WO2002088013A1 - Thread tension measuring device based on a photoelastic measuring principle - Google Patents

Thread tension measuring device based on a photoelastic measuring principle Download PDF

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WO2002088013A1
WO2002088013A1 PCT/EP2002/003691 EP0203691W WO02088013A1 WO 2002088013 A1 WO2002088013 A1 WO 2002088013A1 EP 0203691 W EP0203691 W EP 0203691W WO 02088013 A1 WO02088013 A1 WO 02088013A1
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WO
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thread
plate
thread tension
photo
tension meter
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Application number
PCT/EP2002/003691
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Stefano Dr.-Ing. Lamprillo
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Iropa Ag
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    • B65H2701/31Textiles threads or artificial strands of filaments

Definitions

  • the invention relates to a thread tension meter according to the preamble of claim 1.
  • Thread tension meters have to provide precise information on the thread tension when the thread is stationary or running from the very small load of the thread deflected at the deflector. From the deformation resulting from the small load of the thread, the thread tension in a thread processing system, e.g. a weaving machine with weft thread delivery devices, despite work-related vibrations and with the thread running, varying frictional influences can be determined accurately.
  • thread tension meters have been developed for this purpose, which work with strain measuring elements or piezoelectric elements, which are analyzed by the evaluation circuit. In order to ensure a clear measurement of the thread tension within a large measuring range and in spite of the influences originating from the thread and the external influences, a high level of electronic and technical equipment is required.
  • the known thread tension meters are expensive and sensitive devices, which are usually installed in large numbers in thread processing systems.
  • strain gauges or piezoelectric elements the phenomenon is used that their materials change their electrical properties under a mechanical load and, via the changes, allow conclusions to be drawn about the load causing the mechanical stress states. For example, the internal electrical resistance or a deformation-induced electrical voltage varies. To derive reasonably usable useful signals, however, high electronic expenditure is necessary.
  • the invention has for its object to provide a structurally simple and reliable, inexpensive to manufacture thread tension meter of another type, which has a large measuring range and can be derived with moderate electronic effort clear output signals.
  • the object is achieved with the features of claim 1.
  • the phenomenon of birefringence of a photo-elastic, deformable element is used to measure the thread tension in a departure from the conventional principle of directly measuring and evaluating the elastic deformation in the transducer device electronically. From the deformation of the photoelastic element, scanning is carried out optoelectronically with polarized light via the change in the refractive behavior on the basis of the intensity of the emerging light, which changes with a change in the internal stress state in the photoelastic element.
  • the photo-elastic element consists of a dielectric material that is transparent and usually at least largely isotropic. This material becomes anisotropic as soon as it is subjected to a mechanical stress condition.
  • the anisotropy induced thereby results in different refractive indices for different lightwave polarization directions with reference to the main stresses inside the element.
  • the voltage condition can be detected via the intensity of the emerging light.
  • An approximately perpendicularly incident light wavefront of polarized light is divided into two waves which propagate at two different speeds in the interior of the element, since there are different refractive indices along the main axes in the element. This results in a phase difference in the emerging light; the element acts like a uniaxial crystal, in which the intensity of the emerging light follows an analytical equation that can be easily derived.
  • the stress conditions in the photo-elastic element can easily be sensed by means of the emerging light by means of its isochromate. Practically over the entire extent of the element, the special arrangement leads to an almost constant phase offset or phase difference, as a result of which the two continuous light waves influence one another.
  • the instantaneous tension conditions in the photo-elastic element can be assessed with little electronic effort within a wide measuring range.
  • the thread tension can be derived precisely from this.
  • the output characteristic is not linear, but square in the first approximation. However, the thread tension can be measured with high precision using suitable, known linearization methods.
  • the thread tension indirectly via the internal tension condition of the elastic element determined by optoelectronic means determined using the effect of photo elasticity or birefringence and supported by the geometric conditions, strong and meaningful useful signals for measuring the thread tension can be achieved. This is done with moderate electronic effort.
  • the mechanical construction of the thread tension meter is simple.
  • the thread tension meter can be produced inexpensively, is insensitive, compact and therefore optimal to install in thread processing systems.
  • the phenomenon of photoelastic material is used, which changes its optical properties under internal tension states caused by the mechanical load of the thread tension and thus enables conclusions to be drawn about the extent of the load and the thread tension.
