und dem Dorn 8 ein Ringspalt 11 verbleibt, der im
Normallastfall berührungsfrei ist.
Tritt jedoch, aus welchen Gründen auch immer, eine Überlast auf,
so wird der Lagerbereich 7 zunächst innerhalb des freien Hubes 12,
den der Ringspalt 11 gewährleistet, soweit ausfedern, daß er auf
den Anschlag 13 trifft, den der Dorn 8 mit seinem freien Ende
bietet. Dabei erfolgt ein flächiges Anliegen der beiden Anschlag
zonen gegeneinander. Somit läßt sich bei geringer Flächenpressung
eine gute Kraftverteilung erzielen.
In diesem Fall liegt der Lagerbereich 7 nun auf dem Anschlag 13
auf. Eine weitere Belastung des Lagerbereichs wird also ohne
weitere Verformung der Biegefedern unmittelbar in das freie Ende
des Dornes 8 eingeleitet, der, im Verhältnis zu den Biegefedern 10
so stabil ist, daß er dieser Last spielend standhält. Eine Defor
mation der Biegefedern 10 außerhalb des elastischen Bereichs ist
somit vollkommen ausgeschlossen.
Der Meßkörper ist somit nicht im Hinblick auf Überlasten zu dimen
sionieren, sondern lediglich im Hinblick auf die Größe der zu
messenden Kraft.
Dabei kann dem vorliegenden Biegemoment, welches in den Dorn
eingeleitet wird, durch Durchmesserstufen des Dorns begegnet
werden, die in Richtung zur Einspannstelle zunehmen.
Wie weiterhin aus den Fig. 3 und 4 zu erkennen ist, sind Ein
spannbereich 6 und Lagerbereich 7 durch zwei bezüglich der Dorn
achse ( strichpunktierte Linie ) diametrale Biegefedern 10 ver
blinden. Die Biegefedern 10 sind gleichartig ausgebildet und er
strecken sich vom Einspannbereich 6 zum Lagerbereich 7 beidseits
der Oberfläche des Dornes 8 und mit Abstand zu dieser. Im Lager
bereich sind sie mit dem als Lenker wirkenden zylindrischen Ende
des Meßkörpers 3 verbunden. Im Einspannbereich sitzen sie fest an
dem ebenfalls zylindrischen Einspannteil des Meßkörpers 3. Auf
diese Weise werden Doppelbiegebalken gebildet.
Es ist jedoch ersichtlich, daß der Meßkörper 3 aus einem ein
stückigen rohrförmigen Teil besteht, aus welchem die Biegefedern
10 durch sekantiale Ausnehmungen 14 aus den Rohrwandungen erzeugt
wurden, gegebenenfalls mit Rundungsradien endseitig. Wie hierzu
Fig. 4 erkennen läßt, die eine Ansicht des Ausführungsbeispiels
gemäß Fig. 3 aus Richtung IV ist, wurden aus dem einstückigen,
ursprünglich rohrförmigen Teil, z. B. mit Hilfe eines Fräsers, die
Ausnehmungen 14 sekantial herausgetrennt, wodurch lediglich die
schmalen Biegefedern stehengeblieben sind, deren Verformung letzt
lich gemessen und ausgewertet wird.
Es ist ersichtlich, daß man mit der Tiefe T der sekantialen Aus
nehmungen die Empfindlichkeit des Sensors beeinflussen kann. Eine
weitere Möglichkeit der Beeinflussung liegt darin, daß die Biege
federn senkrecht zu der Ebene der Ausnehmung sekantial abgeflacht
sein können. Wie hierzu Fig. 3 zeigt, können die Biegefedern
sowohl vom Rohrinneren als auch vom Rohraußenmantel her abgeflacht
sein. In diesen Fällen wird die ursprünglich gekrümmte Rohrman
telkontur der Biegefedern zu einer Kontur rechteckigen Quer
schnitts mit dem Vorteil einer linearen und genau reproduzierbaren
Verformung.
Hierin ist, darauf soll besonders hingewiesen werden, ein wesent
licher Vorteil der Erfindung zu sehen, da mit einfachsten Fer
tigungsverfahren ein vielseitig verwendbarer hochauflösender
Sensor erzeugt wird.
Wie die Fig. 3 bis 6 insbesondere zeigen, ist es vorteilhaft,
wenn der Einspannbereich 6 am Dorn 8 mit einer Klemmbefestigungs
einrichtung 16 angebracht ist.
Die Fig. 3 und 4 unterscheiden sich jedoch von dem Ausführungs
beispiel gemäß den Fig. 5 und 6. Während bei den Ausführungs
beispielen nach Fig. 3 und 4 der Einspannbereich 6 einen radial
verlaufenden Schlitz, der den Dorn schneidet, aufweist, so daß
beidseits der Schlitzebene ein Flansch 19a, sowie ein Flansch 19b
stehenbleiben, die mittels einer Achsialschraube 18 gegeneinander
verspannt werden, so ist das Ausführungsbeispiel nach den Fig.
5 und 6 zweiteilig ausgebildet. Hierauf wird im folgenden noch
eingegangen werden. Es ist ersichtlich, daß nach dem Ausführungs
beispiel gemäß Fig. 3 der unmittelbar mit den Biegefedern 10
verbundene Flansch 19a mit einem Innengewinde versehen ist, während
der andere der beiden Flansche lediglich eine Spannfläche auf
zuweisen braucht. In den Flansch mit der Spannfläche ist eine
Durchgangsbohrung eingebracht, welche koaxial zu der Gewindeboh
rung des Flansches 19a liegt. Die eingesteckte Schraube ist mit
ihrem Gewinde lediglich in dem Gewinde des Flansches 19a
verschraubt und besitzt endseitig ein gewisses Spiel zum Ende der
Gewindesackbohrung.
