DE9305870U1 - Web tension sensor - Google Patents
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Description
M. Fttssel . P± pi - — Ing . . S<S3O Remecheid Eigenes AZi Iy-SB M. Fttssel . P± pi - — Ing . . S<S3O Remechei Own AZi Iy-SB
Die Erfindung betrifft einen Bahnzugsensor nach Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a web tension sensor according to the preamble of claim 1.
Ein derartiger Bahnzugsensor ist z. B. aus der DE OS 27 16 024 bekannt.Such a web tension sensor is known, for example, from DE OS 27 16 024.
Es kann davon ausgegangen werden, daß sich dieser Sensor in der Praxis sehr bewährt hat, wenn auch davon auszugehen ist, daß ihm als Meßprinzip lediglich ein einfacher Biegebalken zugrunde zu legen ist.It can be assumed that this sensor has proven itself in practice, even if it is assumed that it is based on a simple bending beam as the measuring principle.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Bahnzugsensor mit
scheibenförmigem Meßkörper zu schaffen, der bei neuem Meßprinzip und kompakter Bauweise die heutigen Anforderungen für On-Line
Meßaufgaben hinsichtlich Meßgenauigkeit, Toleranz und hoher Eigenfrequenz in empfindlichen Regelkreisen genügt.The object of the present invention is to create a web tension sensor with a disc-shaped measuring body which, with a new measuring principle and a compact design, meets today's requirements for on-line
Measuring tasks with regard to measurement accuracy, tolerance and high natural frequency in sensitive control loops.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Bahnzugsensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1.This object is achieved by a web tension sensor with the features of claim 1.
Aus der Erfindung ergibt sich der Vorteil, daß das zugrunde gelegte Meßprinzip die positiven Eigenschaften des Einfachbiegebalkens mit den anerkannt guten Eigenschaften des Doppelbiegebalkens in sich vereint. Dieser Vorteil ist darauf zurückzuführen, daß die gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 ausgebildeten Biegefedern eine Verformung erfahren, die durch Superposition der Verformung einer Einfachbiegefeder mit der Verformung des Doppelbiegebalkens entsteht.The invention provides the advantage that the underlying measuring principle combines the positive properties of the single bending beam with the recognized good properties of the double bending beam. This advantage is due to the fact that the bending springs designed according to the features of claim 1 experience a deformation that arises through the superposition of the deformation of a single bending spring with the deformation of the double bending beam.
Eigenes AZ Own AZ &zgr;&zgr;
Auf diese Weise wird ein Bahnzugsensor geschaffen, der eine Vielzahl von Optimierungsmöglichkeiten bietet, je nachdem, ob man den Eigenschaften eines Doppelbiegebalkens oder den Eigenschaften eines Einfachbiegebalkens Vorrang einräumt. Gleichermaßen können auch die jeweils positiven Eigenschaften der einzelnen Meßprinzipien zueinander optimiert werden.In this way, a web tension sensor is created that offers a variety of optimization options, depending on whether priority is given to the properties of a double bending beam or the properties of a single bending beam. Likewise, the positive properties of the individual measuring principles can also be optimized in relation to one another.
Die Merkmale des Anspruchs 2 ermöglichen eine extrem kompakte Bauweise, die sich leicht innerhalb eines Stehlagers, einer Meßdose oder dergleichen unterbringen läßt.The features of claim 2 enable an extremely compact design that can easily be accommodated within a pillow block bearing, a load cell or the like.
Die Merkmale des Anspruchs 3 bieten Vorteile bei der Serienfertigung. Der scheibenförmige Meßkörper kann, mit diesen Merkmalen versehen, in großer Stückzahl auf programmierbaren Werkzeugma— schinen hergestellt werden.The features of claim 3 offer advantages in series production. The disk-shaped measuring body, provided with these features, can be manufactured in large quantities on programmable machine tools.
Bezüglich der Abflachung bieten sich zwei Möglichkeiten an. Gemäß Anspruch 4 kann die Abflachung durch eine sekantial verlaufende Ausnehmung aus dem scheibenförmigen Meßkörper hergestellt werden.There are two options for the flattening. According to claim 4, the flattening can be produced by a secantial recess in the disk-shaped measuring body.
