DE9211786U1

DE9211786U1 - Meßgerät

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Publication number: DE9211786U1
Application number: DE9211786U
Authority: DE
Original assignee: Honigmann Industrielle Elektronik 5600 Wuppertal De GmbH
Current assignee: Honigmann Industrielle Elektronik 5600 Wuppertal De GmbH
Priority date: 1992-09-04
Filing date: 1992-09-04
Publication date: 1993-02-18
Anticipated expiration: 2002-09-05

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Meßgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Ein derartiges Meßgerät ist bekannt (siehe z.B. Zugkraftkatalog der Honigmann-Industrielle-Elektronik GmbH, Seiten 10, 11).

Aufgabe der Erfindung ist es, das bekannte Meßgerät so weiterzubilden, daß die Anpresskraft, welche über die Haltevorrichtung auf die Materialbahn übertragen wird, einen vorbestimmten Wertebereich einnimmt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch das Meßgerät der eingangs genannten Art, welches die Merkmale des kennzeichnenden Teils des ersten Anspruchs aufweist.

Aus der Erfindung ergibt sich der Vorteil, daß das Meßergebnis innerhalb eines engen Toleranzfeldes liegt, da die Anpresskraft des Meßgerätes auf die Materialbahn im wesentlichen genau und konstant eingestellt werden kann.

Dieser Vorteil wird dadurch erreicht, daß der Kraftgeber so dimensioniert ist, daß die Anpresskraft in einem bestimmten Bereich von der Haltevorrichtung über den Kraftgeber auf den Auflagerahmen übertragen wird.

Erfindungsgemäß kommen hier mehrere Möglichkeiten in Betracht, den Kraftgeber auszugestalten.

In einem Falle besteht der Kraftgeber aus einem Drucksensor, der die von der Haltevorrichtung ausgeübte Kraft erfaßt und über eine Auswerteeinrichtung auf eine Anzeigeeinrichtung überträgt. Der Drucksensor kann z.B. ein Piezo-Element sein, dessen Ausgangssignal über einen Meßverstärker und ggfls. einen A/D-Wandler auf eine digitale Anzeige gegeben wird.

In einem anderen Ausführungsbeispiel it.!: der Kraftgeber alb pneumatische Feder ausgebildet, deren Federwec ein Meß für die .ieweils eingeleitete Kraft ist.

Der Federweg kann entweder mit einer Wegmeßeinrichtung erfaßt werden und über die vorliegende Federkonstante in eine Kraft umgerechnet werden, oder der Federweg ist von vorneherein so begrenzt, daß nur bestimmte Anpresskräfte zwischen Haltevorrichtung und Auflagerahmen übertragen werden.

Ein anderes Ausführungsbeispiel für den Kraftgeber sieht vor, zwischen der Haltevorrichtung und dem Auflagerahmen zwei sich abstoßende Magnete vorzusehen, z.B. Permanent- oder Elektromagnete, deren Abstoßkraft vorbekannt ist. Im Moment der Berührung der beiden Magnete liegt demgemäß eine genau definierte Anpresskraft vor, so daß das Meßergebnis exakt reproduzierbar ist.

Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 bietet den Vorteil einer einfachen mechanischen Lösung, die ohne zusätzliche Meßelektronik auskommt.

Hierbei hat die Erfindung erkannt, daß mit diesen Merkmalen ein sogenanntes "Meßplateau" geschaffen wird, innerhalb dessen die Anpresskraft liegen kann, ohne daß sich das Meßergebnis wesentlich verändert.

Der hierbei zurückgelegte Hub der Haltevorrichtung gegenüber dem Auflagerahmen, der im Rahmen dieser Anmeldung auch als Weg bezeichnet wird, liegt vorzugsweise im Bereich bis zu einem Zentimeter und nimmt einen Mindestwert ein, der in der Größenordnung von etwa 3 Millimetern liegt. Bei diesen Hubabmessungen ist
sichergestellt, daß der beim Anpressen der Haltevorrichtung zurückgelegte Weg deutlich bemerkt werden kann.

Hierdurch ergibt sich nämlich eine relative Verschiebung der Haltevorrichtung gegenüber dem Auflagerahmen, die erheblich größer ist als die Eindrucktiefe des Auflagerahmens mit dem Meßtaster in die gespannte Materialbahn. Diese relative Verschiebung ist so groß, daß sie vom Bedienungspersonal deutlich bemerkt wird.

Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 biatst den Vorteil, daß einerseits die Haltevorrichtung stets am Meßgerät verbleiben kann und daß andererseits das Ende des Weges der Haltevorrichtung exakt feststeht.

Hieraus ergibt sich der Vorteil, daß der Bereich der Anpresskraft insbesondere in Richtung zunehmender Anpresskraft genau abgegrenzt ist, so daß Fehlmessungen im wesentlichen vermieden werden.

Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 4, 5, 6, 7 oder 8 betrifft jeweils eine vorteilhafte Ausgestaltung, bei welcher der Bereich der aktuellen Anpresskraft entweder exakt oder, wie für die meisten Anwendungsfälle vollkommen ausreichend, der Größenordnung nach genau vorbestimmbar ist.

Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 9 bietet den Vorteil, daß die Erfindung ohne weiteres bei den an sich bekannten Meßgeräten Anwendung finden kann, wobei insbesondere auch ein Nachrüsten der älteren Meßgeräte ermöglicht ist.

Hierbei macht sich die Erfindung die Erkenntnis zunutze, daß nur Schraubenfedern entsprechende Federsteifigkeiten aufweisen, die einerseits einen deutlich spürbaren Hub ermöglichen und andererseits so dimensioniert werden können, daß die Federdimensionierung passend zur Nennlast des Sensors erfolgt. Die optimale Federsteifigkeit kann durch einfachen Versuch ermittelt werden.

Hierzu bietet die Weiterbildung nach Anspruch 10 den zusätzlichen Vorteil, daß das Ende des Hubes im wesentlichen unabhängig von Fertigungstoleranzen bei dem Drahtdurchmesser der Schraubenfeder stets exakt festliegt, wodurch die Meßgenauigkeit und Reproduzierbarkeit noch weiter erhöht wird.

Die Weiterbildung nach Anspruch 11 bietet den zusätzlichen Vorteil, daß stets eine gewisse Mindestkraft als Anpresskraft eingeleitet werden wird, so daß Fehlinterpretationen des gemessenen Ergebnisses zuverlässig unterbleiben. In diesem Falle bietet sich der zusätzliche Vorteil, daß stets ein gewisser Mindestwert an Zugkraft gemessen wird, so daß beim Nachspannen der Materialbahn eine Überlastung und damit eine Beschädigung ausgeschlossen ist.

Die Weiterbildung nach Anspruch 12 bietet den Vorteil einer neigungsunempfindlichen und von einer Verkanntungsgefahr unabhängigen Krafteinleitung in den Auflagerahmen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung

Figur 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel im Querschnitt

Figur 3 ein Ausführungsbeispiel mit Leuchtdiodenanzeige

Figur 4 ein Ausführungsbeispiel mit Wegmeßeinrichtung

Sofern im Folgenden nichts anderes gesagt ist, gilt die nun folgende Beschreibung stets für alle Figuren 1 - 4.

Die Figuren 1 - 4 zeigen ein Meßgerät 1, zum Messen von Zugkräften an gespannten Materialbahnen 2. Die Materialbahn ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Endlosbahn, die zwischen einer ortsfesten Rolle 3 und einer Spannrolle 5 aufgezogen ist. Die ortsfeste Rolle 3 ist mit einer ortsfesten Lagerung unverrückbar fest fixiert, während die Spannrolle 5 mittels einer Spanneinrichtung z.B. nach Art eines Kettenspanners, in der Spannrichtung 6 so gespannt werden kann, wie es für den aktuellen Bedarf erforderlich ist.

Bei diesem Spannvorgang geht es darum, eine bestimmte Bahnspannung zu erzeugen. Deshalb ist es erforderlich, mit einem geeigneten Meßgerät diese Bahnspannung zuverlässig und reproduzierbar erfassen zu können. Hierzu dient das Meßgerät 1, welches einen Auflagerahmen 7 aufweist, der auf die gespannte Materialbahn aufgelegt wird.

Aus der Figur 2 wird deutlich, daß aus der Auflageebene, die durch den Auflagerahmen 7 definiert ist, ein Meßtaster 8 geringfügig herausragt.

Es ist wesentlich, daß über die Haltevorrichtung 9, die z.B. als Handgriff ausgeführt sein kann, eine Anpresskraft 10 in die Materialbahn 2 einleitbar ist.