Hierdurch läßt sich die Schraube frei anziehen und eine
Klemmbefestigung des Einspannbereichs 6 erzielen. Das Aus
führungsbeispiel nach Fig. 5 bzw. Fig. 6, ist, wie gesagt, zwei
teilig. Die radiale Teilungsebene ist mit 20 gekennzeichnet. In
diesem Fall ist auf dem Dorn 8 ein Klemmring 22 aufgebracht, der
an seinen beiden stirnseitigen Enden konisch verjüngt ist. Jeder
der beiden Teile des Einspannbereichs 7 ist von der Teilungsebene
ausgehend zunächst einmal geradzylindrisch angebohrt mit einem
Innendurchmesser, welcher dem geradzylindrischen Außendurchmesser
des Klemmrings 22 entspricht. Die Gesamtlänge der beiden gerad
zylindrischen Bohrungen ist etwas geringer als die gerad
zylindrische Länge des Klemmrings 22, so daß zwischen den beiden
Teilen des Einspannbereichs 6 ein Ringspalt verbleibt. Mit ihren
inneren Bereichen sind diese beiden Teile mit einer konisch ver
jüngten Kegelbohrung versehen, deren Bohrungswinkel dem Konus
winkel des Klemmrings 22 im wesentlichen entspricht. Der so ent
stehende Einspannbereich 6 wird mittels der, vorzugsweise sym
metrisch, vorzugsweise ringförmig angeordneten Axialschrauben 18
fegen die sich konisch erweiternden Bereiche des Klemmrings 22
gepreßt, wodurch beim axialen Zug der Spannschrauben eine Klemm
wirkung entsteht, welche den Meßkörper 3 mit seinem Ein
spannbereich 6 fest auf dem Dorn 8 fixiert.
Wie weiterhin Fig. 6 zeigt, ist es vorteilhaft, den Klemmring 22
in Längsrichtung zu schlitzen (Längsschlitz = 33), um einerseits
die Montage leicht durchführen zu können und andererseits eine
radiale Pressung des Klemmrings 22 auf dem Dorn 8 zu ermöglichen,
wenn die Axialschrauben 18 angezogen werden.
Wie weiterhin Fig. 6 zeigt, kann wenigstens einer der einzelnen
Teile des Einspannbereichs 6 mit einem Abdrückgewinde 34 versehen
sein, um die Demontage des Meßkörpers 3 zu erleichtern.
Die Fig. 7-9 zeigen darüber hinaus, daß die Umlenkeinrichtung
2 als Umlenkwalze 5 ausgebildet ist, welche an zwei Meßkörpern 3
gelagert ist, die auf einem gemeinsamen Dorn 8 oder auf zwei
Dornen 8 angeordnet sind. Im Fall des Ausführungsbeispiels nach
Fig. 7 sind die beiden Meßkörper 3 einspannseitig und endseitig
an einem einzigen Dorn 8 angeordnet, der lediglich von einer
Stirnseite in die Umlenkwalze 4 hineinragt. Diese Umlenkwalze ist
also fliegend gelagert. Dabei sitzen, wie sich aus Fig. 7 erken
nen läßt, die beiden Meßkörper so, daß sie mit ihren Ein
spannbereichen 6 jeweils der festen Einspannstelle des Dornes 8
zugewandt sind. Hierdurch ergeben sich die geringstmöglichen
Biegemomente für den Dorn 8.
Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 ist der Dorn 8 beidseitig
ortsfest gelagert und durchstößt hierzu die beiden stirnseitigen
Öffnungen der Umlenkwalze 5.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 9. In diesem Fall
ragt in jeweils eine der stirnseitigen Öffnungen der Umlenkwalze
5 ein separater Dorn 8 hinein. Die Dorne 8 berühren sich einander
nicht.
Es ist ein wesentlicher Vorteil der Erfindung, daß für diese
Ausführungsfälle gemäß den Fig. 7-9 die in die Meßkörper 3
eingeleitete Kraft unabhängig vom Ort der Einleitung ist. Dies
folgt daraus, daß die Signale, die von den Meßstellen der einzel
nen Meßkörper 3 ausgehen, elektrisch addiert werden. Somit erfolgt
stets eine Summenmessung der eingeleiteten Kraft und zwar im
Ergebnis unabhängig von der Einleitungsstelle.
Weiterhin können die Meßkörper 3 relativ zueinander so verdreht
werden, oder so zueinander verdrehbar sein, daß jeder der Meß
körper in einer anderen Ebene mißt. Das kann z. B. für eine Bahn
kantensteuerung nützlich sein.
Wie die Figuren weiterhin zeigen, sitzt auf jeder der Biegefedern
10 jeweils ein Paar von sogenannten Dehnungsmeßstreifen (DMS).
Jeweils vier derartige Dehnungsmeßstreifen können zu einer soge
nannten Wheatstone′schen Vollbrücke zusammengeschaltet werden,
die naturgemäß temperaturkompensiert ist und bereits bei geringen
Verstimmungen ein genaues und großes Meßsignal liefert. Hierfür
müssen innerhalb oder außerhalb der Meßkörper 3 die notwendigen
elektrischen Leitungen verlegt werden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung ergibt sich deshalb aus den
Fig. 10 und 11.