Die Ausführungsform gemäß Anspruch 5 ermöglicht hingegen eine weiter vereinfachte Herstellung. In diesem Fall wird die sekantiale Abflachung durch Abtrennen eines Sekantialbereichs vom Meßkörper erzeugt.The embodiment according to claim 5, however, enables a further simplified production. In this case, the secantial flattening is produced by separating a secantial region from the measuring body.
Die Weiterbildung nach Anspruch 6 bietet den Vorteil, daß im Bereich der Biegefedern gezielt jeweils zwei weniger steife Biegezonen entstehen, sodaß in diesem Fall davon auszugehen ist, daß die Biegefedern von ihren Eigenschaften her mehr die positiven Eigenschaften des Doppelbiegebalkens erfüllen. Zwischen jeweils zwei weniger biegesteifen Zonen entsteht mit diesen Maßnahmen ein Bereich sehr viel höherer Biegesteifigkeit. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Eigenfrequenz aus.The development according to claim 6 offers the advantage that two less rigid bending zones are deliberately created in the area of the bending springs, so that in this case it can be assumed that the bending springs have more of the positive properties of the double bending beam. Between each two less rigid zones, these measures create an area of much higher bending rigidity. This has a beneficial effect on the natural frequency.
Zur Vermeidung von Spannungskonzentrationen bietet es sich an, von den Merkmalen des Anspruchs 7 Gebrauch zu machen.In order to avoid stress concentrations, it is advisable to make use of the features of claim 7.
AZs X/55AZsX/55
Die Wegmessung erfolgt grundsätzlich an den bezüglich des Maschinengestells bewegbaren Teilen des Bahnzugsensors.The path measurement is generally carried out on the parts of the web tension sensor that are movable relative to the machine frame.
Hierzu können z. B. alle, an sich bekannten, berührungslosen Meßverfahren Anwendung finden. Besonders kostengünstig hat es sich erwiesen, wenn man Meßwertaufnehmer (Dehnungsmeßstreifen = DMS) verwendet. In diesem Fall bietet es sich an, die DMS gemäß den Merkmalen des Anspruchs 8 zu verwenden.For this purpose, for example, all known non-contact measuring methods can be used. It has proven to be particularly cost-effective if measuring sensors (strain gauges = DMS) are used. In this case, it is advisable to use the DMS according to the features of claim 8.
Dies gilt sinngemäß auch für den Fall, daß jede Biegefeder gemäß den Merkmalen des Anspruchs 6 durch Bohrungen mit einem Verbindungsschlitz gebildet wird.This also applies analogously in the case that each bending spring according to the features of claim 6 is formed by bores with a connecting slot.
Die Weiterbildung nach Anspruch 10 bietet den Vorteil einer einfachen Radialbefestigung in einem, den Meßkörper umgebenden staubdichten Gehäuse, welches seinerseits am Maschinengestell angeschlagen wird.The further development according to claim 10 offers the advantage of a simple radial fastening in a dust-tight housing surrounding the measuring body, which in turn is attached to the machine frame.
Die Weiterbildung nach Anspruch 11 kann Vorteile bringen, wenn man berücksichtigt, daß die Biegefedern mit ihren äußeren Enden eine gewisse sekantiale Beweglichkeit haben müssen, welche der Vermeidung von nichtlinearen Spannungen dienen kann.The further development according to claim 11 can bring advantages if one takes into account that the bending springs with their outer ends must have a certain secantial mobility, which can serve to avoid non-linear stresses.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.In the following, the invention is explained in more detail using exemplary embodiments.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der ErfindungFig. 1 a first embodiment of the invention
Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 2 shows another embodiment of the invention.
Sofern im folgenden nichts anderes gesagt ist, gilt die folgende Beschreibung stets für alle Figuren.Unless otherwise stated below, the following description always applies to all figures.