Wesentlich ist nun, daß die Haltevorrichtung 9 gegen einen Kraftgeber 11 und in Richtung der Anpresskraft 10 beweglich geführt ist, wobei der Kraftgeber 11 zwischen der Haltevorrichtung 9 und dem Auflagerahmen 7 angeordnet ist.

Im Falle der Figur 1 handelt es sich bei dem Kraftgeber 11 um ein sogenanntes Piezoelement 12, dessen Ausgangssignal über einen Meßverstärker 13 auf ein Display, auch Anzeigevorrichtung genannt, gegeben wird. Es ist also auf diesem Display die jeweils aktuelle Anpresskraft dargestellt, die über das Piezoelement als Kraftgeber auf den Auflagerahmen übertragen wird.

Die Messung der Spannung der Materialbahn 2 bewirkt eine Verschiebung des Meßkopfes 8, der mit seiner Meßkopfspitze auf der Materialbahn sitzt. Diese Verschiebung wird in geeigneter Weise erfaßt und über eine Signalleitung 15 auf die Meßuhr 16 gegeben. Hierauf wird anhand der- Figur 2 noch näher eingegangen werden.

Figur 2 zeigt, daß der Meßtaster in vertikaler Richtung verschiebbar geführt ist und sich auf seinem Wege gegenüber einer Feder abstützt. Hieraus resultiert eine Federkraft, die versucht, den Meßtaster in Richtung zur Materialbahn zu drücken.

Andererseits bewirkt die Spannung der Materialbahn, daß die Feder geringfügig zusammengedrückt wird. Dieser Weg wird über das nur schematisch gezeigte Hebelwerk auf den Zeiger der Meßuhr 16 übertragen, dessen Stellung ein Maß für die jeweils vorliegende Bahnspannung ist.

Weiterhin zeigt Figur 2, daß der Kraftgeber so dimensioniert ist, daß der Weg 17 des Kraftgebers deutlich spürbar ist und im vorliegenden Fall etwa drei Millimeter beträgt.

Es soll ausdrücklich gesagt sein, daß der Kraftgeber auch so dimensioniert sein kann, daß der Weg 17 des Kraftgebers in der Größenordnung bis zu etwa einem Zentimeter liegt.

Wie Figur 2 zeigt, kann die Haltevorrichtung als ein kandgriffähnliches Gebilde ausgebildet sein, welches mit der Anpresskraft 10 in Richtung zur Materialbahn 2 beweglich geführt ist. In diesem Falle ist die Haltevorrichtung verschiebbar gegenüber dem Auflagerahmen 7 angeordnet, wobei sich auf dem Verschiebungsweg 17 stets der als Schraubenfeder 26 ausgebildete Kraftgeber 11
zwischen dem Auflagerahmen 7 und der Haltevorrichtung 9 abstützt.

Weiterhin zeigt Figur 2, daß die Haltevorrichtung 9 zwischen einem Ausgangsanschlag 18 und einem Endanschlag 19 nur einen begrenzten Hub ausführen kann, der hier als der Weg 17 des Kraftgebers bezeichnet ist.

Weiterhin zeigt Figur 2, daß die einer bestimmten Anpresskraft entsprechende aktuelle Position der Haltevorrichtung 9 durch eine optische Anzeigeeinrichtung 20 von außen erkennbar ist. In diesem Falle ist die optische Anzeigeeinrichtung gebildet durch den ringförmigen Schlitz, der zwischen der Haltevorrichtung 9 und dem Auflagerahmen 7 gebildet wird.

Es ist wesentlich, daß dieser Schlitz so angeordnet wird, daß er leicht von außen einzusehen ist, da hierdurch bereits eine einfache Anzeigevorrichtung geschaffen ist, welche zuverlässig funktioniert .

Es soll jedoch gesagt sein, daß anstelle der optischen Anzeigevorrichtung 20, die hier als Schlitz ausgebildet ist, auch Leuchtdioden, Flüssigkristallanzeigen oder entsprechende akustische Anzeigeeinrichtungen erfindungsgemäß vorgesehen werden können. Hierauf wird noch eingegangen werden.

Weiterhin zeigen die Figuren 3 und 4, daß die optische Anzeigevorrichtung drei Einzelbausteine I, II und III aufweist, von denen einer (I) den Beginn des Weges (s=0) anzeigt, ein dritter (II) das Ende des Weges (s=H) und der Zweite (III) den Bereich zwischen Beginn und Ende.