Wie man nämlich dort erkennt, können die elektrischen Verbin
dungsleitungen 25 von den Meßwertaufnehmern, den DMS 24, entlang
des Dornes 8 nach außen geführt werden. Hierzu weist nach dem
Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 der Dorn eine Längsausnehmung
26 auf, die als Oberflächenlängsschlitz 27 ausgebildet ist.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 11 unterscheidet sich hiervon.
In diesem Fall ist die Längsausnehmung eine Längsbohrung 28,
welche hier zentral zur Dornachse ausgebildet ist.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 ist der Oberflächen
längsschlitz mit einem hinterschnittenen Querschnitt ausgebildet,
in welchem eine Abdeckung 29 einrastend angebracht wurde. Gegeben
enfalls können, wie man sich leicht vorstellen kann, zwei der
artige Oberflächenlängsschlitze 27 in einer zur Richtung der
angreifenden Kraft F senkrecht liegende Ebene 30 angeordnet wer
den. Diese Oberflächenlängsschlitze 27 sind also paarweise vorhan
den und liegen sich in der biegeneutralen Ebene 30 diametral
gegenüber.
Wie weiterhin erkennbar ist, weist der Dorn 8 in allen Ausfüh
rungsbeispielen einen kreisrunden Querschnitt auf, und der Ein
spannbereich 6 besitzt einen Bohrungsdurchmesser, der dem
Außendurchmesser des Sitzes auf dem Dorn angepaßt ist.
Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 bzw. 6 dient als Sitz der
Außendurchmesser des Klemmrings 22, während dies im Fall des
Ausführungsbeispiels nach Fig. 3 bzw. 4 unmittelbar die
Dornoberfläche ist.
Wie man sich weiterhin vorstellen kann, kann im Eintrittsbereich
des Dorns in die Umlenkwalze ein in Drehrichtung der Umlenkwalze
nach außen förderndes Abweisgewinde 23 vorgesehen sein.
Zusätzlich zu dem bisher Gesagten zeigen die Fig. 1a und 8a
Zugkraftmeßeinrichtungen, bei denen der Winkel zwischen der resul
tierenden Kraft und der Meßachse der Zugkraftmeßeinrichtung durch
Drehung des Dorns in einer drehbar gelagerten Einspanneinrichtung
verstellbar ist.
Hierzu ist die Einspanneinrichtung des Dorns gegenüber dem Mas
chinengestell drehbar gelagert 35, wobei die jeweilige Drehstel
lung über einen starr mit dem Dorn verbundenen Hebel 36 und eine
entsprechende Anlenkung 37 verändert werden kann. Es soll aus
drücklich gesagt sein, daß die Drehstellung einerseits fest vor
gegeben werden kann, um z. B. den Meßbereich des Sensors fest
zulegen, und daß andererseits die Drehstellung auch während des
Betriebes leicht von außen beeinflußt werden kann. Diesen Vorteil
bietet die Erfindung im Gegensatz zu allen bislang bekannten
Zugkraftsensoren.
Darüber hinaus zeigt Fig. 12 eine Zugkraftmeßeinrichtung, bei
welcher die Umlenkeinrichtung als Umlenkwalze ausgebildet ist, die
an lediglich einem einzigen Meßkörper gelagert ist. Hierzu ist der
Lagerbereich des Meßkörpers entsprechend breit zur Aufnahme eines
entsprechend breiten zweireihigen Lagers oder, wie hier beispiel
haft, zur Aufnahme von zwei zueinander beabstandeten einreihigen
Lagern ausgelegt, um etwaige Kippmomente abzufangen.
Vorteilhafterweise bietet es sich an, die Geometrien so aufeinan
der abzustimmen, daß die resultierende Kraft im wesentlichen in
der axialen Mitte der Biegefedern 10 angreift.
Ergänzend zu dem bisherig gesagten, zeigt Fig. 13, daß der Dorn
8 in zwei Radialebenen 38 geteilt ist. Jede der Teilungsebenen ist
hier eine auf der Dornachse senkrecht stehende Normalebene.
In jeder der Radialebenen 38 sind Anschlußmittel 39 für einen
außenständigen Achszapfen 40 vorgesehen, der hier zur Achse des
Dorns 8 koaxial ausgerichtet ist.
Jeder der beiden Sensoren ist mit jeweils seinem Einspannbereich
6 mit dem zugehörigen Achszapfen verbunden. Zu diesem Zweck ist
der mittlere Bereich des Dorns 8 als Rohr ausgebildet, welches
jeweils an seinen Enden mit einem ringförmigen Flansch 41 ver
schweißt ist. Der ringförmige Flansch 41 besitzt jeweils einen
nach auswärts zeigenden Zentrierring 42, der in eine zentrierte
Ausnehmung des Anschraubflansches 43 exakt eingreift. Somit läßt
sich zwischen dem Anschraubflansch 43 und dem ringförmigen Flansch
41 eine genau vorgegebene zentrierte Verbindung schaffen. Anderer
seits ist der Anschraubflansch 43 auf seiner Auswärtsseite mit dem
Einspannbereich 6 des Sensors fest verbunden. Der Einspannbereich
6 ist, wie in allen vorangegangenen Figuren als massiver geschlos
sener Ring ausgebildet, der infolge der zentrierten Passung zwis
chen ringförmigen Flansch 41 und Anschraubflansch 43 bezüglich der
Dornachse genau zentriert sitzt.