Die Figuren zeigen einen Bahnzugsensor 1 zur Messung der resultierenden Kraft F eines über eine drehbar gelagerte Walze geführ-The figures show a web tension sensor 1 for measuring the resulting force F of a web guided over a rotatably mounted roller.
ten Guts. In den gezeigten Ausführungsbeispielen würde die Walze senkrecht zur Papierebene stehen, und innerhalb eines Lagers gelagert sein, welches in dem als inneren Kreis gezeichneten Lagersitz des Bahnzugsensors angebracht ist. Dies ist jedoch allgemein bekannt, und es wird für alle nicht gezeigten Details im vollen Umfang auf den Stand der Technik bezug genommen.ten Gut. In the embodiments shown, the roller would be perpendicular to the paper plane and would be mounted within a bearing, which is mounted in the bearing seat of the web tension sensor, which is drawn as an inner circle. However, this is generally known, and for all details not shown, reference is made in full to the prior art.
Zur Messung der resultierenden Kraft F dient ein scheibenförmiger Meßkörper 2, an welchem die Walze, wie bereits erwähnt, ortsfest gelagert ist. Der scheibenförmige Meßkörper 2 ist mit einer äußeren Befestigungszone 3 starr am Maschinengestell 4 angeschlagen. Hierfür dient ein nicht näher bezeichnetes Gehäuse, welches mit Hilfe von drei zentrisch zur Drehachse sitzenden Befestigungsschrauben in ansich bekannter Weise mit dem Maschinengestell verbunden wird.A disk-shaped measuring body 2 is used to measure the resulting force F, on which the roller is fixedly mounted, as already mentioned. The disk-shaped measuring body 2 is rigidly attached to the machine frame 4 with an outer fastening zone 3. A housing (not specified in more detail) is used for this purpose, which is connected to the machine frame in a known manner using three fastening screws located centrally to the axis of rotation.
Der scheibenförmige Meßkörper 2 weist einen innenliegenden Lageraufnahmering 5 auf, der in seiner Meßrichtung 6 in federnder Weise mit der Befestigungszone 3 verbunden ist. In Folge der federnden Befestigung des Lageraufnahmerings 5 kann die durch die resultierende Kraft F erzeugt Auslenkung des Lageraufnahmerings 5 erfaßt und ausgewertet werden.The disk-shaped measuring body 2 has an internal bearing support ring 5 which is connected to the fastening zone 3 in a resilient manner in its measuring direction 6. As a result of the resilient fastening of the bearing support ring 5, the deflection of the bearing support ring 5 generated by the resulting force F can be recorded and evaluated.
Im vorliegenden Fall liegt die Meßrichtung 6 exakt parallel zur Richtung der resultierenden Kraft F. Es sind jedoch auch Anwendungsfälle denkbar, in denen zwischen der resultierenden Kraft F und der Meßrichtung ein Winkel besteht, der größer ist als NULL und kleiner als 90 Grad.In the present case, the measuring direction 6 is exactly parallel to the direction of the resulting force F. However, applications are also conceivable in which there is an angle between the resulting force F and the measuring direction that is greater than ZERO and less than 90 degrees.
Die federnde Befestigung des Lageraufnahmerings 5 an der Befestigungszone 3 wird nun erfindungsgemäß über einen zur Meßrichtung 6 senkrechten und erheblich biegesteifen Radialsteg 7 erreicht, welcher lagerauswärtsseitig 8 über zwei im wesentlichen parallel zur Meßrichtung liegende und bezüglich der normal zur Meßrichtung liegenden Axialebene (9) symmetrisch auseinanderstrebende Biegefedern (10.1, 10.2) verbunden ist. Hierzu sind die Biegefedern 10.1, 10.2 mit ihren voneinander abgewandten Enden 11.1 an derThe resilient fastening of the bearing support ring 5 to the fastening zone 3 is now achieved according to the invention via a radial web 7 that is perpendicular to the measuring direction 6 and is considerably rigid, which is connected on the outside of the bearing 8 via two bending springs (10.1, 10.2) that are essentially parallel to the measuring direction and symmetrically diverging with respect to the axial plane (9) that is normal to the measuring direction. For this purpose, the bending springs 10.1, 10.2 are attached with their ends 11.1 facing away from each other to the
AZ; 3-/ 5 SAZ; 3-/ 5 S
Befestigungszone 3 und mit ihren einander zugewandten Enden 11.2 am Radialsteg 7 eingespannt. Im vorliegenden Fall wird die Einspannung durch eine einstückige Bauweise realisiert. Hierauf wird noch eingegangen. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, den erfindungsgemäßen Bahnzugsensor auch aus mehreren Bauteilen aufzubauen, die im Sinn einer Einspannung miteinander zu verbinden sind.Fastening zone 3 and with their mutually facing ends 11.2 clamped to the radial web 7. In the present case, the clamping is realized by a one-piece construction. This will be discussed later. However, it is also possible to construct the web tension sensor according to the invention from several components that are to be connected to one another in the sense of a clamping.