Hierzu ist über eine elektrische Schalterpaarung verbunden mit einem invertierenden Logikbaustein jeweils vorgesehen, entweder die Leuchtdiode I oder die Leuchtdiode II oder die Leuchtdiode III

mit Strom zu versorgen, so daß jeweils nur eins der drei Leuchtdioden Licht aussendet.

Im linken oberen Bildteil der Figur 3 ist die zugehörige Logik dargestellt. Diese Tabelle besagt, daß im ausgeschalteten Zustand (=1. Spalte) keine der drei Leuchtdioden aufleuchtet, daß in der gezeigten Stellung (=2. Spalte) die Leuchtdiode I aufleuchtet, sobald Strom eingeschaltet wird, und daß Leuchtdiode II aufleuchtet, sobald die Haltevorrichtung 9 gegen den Auflagerahmen 7 stößt, nachdem sie den Hub H zurückgelegt hat und daß, im Bereich zwischen den eben bezeichneten Positionen, die Leuchtdiode III mit Strom versorgt wird.

Dies ist dann der Fall, wenn weder über die Leuchtdiode I noch über die Leuchtdiode II ein Strom in das invertierende Element fließt. In diesem Falle wird das Eingangssignal invertiert und es erfolgt ein Stromfluß durch die Leuchtdiode III.

In diesem Fall weiß der Benutzer, daß er sich im sicheren Meßbereich befindet.

Man kann sich leicht vorstellen, daß anstelle der Leuchtdioden I,

II und III entsprechende akustische Anzeigeeinrichtungen vorgesehen werden können.

Dies gilt auch für die im Folgenden beschriebene spezielle Weiterbildung der Erfindung. Figur 4 zeigt hierzu, daß die aktuelle Position der Haltevorrichtung 9 von einer elektronischen Wegmeßeinrichtung 21 erfaßt wird, und daß das Ausgangssignal der Wegmeßeinrichtung so aufbereitet wird, daß damit die Anzeigeeinrichtung

III beaufschlagbar ist.

Hierzu besteht die elektronische Wegmeßeinrichtung 21 aus einem Widerstand R, dessen Ohm-Wert abhängig ist von der Wegkoordinate s, also von dem aktuellen Abstand zwischen dem unteren Ende der Haltevorrichtung 9 und der Gegenfläche am Auflagerahmen 7.

Das bedeutet, daß mit zunehmender Koordinate s der verbleibende Restwiderstand abnimmt. Die deshalb mit kleiner werdendem Restwiderstand zunehmende Spannung wird über den Meßverstärker 23

verstärkt und in einem A/D-Wandler 24 in ein Si;giwl umgewandelt, welches von dem Display 25 angezeigt werden kann.

Es ist ersichtlich, daß die wegabhängige Spannung durch den Widerstand 22 mittels eines mitgeführten Schleifkontaktes erzeugt wird, welcher auf dem Widerstand 22 abgleitet, während die Haltevorrichtung 9 in Richtung zum Auflagerahmen 7 bewegt wird.

Die Tabelle im linken oberen Bildteil zeigt, daß in diesem Falle das Ausgangssignal des A/D-Wandlers abhängig ist von dem jeweiligen Weg s, so daß die Anzeige auf dem Display 25 als Funktion des Weges s ausgegeben wird.

Weiterhin zeigt Figur 2, daß die Haltevorrichtung einen Hub von etwa 3 Millimeter bis etwa 8 Millimeter gegen einen als Schraubenfeder 26 ausgebildeten Kraftgeber 11 ausübt, und daß der Endanschlag 19 den Hub so begrenzt, daß die Federwindungen der Schraubenfeder 26 stets berührungsfrei bleiben.

Wie weiterhin erkennbar ist, ist die Schraubenfeder 26 infolge der Anlage der Haltevorrichtung 9 an dem Ausgangsanschlag 18 mit einer bestimmten Kraft vorgespannt, so daß eine Mindestkraft erforderlich ist, um die Haltevorrichtung 9 relativ zum Auflegerahmen 7 zu bewegen.

Weiterhin ist erkennbar, daß die Haltevorrichtung 9 zentrisch zum Auflagerahmen 7 angeordnet ist und daß die Schraubenfeder zentrisch zur Hubmittellinie 27 sitzt. Gleichsam können mehrere Schraubenfedern symmetrisch zu der Hubmittellinie an der Haltevorrichtung 9 angreifen.