Weiterhin zeigt Fig. 13, daß der Achszapfen 40 in den mittleren
Bereich des Dorns eingesteckt ist. Zur axialen Festlegung des
eingesteckten Teils des Achszapfens dienen plastisch verformbare
Klemmittel, z. B. Längskerben 44, die einen größeren Durchmesser
als den Achszapfendurchmesser aufweisen. Beim Einpressen dieses
Teils des Achszapfens werden die erweiterten Durchmesser der
Längskerben unter radialer Vorspannung gegen die Innenwandung des
rohrförmigen Bereichs des Dorns gepreßt, und die auftretende
Radialkraft ist bei vollständiger Einpressung des Achszapfens
ausreichend groß, um diesen in axialer Richtung im mittleren
Dornbereich festzulegen.
Zum besseren Verständnis zeigt Fig. 14 einen Teilausschnitt des
mittleren Dornbereichs ohne eingesteckten Achszapfen.
Wie man erkennt, ist der mittlere Bereich als Rohr ausgeführt und
in eine entsprechende Bohrung des ringsförmigen Flansches 41
eingesteckt. Der ringförmige Flansch hat einen über den Rohraußen
durchmesser hinausragenden Umfang, wodurch sich zwischen dem
Rohraußenmantel und dem ringformigen Flansch 41 eine ringförmige
Kehle ausbildet, in welche eine entsprechende Schweißnaht gelegt
werden kann.
Auswärtsseitig besitzt der Ringflansch 41 den Zentrierring 42, der
seinerseits von einer Bohrung (gestrichelt gezeichnet) durchsetzt
ist. Dieser Bohrungsdurchmesser muß mindestens so groß sein wie
der Innendurchmeser des mittleren Dornbereichs, so daß der Achs
zapfen eingesteckt werden kann.
Darüber hinaus zeigt Fig. 15 eine weitere Ausführungsform. In
diesem Fall ist der Achszapfen lediglich auswärtsseitig als Dorn
ausgebildet. Innenseitig zum mittleren Bereich des Dorns dient
lediglich der Anschraubflansch 43 zur Befestigung; ein einsteck
barer Achszapfen ist demnach nicht unbedingt vorgesehen, dennoch
kann eine entsprechende Zentrierung 42 vorgesehen sein, um den
Achszapfen entsprechend zu zentrieren. Eine weitere Besonderheit
ist in diesem Ausführungsbeispiel die Befestigung des Einspann
bereichs 6 des Sensors. Wie man erkennt, ist der Einspannbereich
6 stirnseitig gegen den Anschraubflansch 43 verschraubt. Die
Schraubenlöcher sind ausschließlich innerhalb des Anschraub
flanschs 43 angeordnet. Dies heißt, daß die entsprechenden Ver
schraubungen nicht über die rechte Stirnseite des Anschraub
flanschs hinausragen sollen. Zwischen den beiderseitigen Stirn
seiten des Einspannbereichs und des Anschraubflanschs 43 sind
Ausnehmungen 45 vorgesehen, die lediglich im Bereich der Biege
federn angeordnet sind. Hierzu zeigt Fig. 15a die Anordnung der
Ausnehmungen 45, die sich diametral zueinander gegenüberliegen.
Die Verschraubung zwischen Einspannbereich und Anschraubflansch
erfolgt durch die gezeigten Gewinde. Man erkennt, daß die Gewinde
nicht innerhalb der Aussparung 45 liegen.
Die Bedeutung der Aussparungen ist darin zu sehen, daß beim An
ziehen der Befestigungsschrauben die beiderseitigen stirnflächen
zwischen Einspannbereich 6 und Anschraubflansch 43 gegeneinander
verspannt werden. Dabei ist nicht auszuschließen, daß der Ein
spannbereich, auch wenn er als massiver geschlossener Ring aus
geführt ist, eine Druckspannung aufbaut, die sich unter Umständen
in die Biegefedern abbauen kann.
Dieser Einfluß ist für die hohe Auflösung des erfindungsgemäßen
Sensors von Nachteil. Deshalb wird vorgeschlagen, daß die Stirn
seite des Einspannbereichs im Bereich der Biegefedern mit einer
entsprechenden Aussparung versehen ist, deren Tiefe in der Größen
ordnung 1/10 Millimeter liegen kann.
Weiterhin zeigt Fig. 16, daß an wenigstens einer der Stirnseiten
46 der Umlenkwalze eine Innendurchmesserstufe mit Ringabsatz 47
vorgesehen sein kann. In dieser Innendurchmesserstufe sitzt ein
mit dem Außenring des Wälzlagers 9 verbundener Stützring 48. Der
Stützring weist wenigstens eine stirnseitig eingebrachte und bis
auf den Ringabsatz 47 durchgehende Bohrung 49 mit Abdrückgewinde
40 auf. Der Stützring 48 kann seinerseits mit der Umlenkwalze 2
verschraubt sein.
Hierzu zeigt Fig. 17 die stirnseitige Aufsicht auf eine Ausfüh
rung gemäß Fig. 16. Die Verschraubung zwischen Stützring und
Walze ist vorzugsweise rotationssymmetrisch. Die Bohrungen 49 mit
Abdrückgewinde 50 sind vorzugsweise einander diametral angeordnet,
um ein verkantungsfreies Demontieren des Lagers zu erreichen.