  • photoelastic material changes its refractive behavior or the ratio between applied and transmitted light with the load when illuminated or fluorinated, for example with polarized light, whereby the geometry of the photoelastic element is also used to derive strong and meaningful output signals within a wide measuring range , Since the output signal varies widely and meaningfully within a wide range and there is a clear relationship between the change in the mechanical stress state and the change in the optical properties, the electronic effort required to evaluate the output signal remains low.
  • the thread tension meter can be designed inexpensively, simply and compactly, the use of the medium light being extremely advantageous for the precise measurement of forces as low as result from the thread tension of a thin thread.
  • the photo-elastic element as the main active component of the thread tension meter is only scanned contact-free by the light, which simplifies the construction, since no direct electrical tap is required on the photo-elastic element.
  • the thread deflector is expediently supported in the bearing directly by means of the photoelastic element, so that any force resulting from the thread tension is introduced into the photo-elastic element and induces a mechanical stress state in it, which varies strictly depending on the load and can be scanned with light insensitive to interference.
  • a photo-elastic element in plate form is favorable, from which the thread deflector protrudes on one side and thereby has a thread contact area which is spaced from the nearest plate surface by a torsion lever arm.
  • the photoelastic element is primarily subjected to torsion with shear loads, possibly in connection with a bend, since the photoelastic element is particularly sensitive to torsion.
  • the optical axis of the optoelectronic scanning device passes through the plate transversely to the course of the plate, preferably approximately perpendicular to the plate surfaces, so that critical light collimation within an excessively long light path in the photo-elastic element is avoided.
  • the stored mass of the photo-elastic element is only a minimum, so that, especially for use in thread tension measurement, a favorable natural resonance frequency, for example in the order of magnitude of about 1 kHz, with good direct response is achieved.
  • a strip-shaped plate is very practical, which is fixed in the storage at opposite longitudinal ends, the plate width being a multiple of the plate thickness.
  • the optical axis of the optoelectronic scanning device passes through the strip-shaped plate perpendicular to the main plane of the plate and at a distance from the thread deflector and a clamped longitudinal end, i.e. in a range in which the mechanical torsional stress in the photo-elastic element is almost homogeneous, which simplifies the positioning of the optical axis of the optoelectronic scanning device.
  • the photo-elastic element could be a plate clamped on one side, which is contacted at a distance from that in the area of attachment directly from the thread and thus forms the thread deflector itself, or carries a thread guide for contact with the thread.
  • the plate is essentially subjected to bending under the load from the thread tension.
  • Isotropic or quasi-isotropic plastic or isotropic optical glass is particularly suitable as the material for the photo-elastic element.
  • Plastic or optical glass with a reasonably defined, preferably production-related, optical light transmission axis is also suitable for use in the thread tension meter. Such materials are usually isotropic and become anisotropic in a mechanical stress state.
  • a photo-elastic plastic such as polycarbonate, which is commercially available with the desired material specifications, is particularly useful.
  • the induced anisotropy results in different refractive indices for different light polarization directions with respect to the main stresses inside the photoelastic element.
  • the voltage condition can be detected by measuring the intensity of the emerging light, the photoelastic element being placed between two linear polarization elements with crossing polarization axes.
  • the free-running cut edges should be ground on a plate cut out of a plastic film in order to eliminate "frozen" tension , The plate is cut to size and then, at least in the exposed cut edges, brought to the necessary plate width by grinding in order to minimize undesirable influences on the measurement accuracy.
  • the photo-elastic element should have an opaque cover outside the passage area of the optical axis of the optoelectronic scanning device, e.g. a paint job.
  • the light source should emit at least quasi-monochromatic light.
  • a first polarizing element between the light source and the photo-elastic element only linearly polarizes the light that strikes the photo-elastic element.
  • a second polarizing element is placed on the opposite side. is offset by a predetermined angle, for example 90%, above the polarization axis of the first polarizing element.
  • the receiver is positioned behind it.
  • a positioning is determined in which minimal light transmission occurs without loading the photo-elastic element or with a minimal loading, while the light transmission within a wide scanning range applied load and increasing thread tension increases legally up to a maximum.
  • a red light LED is expedient as the light source, while the receiver can be a photo element such as a photo transistor.
  • the output characteristic is not linear, but in a first approximation it is square, i.e. the intensity of the light emerging from the second polarizing element follows an analytical expression that can be easily derived. For example, the intensity of the emerging light is proportional to the squared value of the torque applied by the load, so that the thread tension is determined directly via the constant torsion arm of the load.
  • the thread deflector is expediently a ceramic rod or ceramic tube, preferably with a round cross section, which is fixed to the plate with a holder and extends approximately perpendicular to the plate surface. Ceramic material has good wear resistance against the abrasion of the thread, is light, insensitive to temperature and damping.