BezugszeichenaufStellung

1 Meßgerät

2 Materialbahn

3 ortsfeste Rolle

4 ortsfeste Lagerung

5 Spannrolle

6 Spannrichtung

7 Auflagerahmen

8 Meßtaster

9 Haltevorrichtung

10 Anpresskraft

11 Kraftgeber

12 Piezoelement

13 Meßverstärker, entspricht Bauteil 23

14 Display, entspricht Bauteil

15 Signalleitung

16 Meßuhr

17 Weg des Kraftgebers, Hub

18 Ausgangsanschlag

19 Endanschlag

20 optische Anzeigeeinrichtung

21 elektrische Wegmeßeinrichtung

22 Widerstand

23 Meßverstärker

24 A/D-Wandler

25 Display

26 Schraubenfeder

27 Hubmittellinie

I Einzelbaustein

II Einzelbaustein

III Einzelbaustein

Claims

Ansprüche

1. Meßgerät zum Messen von Zugkräften an gespannten Materialbahnen, mit einem Auflagerahmen, aus dessen Auflageebene ein Meßtaster geringfügig herausragt, und in welchen über eine Haltevorrichtung eine Anpreßkraft auf die Materialbahn einleitbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß

die Haltevorrichtung gegen einen Kraftgeber und in Richtung der Anpreßkraft beweglich geführt ist, wobei der Kraftgeber zwischen Haltevorrichtung und Auflagerahmen angeordnet ist.

2. Meßgerät nach Anspruch I₁
dadurch gekennzeichnet, daß

der Kraftgeber so dimensioniert ist, daß der Weg gegen den Kraftgeber deutlich spürbar ist, vorzugsweise etwa 3mm bis zu etwa lern beträgt.

3. Meßgerät nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß

der Weg der Haltevorrichtung zwischen einem Ausgangsanschlag und einem Endanschlag begrenzt ist.

4. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß

die einer bestimmten Anpreßkraft entsprechende aktuelle Position der Haltevorrichtung durch eine optische Anzeigeeinrichtung von außen erkennbar ist.

5. Meßgerät nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß

die optische Anzeigeeinrichtung Leuchtdioden und/oder eine Flüssigkristallanzeige aufweist.

6. Meßgerät nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß

die Anzeigevorrichtung drei Einzelbausteine aufweist, die jeweils mit einer Schaltung zur Erfassung und zur Anzeige von Wegbeginn, Wegende und dem zwischen Wegbeginn und Wegende liegenden Wegbereich verknüpft sind.

7. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1-3,
dadurch gekennzeichnet, daß

die einer bestimmten Anpreßkraft entsprechende aktuelle Position der Haltevorrichtung durch eine akustische Anzeigeeinrichtung von außen bemerkbar ist.

8. Meßgerät nach einem der Ansprüche 4-7,
dadurch gekennzeichnet, daß

die aktuelle Position der Haltevorrichtung von einer elektronischen Wegmeßeinrichtung erfaßt wird, und daß das Ausgangssignal der Wegmeßeinrichtung so aufbereitet wird, daß damit die Anzeigeeinrichtung beaufschlagbar ist.

9. Meßgerät nach einem der Ansprüche 2-8,
dadurch gekennzeichnet, daß

die Haltevorrichtung einen Hub von etwa 3 Millimeter bis etwa 8 Millimeter gegen einen als Schraubenfeder ausgebildeten Kraftgeber ausübt.

10. Meßgerät nach einem der Ansprüche 3-8,
dadurch gekennzeichnet, daß

die Haltevorrichtung einen Hub von etwa 3 Millimeter bis etwa 8 Millimeter gegen einen als Schraubenfeder ausgebildeten Kraftgeber ausübt, und daß der Endanschlag den Hub so begrenzt, daß die Federwindungen stets berührungsfrei bleiben.

11. Meßgerät nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, daß

die Schraubenfeder vorgespannt ist.

12. Meßgerät nach einem der Ansprüche 9 - 11,
dadurch gekennzeichnet, daß

die Haltevorrichtung zentrisch zum Auflagerahmen angeordnet ist und daß

die Schraubenfeder zentrisch zur Hubin i*t tell linie" sitzt, oder daß

mehrere Schraubenfedern symmetrisch zur Hubmittellinie an der Haltevorrichtung angreifen.