Eine andere Ausführungsform, die eine vereinfachte Demontage der
Sensorwalze ermöglicht, zeigt Fig. 19. Hier ist zwischen dem Ein
spannbereich 6 und dem Außenring des Lagers eine Abschiebehülse 53
vorgesehen. Die Abschiebehülse liegt stirnflächenseitig am Ein
spannbereich fest. Die gegenüberliegende Stirnfläche besitzt in
axialer Richtung ein Spiel zum Lageraußenring. Das Spiel ist sehr
gering; das Spiel soll lediglich Berührung vermeiden. In radialer
Richtung bildet die Abschiebehülse einen Ringabstand zum Lager
bereich des Sensors, so daß dieser sich frei innerhalb seines
Hubes bewegen kann.
Sowohl der Stützring mit Bohrung und Abdrückgewinde, als auch die
Abschiebehülse dienen der Demontage des Lagers. Dabei wird zuver
lässig verhindert, daß die am Lageraußenring einzuleitenden Kräfte
über die Biegefedern auf den Sensor übertragen werden.
Der Unterschied zwischen den beiden Ausführungsformen mit Stütz
ring und Abdrückgewinde, bzw. mit Abschiebehülse ist folgender:
Mit dem Abdrückgewinde wird das komplette Innenleben aus der Umlenkwalze herausgezogen, da der Stirnfläche mit dem Abdrück gewinde die Loslagerseite der Umlenkwalze gegenüberliegt.
Mit dem Abdrückgewinde wird das komplette Innenleben aus der Umlenkwalze herausgezogen, da der Stirnfläche mit dem Abdrück gewinde die Loslagerseite der Umlenkwalze gegenüberliegt.
Mit der Abschiebehülse wird lediglich die Festlagerseite aus der
Umlenkwalze abgeschoben.
Dabei entsteht die hohe Flächenpressung am Lageraußenring infolge
der Tatsache, daß am Lageraußenring Umfangslast vorhanden ist und
somit ein Preßsitz erforderlich ist. Am Lagerinnenring liegt
jedoch Punktlast vor, so daß ein Übergangssitz ausreichend ist.
Dar Vorteil der Ausführungsform mit der Abschiebehülse liegt
darin, daß deren Radialspiel einen Überlastschutz bietet. Berück
sichtigt man, daß der Achszapfen sich infolge der Belastung durch
biegen wird, so bewirkt die Abschiebehülse eine Vermeidung von
Relativbewegungen zwischen dem federnd gelagerten Teil des Sensors
und dem Innendurchmesser der Abschiebehülse. Die Sensorelektronik
bleibt somit auch bei engstem Raum geschützt.
Darüber hinaus soll ausdrücklich gesagt sein, daß der Dorn, - von
der Einspannseite kommend -, mit zunehmend sich verjüngenden
Durchmessern versehen sein kann.
Diese Merkmale allein oder in Verbindung mit den Merkmalen des
Anspruchs 17 bzw. die Merkmale des Anspruchs 13 können zum Gegen
stand weiterer Schutzrechtsanmeldungen gemacht werden.
Darüber hinaus zeigt Fig. 18, daß der Federweg des freien Endes
51 des Dorns 8 von einem stirnseitig angebrachten, vorzugsweise
innerhalb der Umlenkwalze 2 angeordneten Sensor 52, erfaßt wird.
Hierzu kann insbesondere ein Sensor verwendet werden, wie er in
der DE OS 41 10 429 (=FÜ/1/1) offenbart ist.
Fig. 20 zeigt darüber hinaus einen Meßkörper, der aus einem
einstückigen Rohr besteht, und bei welchem die Biegefeder, - im
vorliegenden Fall eine -, von umfangsmäßiger Querschnittsver
minderung 58 in der Rohrwandung gebildet wird. Die Querschnit
tsverminderung kann innen oder außen angebracht sein. In diesem
Fall sind die DMS 24 als sogenannte Schubspannungs-DMS ausgeführt,
deren Orientierung unter ± 45 Grad zur Längsmittellinie des
Dorns geneigt ist. Ein derartiger Meßkörper dient insbesondere zur
Aufnahme von sehr großen Lasten.