Eine Besonderheit der gezeigten Ausführungsbeispiele besteht darin, daß der Meßkörper 2 eine im wesentlichen parallel zur Meßrichtung 6 liegende Abflachung hat, und daß der Lageraufnahmering 5 von der Befestigungszone 3 durch einen _j C- förmigen Schlitz 13 getrennt ist, wobei die Schenkel 13.1, 13.2 des Schlitzes im wesentlichen parallel und mit geringem Abstand zur Abflachung liegen. Für die erfindungsgemäße Abflachung des Schlitzes kommt es dabei nicht auf die exakte Einhaltung der griechischen Schreibweise des OMEGA an, solange der Grundgedanke der Erfindung nicht verlassen wird, daß die Biegefedern sekantial voneinander wegstreben und mit ihren voneinander abgewandten Enden an der Befestigungszone sitzen und mit ihren einander zugewandten Enden am Radialsteg.A special feature of the embodiments shown is that the measuring body 2 has a flattened area lying essentially parallel to the measuring direction 6, and that the bearing support ring 5 is separated from the fastening zone 3 by a C- shaped slot 13, the legs 13.1, 13.2 of the slot lying essentially parallel and at a small distance from the flattened area. For the flattening of the slot according to the invention, it is not important to adhere exactly to the Greek spelling of OMEGA, as long as the basic idea of the invention is not abandoned, that the bending springs extend secantally away from each other and sit with their ends facing away from each other on the fastening zone and with their ends facing each other on the radial web.
Weiterhin ist es eine Besonderheit dieser Ausführungsbeispiele, daß der scheibenförmige Meßkörper einstückig ist, und daß der Schlitz aus dem Material herausgearbeitet ist. Strebt man geringe Schlitzabmessungen an, so bietet es sich an, hierfür eine Drahterodiermaschine anzuwenden, die vorzugsweise programmierbar ist.Furthermore, a special feature of these embodiments is that the disk-shaped measuring body is made in one piece and that the slot is machined out of the material. If you want small slot dimensions, it is advisable to use a wire EDM machine, which is preferably programmable.
In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind die Schlitzabmessungen übertrieben dargestellt; dies zur besseren Übersichtlichkeit. In Wirklichkeit betragen die Schlitzabmessungen Bruchteile eines Millimeters.In the examples shown, the slot dimensions are exaggerated for the sake of clarity. In reality, the slot dimensions are fractions of a millimeter.
Wie Figur 2 ergänzend zeigt, können die Schenkel des OMEGA jeweils aus zwei derart mit Abstand zueinander angeordneten und durch einen Schlitz verbundenen Bohrungen 14 bestehen, daß die Biegefedern 10.1, 10.2 im Bereich der Bohrungen 14 eine wesentlich gerin-As Figure 2 additionally shows, the legs of the OMEGA can each consist of two holes 14 arranged at a distance from one another and connected by a slot in such a way that the bending springs 10.1, 10.2 in the area of the holes 14 have a significantly lower
gere Biegesteifigkeit aufweisen als in dem dazwischenliegenden Schlitz. Dies wird dadurch erreicht, daß die Bohrungen so angeordnet sind, daß im Bereich der Bohrungen verbleibende Wandstärken in den Biegefedern entstehen, die erheblich geringer sind als die Wandstärken im Bereich zwischen den Bohrungen. Auf diese Weise läßt sich eine gezielte Verformung erreichen, die im wesentlichen auf den geschwächten Bereich konzentriert ist, während im dazwischenliegenden und biegesteiferen Bereich die Verformung gering bleibt.have less bending stiffness than in the slot in between. This is achieved by arranging the holes in such a way that the remaining wall thicknesses in the bending springs in the area of the holes are considerably less than the wall thicknesses in the area between the holes. In this way, a targeted deformation can be achieved that is essentially concentrated on the weakened area, while the deformation in the area in between and with greater bending stiffness remains low.