Bezugszeichenliste
1 Zugkraftmeßeinrichtung
2 Umlenkeinrichtung
3 Meßkörper
4 Umlenkrolle
5 Umlenkwalze
6 Einspannbereich
7 Lagerbereich
8 Dorn
9 Wälzlager
10 Biegefeder
11 Ringspalt
12 Hub
13 Anschlag
14 sekantiale Ausnehmung
15 Abflachung
16 Klemmbefestigungseinrichtung
17 Radialschlitz
18 Axialschraube
19a Flansch mit Gewinde
19b Flansch mit Spannfläche
20 Teilungsebene
21 konischer Bereich
22 Klemmring
23 Abweisgewinde
24 Dehnungsmeßstreifen (DMS)
25 Verbindungsleitungen
26 Längsausnehmung
27 Oberflächenlängsschlitz
28 Längsbohrung
29 Abdeckung
30 biegeneutrale Ebene
31 Faden
32 Bahn
33 Längsschlitz
34 Abdrückgewinde
35 Lagerung
36 Hebel
37 Anlenkung
38 Radialebene
39 Anschlußmittel
40 Achszapfen
41 ringförmiger Flansch
42 Zentrierung
43 Anschraubflansch
44 Längskerbe
45 Ausnehmung
46 Stirnseite
47 Ringabsatz
48 Stützring
49 Bohrung
50 Abdrückgewinde
51 freies Ende
52 Sensor
53 Abschiebehülse
54 Durchgangsbohrung
55 massiver geschlossener Ring
56 Radialspiel
57 Axialspiel
58 Querschnittsverbindung
T Tiefe
2 Umlenkeinrichtung
3 Meßkörper
4 Umlenkrolle
5 Umlenkwalze
6 Einspannbereich
7 Lagerbereich
8 Dorn
9 Wälzlager
10 Biegefeder
11 Ringspalt
12 Hub
13 Anschlag
14 sekantiale Ausnehmung
15 Abflachung
16 Klemmbefestigungseinrichtung
17 Radialschlitz
18 Axialschraube
19a Flansch mit Gewinde
19b Flansch mit Spannfläche
20 Teilungsebene
21 konischer Bereich
22 Klemmring
23 Abweisgewinde
24 Dehnungsmeßstreifen (DMS)
25 Verbindungsleitungen
26 Längsausnehmung
27 Oberflächenlängsschlitz
28 Längsbohrung
29 Abdeckung
30 biegeneutrale Ebene
31 Faden
32 Bahn
33 Längsschlitz
34 Abdrückgewinde
35 Lagerung
36 Hebel
37 Anlenkung
38 Radialebene
39 Anschlußmittel
40 Achszapfen
41 ringförmiger Flansch
42 Zentrierung
43 Anschraubflansch
44 Längskerbe
45 Ausnehmung
46 Stirnseite
47 Ringabsatz
48 Stützring
49 Bohrung
50 Abdrückgewinde
51 freies Ende
52 Sensor
53 Abschiebehülse
54 Durchgangsbohrung
55 massiver geschlossener Ring
56 Radialspiel
57 Axialspiel
58 Querschnittsverbindung
T Tiefe
Claims (28)
1. Zugkraftmeßeinrichtung (Sensor) zur Messung von Zug
kräften an laufenden Endlosmaterialien, welche über
eine Umlenkeinrichtung geführt sind und dort mit re
sultierender Kraft auf den derart federnd abge
stützten Lagerbereich eines ortsfest eingespannten
Meßkörpers einwirken, daß dabei auftretender Federweg
(Verformung) erfaßt und ausgewertet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Meßkörper zur Einspannung an ortsfest eingespann tem Dorn (Wellenachse) einen Einspannbereich auf weist, der ein massiver geschlossener Ring mit Durch gangsbohrung ist, und daß
Ring- und Lagerbereich mittels Biegefeder derart ver bunden sind, daß der Lagerbereich von der/den Bie gefeder(n) zur Meßrichtung im wesentlichen parallel geführt ist.
der Meßkörper zur Einspannung an ortsfest eingespann tem Dorn (Wellenachse) einen Einspannbereich auf weist, der ein massiver geschlossener Ring mit Durch gangsbohrung ist, und daß
Ring- und Lagerbereich mittels Biegefeder derart ver bunden sind, daß der Lagerbereich von der/den Bie gefeder(n) zur Meßrichtung im wesentlichen parallel geführt ist.
2. Zugkraftmeßeinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Meßkörper aus einem einstückigen Rohr besteht, und daß
die Biegefeder von umfangsmäßiger Querschnittsvermin derung in der Rohrwandung bebildet wird.
der Meßkörper aus einem einstückigen Rohr besteht, und daß
die Biegefeder von umfangsmäßiger Querschnittsvermin derung in der Rohrwandung bebildet wird.
3. Zugkraftmeßeinrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Meßkörper aus einem einstückigen Rohr besteht, bei welchem die Biegefedern durch Ausnehmungen in der Rohrwandung, vorzugsweise durch sekantiale Ausneh mungen gebildet werden.
der Meßkörper aus einem einstückigen Rohr besteht, bei welchem die Biegefedern durch Ausnehmungen in der Rohrwandung, vorzugsweise durch sekantiale Ausneh mungen gebildet werden.
4. Zugkraftmeßeinrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
der massive Ring von einem Endbereich des Rohres ge bildet wird.
der massive Ring von einem Endbereich des Rohres ge bildet wird.
5. Zugkraftmeßeinrichtung nach Anspruch 2 in Verbindung
mit 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Biegefedern senkrecht zur Ebene der Ausnehmung wenigstens bereichsweise sekantial abgeflacht sind.
die Biegefedern senkrecht zur Ebene der Ausnehmung wenigstens bereichsweise sekantial abgeflacht sind.
6 Zugkraftmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1-
5,
dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen Ring und Dorn mittels Zentrierungseinrich tungen bezüglich der Dornachse eine zentrierte Füge verbindung vorgesehen ist.
zwischen Ring und Dorn mittels Zentrierungseinrich tungen bezüglich der Dornachse eine zentrierte Füge verbindung vorgesehen ist.
7. Zugkraftmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1-
6,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Einspannbereich am Dorn mit einer in axialer Richtung wirkenden Klemmbefestigungseinrichtung an gebracht ist.
der Einspannbereich am Dorn mit einer in axialer Richtung wirkenden Klemmbefestigungseinrichtung an gebracht ist.
8. Zugkraftmeßeinrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Einspannbereich einen radial verlaufenden und den Dorn schneidenden Schlitz aufweist, und daß
quer zur Ebene des Schlitzes eine axiale Spannvor richtung die beidseits des Schlitzes verbleibenden Flansche gegeneinander verspannt.
der Einspannbereich einen radial verlaufenden und den Dorn schneidenden Schlitz aufweist, und daß
quer zur Ebene des Schlitzes eine axiale Spannvor richtung die beidseits des Schlitzes verbleibenden Flansche gegeneinander verspannt.
9. Zugkraftmeßeinrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Einspannbereich in einer Radialebene geteilt ist, wobei jeder der beiden Teile eine von der Teilungs ebene konisch verjüngte Bohrung für den Dorn auf weist, und daß
der Dorn einen beidseits konischen Klemmring trägt, gegen welchen die beiden Teile axial verspannbar sind.
der Einspannbereich in einer Radialebene geteilt ist, wobei jeder der beiden Teile eine von der Teilungs ebene konisch verjüngte Bohrung für den Dorn auf weist, und daß
der Dorn einen beidseits konischen Klemmring trägt, gegen welchen die beiden Teile axial verspannbar sind.
10. Zugkraftmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
9,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Umlenkeinrichtung als Umlenkwalze ausgebildet und an den Lagerbereichen von zwei Meßkörpern gelagert ist, welche Meßkörper an jeweils einem und von je weils einer Stirnseite frei in die Umlenkwalze hin einragenden Dorn angeordnet sind.
die Umlenkeinrichtung als Umlenkwalze ausgebildet und an den Lagerbereichen von zwei Meßkörpern gelagert ist, welche Meßkörper an jeweils einem und von je weils einer Stirnseite frei in die Umlenkwalze hin einragenden Dorn angeordnet sind.
11. Zugkraftmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
9,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Umlenkeinrichtung als Umlenkwalze ausgebildet und
an zwei Meßkörpern gelagert ist, die
an einem einzigen von lediglich einer Stirnseite in die Umlenkwalze hineinragenden Dorn einspannseitig und endseitig angeordnet sind.
an einem einzigen von lediglich einer Stirnseite in die Umlenkwalze hineinragenden Dorn einspannseitig und endseitig angeordnet sind.
12. Zugkraftmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
9,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Umlenkeinrichtung als Umlenkwalze ausgebildet und an einem einzigen Meßkörper gelagert ist, dessen La gerbereich zur Aufnahme eines Kippmoment-stabilen Lagers vorgesehen ist, wobei vorzugsweise der Meßkör per an einem einzigen von lediglich einer Stirnseite in die Umlenkwalze hineinragenden Dorn angeordnet ist, und wobei vorzugsweise die Angriffsebene der resultierenden Kraft in der mittleren Normal ebene der Biegefedern liegt.
die Umlenkeinrichtung als Umlenkwalze ausgebildet und an einem einzigen Meßkörper gelagert ist, dessen La gerbereich zur Aufnahme eines Kippmoment-stabilen Lagers vorgesehen ist, wobei vorzugsweise der Meßkör per an einem einzigen von lediglich einer Stirnseite in die Umlenkwalze hineinragenden Dorn angeordnet ist, und wobei vorzugsweise die Angriffsebene der resultierenden Kraft in der mittleren Normal ebene der Biegefedern liegt.
13. Zugkraftmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1-
9,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Umlenkeinrichtung als Umlenkwalze ausgebildet und an einem auskragend befestigten und durch die Umlenk walze verlaufenden Dorn derart gelagert ist, daß die Lagerung an der, dem Einspannende des Dorns zuge wandten Stirnseite an einem Meßkörper nach einem der vorangegangenen Ansprüche erfolgt, und daß der Feder weg des freien Endes des Dorns von einem stirnseitig angebrachten, vorzugsweise im wesentlichen innerhalb der Umlenkwalze angeordneten, Sensor erfaßt wird.
die Umlenkeinrichtung als Umlenkwalze ausgebildet und an einem auskragend befestigten und durch die Umlenk walze verlaufenden Dorn derart gelagert ist, daß die Lagerung an der, dem Einspannende des Dorns zuge wandten Stirnseite an einem Meßkörper nach einem der vorangegangenen Ansprüche erfolgt, und daß der Feder weg des freien Endes des Dorns von einem stirnseitig angebrachten, vorzugsweise im wesentlichen innerhalb der Umlenkwalze angeordneten, Sensor erfaßt wird.
14. Zugkraftmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 10-
13,
dadurch gekennzeichnet, daß
im Eintrittsbereich des Dornes in die Umlenkwalze ein nach außen förderndes Abweisgewinde angeordnet ist.
im Eintrittsbereich des Dornes in die Umlenkwalze ein nach außen förderndes Abweisgewinde angeordnet ist.
15. Zugkraftmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
14,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Dorn kreisrunden Querschnitt hat, und daß der Einspannbereich eine Bohrung aufweist, deren In nendurchmesser dem Außendurchmesser des Dornes ent spricht.
der Dorn kreisrunden Querschnitt hat, und daß der Einspannbereich eine Bohrung aufweist, deren In nendurchmesser dem Außendurchmesser des Dornes ent spricht.
16. Zugkraftmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Dorn eine gegenüber seinem Kern gehärtete Ober fläche aufweist.
der Dorn eine gegenüber seinem Kern gehärtete Ober fläche aufweist.
17. Zugkraftmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1-
16,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Dorn in wenigstens einer Radialebene, vor zugsweise einer Normalebene, geteilt ist und in der Teilungsebene mit Anschlußmitteln für einen außen ständigen und vorzugsweise zur Dornachse koaxialen Achszapfen versehen ist, und daß
der Achszapfen mit dem Einspannbereich verbunden ist.
der Dorn in wenigstens einer Radialebene, vor zugsweise einer Normalebene, geteilt ist und in der Teilungsebene mit Anschlußmitteln für einen außen ständigen und vorzugsweise zur Dornachse koaxialen Achszapfen versehen ist, und daß
der Achszapfen mit dem Einspannbereich verbunden ist.
18. Zugkraftmeßeinrichtung nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Achszapfen in Längsrichtung hohl ist.
der Achszapfen in Längsrichtung hohl ist.
19. Zugkraftmeßeinrichtung nach Anspruch 17 oder 18,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Achszapfen auf seiner Außenmantelfläche mit plastisch verformbaren Klemmitteln versehen und in einen als Rohr ausgeführten Dorn eingepreßt ist.
der Achszapfen auf seiner Außenmantelfläche mit plastisch verformbaren Klemmitteln versehen und in einen als Rohr ausgeführten Dorn eingepreßt ist.
20. Zugkraftmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1-
19
dadurch gekennzeichnet, daß
an wenigstens einer der Stirnseiten der Umlenkwalze eine Innendurchmesserstufe mit Ringabsatz vorgesehen ist, in welcher ein mit dem Außenring eines Wälzla gers verbundener Stützring sitzt, der wenigstens eine stirnseitig eingebrachte und bis auf den Ringabsatz durchgehende Bohrung mit Abdrückgewinde aufweist.
an wenigstens einer der Stirnseiten der Umlenkwalze eine Innendurchmesserstufe mit Ringabsatz vorgesehen ist, in welcher ein mit dem Außenring eines Wälzla gers verbundener Stützring sitzt, der wenigstens eine stirnseitig eingebrachte und bis auf den Ringabsatz durchgehende Bohrung mit Abdrückgewinde aufweist.
21. Zugkraftmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1-
20,
dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen dem Einspannbereich und dem Außenring eines der Lager eine Abschiebehülse vorgesehen ist, welche mit Radialspiel zum Lagerbereich des Meßkörpers und mit Axialspiel zum Außenring auf dem Einspannbereich vormontiert sitzt.
zwischen dem Einspannbereich und dem Außenring eines der Lager eine Abschiebehülse vorgesehen ist, welche mit Radialspiel zum Lagerbereich des Meßkörpers und mit Axialspiel zum Außenring auf dem Einspannbereich vormontiert sitzt.
22. Zugkraftmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
21,
die Biegefedern mit elektrischen Meßwertaufnehmern bestückt sind, und daß
elektrische Verbindungsleitungen von den Meßwert aufnehmern entlang des Dornes nach außen geführt sind.
die Biegefedern mit elektrischen Meßwertaufnehmern bestückt sind, und daß
elektrische Verbindungsleitungen von den Meßwert aufnehmern entlang des Dornes nach außen geführt sind.
23. Zugkraftmeßeinrichtung nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Dorn eine Längsausnehmung aufweist, innerhalb dessen die Verbindungsleitungen geführt werden.
der Dorn eine Längsausnehmung aufweist, innerhalb dessen die Verbindungsleitungen geführt werden.
24. Zugkraftmeßeinrichtung nach Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Längsausnehmung ein Oberflächenlängsschlitz am Dorn ist.
die Längsausnehmung ein Oberflächenlängsschlitz am Dorn ist.
25. Zugkraftmeßeinrichtung nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Oberflächenlängsschlitz mit einer einrastenden Abdeckung versehbar ist und vorzugsweise einen hin terschnittenen Querschnitt aufweist.
der Oberflächenlängsschlitz mit einer einrastenden Abdeckung versehbar ist und vorzugsweise einen hin terschnittenen Querschnitt aufweist.
26. Zugkraftmeßeinrichtung nach Anspruch 24 oder 25,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Oberflächenlängsschlitz im wesentlichen in der biegeneutralen Dornebene angeordnet ist.
der Oberflächenlängsschlitz im wesentlichen in der biegeneutralen Dornebene angeordnet ist.
27. Zugkraftmeßeinrichtung nach Anspruch 26,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Oberflächenlängsschlitz paarweise vorhanden und zueinander paarweise diametral angeordnet ist.
der Oberflächenlängsschlitz paarweise vorhanden und zueinander paarweise diametral angeordnet ist.
28. Zugkraftmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
27,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Winkellage zwischen der resultierenden Kraft und der Meßachse der Zugkraftmeßeinrichtung durch Drehung des Dorns in einer drehbar gelagerten Einspannein richtung verstellbar ist.
die Winkellage zwischen der resultierenden Kraft und der Meßachse der Zugkraftmeßeinrichtung durch Drehung des Dorns in einer drehbar gelagerten Einspannein richtung verstellbar ist.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4332588A DE4332588A1 (de) | 1993-09-25 | 1993-09-25 | Zugkraftmeßeinrichtung |
EP94106205A EP0621469B1 (de) | 1993-04-20 | 1994-04-20 | Zugkraftmesseinrichtung |
DE59404696T DE59404696D1 (de) | 1993-04-20 | 1994-04-20 | Zugkraftmesseinrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4332588A DE4332588A1 (de) | 1993-09-25 | 1993-09-25 | Zugkraftmeßeinrichtung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4332588A1 true DE4332588A1 (de) | 1995-03-30 |
Family
ID=6498557
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4332588A Withdrawn DE4332588A1 (de) | 1993-04-20 | 1993-09-25 | Zugkraftmeßeinrichtung |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE4332588A1 (de) |
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