Darüber hinaus zeigt Figur 1, daß die Enden der Schenkel als kerbspannungsvermindernde Entlastungsbohrungen 15 ausgeführt sind. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, daß eine Spannungskonzentration in den Endbereichen des Schlitzes unterbleibt, sodaß die Meßwertaufnehmer 16 relativ weit außen an den Biegefedern angebracht werden können.In addition, Figure 1 shows that the ends of the legs are designed as stress-reducing relief holes 15. This has the advantage that stress concentration in the end areas of the slot is avoided, so that the measuring sensors 16 can be attached relatively far out on the bending springs.
Hierzu bietet es sich an, daß die Meßwertaufnehmer 16 auf der Abflachung 12 oder im Fall der Figur 2 in den Bereichen der geringeren Biegesteifigkeiten und vorzugsweise auf der Seite der Biegefedern, wo die Abflachung ist, angebracht sind.For this purpose, it is advisable to mount the transducers 16 on the flattened portion 12 or, in the case of Figure 2, in the areas of lower bending stiffness and preferably on the side of the bending springs where the flattened portion is.
Weiterhin zeigen die Figuren, daß die Befestigungszone 3 im wesentlichen in derjenigen Halbdiametralebene 17 liegt, welche bezüglich des durch die Meßrichtung vorgegebenen Durchmessers dem Radialsteg 7 gegenüberliegt.Furthermore, the figures show that the fastening zone 3 lies essentially in the semi-diametrical plane 17 which lies opposite the radial web 7 with respect to the diameter specified by the measuring direction.
Für diesen Fall kann es sich anbieten, in derjenigen Halbdiametralzone, in welcher der Radialsteg angeordnet ist, ein radiales Bewegungsspiel 18 vorzusehen, welches die Enden der Biegefedern gegenüber dem Maschinengestell 4 aufweisen.In this case, it may be advisable to provide a radial play 18 in the semi-diametrical zone in which the radial web is arranged, which the ends of the spiral springs have in relation to the machine frame 4.
Die gezeigten Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Erläuterung der Erfindung und sollen nicht zur Einschränkung der Erfindung auf diese Bauformen in den gezeigten Kombinationen herangezogen werden.The embodiments shown serve only to explain the invention and should not be used to limit the invention to these designs in the combinations shown.
Eigenes AZ Own AZ &zgr;&zgr;
Claims (11)
dadurch gekennzeichnet, daß 2. Web tension sensor according to claim 1,
characterized in that
dadurch gekennzeichnet, daß 3. Web tension sensor according to claim 2,
characterized in that
dadurch gekennzeichnet, daß 4. Web tension sensor according to claim 2 or 3,
characterized in that
dadurch gekennzeichnet, daß 5. Web tension sensor according to claim 2 or 3,
characterized in that
dadurch gekennzeichnet, daß 6. Web tension sensor according to one of claims 2-5,
characterized in that
dadurch gekennzeichnetr daß 7. Web tension sensor according to claim 2 - 6,
characterized in that
dadurch gekennzeichnet, daß 11. Web tension sensor according to claim 10,
characterized in that
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9305870U DE9305870U1 (en) | 1993-04-20 | 1993-04-20 | Web tension sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9305870U DE9305870U1 (en) | 1993-04-20 | 1993-04-20 | Web tension sensor |
Publications (1)
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|---|---|
| DE9305870U1 true DE9305870U1 (en) | 1993-06-09 |
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE9305870U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1873099A1 (en) * | 2006-06-29 | 2008-01-02 | Applied Materials GmbH & Co. KG | Roller for guiding and transversally stretching web material |
-
1993
- 1993-04-20 DE DE9305870U patent/DE9305870U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1873099A1 (en) * | 2006-06-29 | 2008-01-02 | Applied Materials GmbH & Co. KG | Roller for guiding and transversally stretching web material |
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