  • the plate is fixed upright between two bearing blocks so that it covers the space between the bearing blocks. bridged.
  • a bearing block contains the first and second plate-shaped polarizing elements facing the two plate surfaces, the rotational position of which is expediently adjustable.
  • the light source and the receiver which are also housed in this pedestal, define the optical axis of the optoelectronic scanning device, which penetrates the plate perpendicular to the plate surface, at a distance from the point at which the thread deflector out of the load a torsion in of the plate, and also at a distance from the area of definition of the plate.
  • a bridge-shaped holder with thread guides is also arranged on the base body, which fixes the thread path through the thread tension meter with the thread deflector. If necessary, an additional thread guide is placed in the immediate vicinity of the thread deflector so that the thread acts on the thread deflector at a constant distance from the plate, even if the distances to the thread guides in the thread running direction are chosen to be relatively large. A small deflection angle of the thread is sufficient, which minimizes its mechanical load (friction, diffraction).
  • 1 is a schematic perspective view of a thread tension meter
  • Fig. 2 is a schematic representation of the thread tension meter of Fig. 1, and
  • Fig. 3 schematically shows a modified embodiment of a thread tension meter.
  • a thread tension meter M in FIG. 1 is provided for use on thread processing systems to measure the tension in a running or resting thread F. to measure or to provide an output signal representing the thread tension, possibly for controlling at least one assigned component such as a controllable thread brake (not shown).
  • a typical place of use for the thread tension meter M is the thread path between a thread delivery device and a weaving machine.
  • the thread tension meter M has a base body 1 and a bridge-like holder 2 for two aligned thread guides 3, which define a predetermined, straight thread path through the thread tension meter M.
  • the thread F is deflected at a deflector D, in the embodiment shown on a rod or tube 12, for example made of ceramic material and with a round cross section.
  • the thread F rests on the thread deflector D in a predetermined contact area 14, in which the thread F can be held by a further thread guide, not shown.
  • an optoelectronic scanning device A is arranged, consisting of a light source LS, for example a red light LED 12, a first polarizing element Pj in the form of a square or round plate which can be rotated in the bearing block 5; a second polarizing element Po, located at a distance from one another, likewise in the form of a square or round plate, which can be arranged so as to be rotatably adjustable, and a receiver R, for example a photo element or phototransistor 13 , which provides a signal i.
  • a light source LS for example a red light LED 12
  • a first polarizing element Pj in the form of a square or round plate which can be rotated in the bearing block 5
  • a second polarizing element Po located at a distance from one another, likewise in the form of a square or round plate, which can be arranged so as to be rotatably adjustable
  • a receiver R for example a photo element or phototransistor 13 , which provides a signal
  • a photoelastic element E for example in the form of an elongated, thin plate S, is clamped with a longitudinal end in a fixing area 7 in the bearing block 7 and, for example, as here also with the other longitudinal end in a fixing area 8 in the bearing block 5.
  • the plate S extends upright here between the fixing areas 7 and 8.
  • the plate S has mutually parallel plate surfaces 9 and also mutually parallel plate edge surfaces 10.
  • the thread deflector D is fixed with a holder 11 in a motion-transmitting manner.
  • the plate S consists for example of dielectric, transparent, normally at least quasi-isotropic material such as optical glass or plastic (amorphous organic glass, or plastic with a cubic crystal lattice) and becomes anisotropic in the case of an internal torsional stress condition.
  • the anisotropy results in different refractive indices for different lightwave polarization directions with respect to the main stresses in the interior of the photoelastic element.
  • the photoelastic element E is arranged between two linear polarizing elements Pj, P ⁇ , such that the optical axis of the optoelectronic scanning device A is at a distance from the fixing area 8 and from the holder 11 and approximately is directed perpendicular to the plate surfaces 9 through the plate S, then the voltage condition can be detected by measuring the intensity of the light emerging from the illuminated plate.
  • the polarizing elements are arranged so that their polarization axes cross each other.
  • the light intensity is at least approximately proportional to the squared value of the applied torque, which causes the torsional stress, resulting from the load K and the torsion arm of the thread contact area 14 to the plate S.
  • a polycarbonate for example known with the trade name optical LE-XAN, can be used as the plate with a thickness of, for example, 1 to 2 mm.
  • the polarizing elements Pi, Po are so-called polaroids.
  • the light source LS generates, for example, a quasi-monochromatic light.
  • Sheet polycarbonate is usually not isotropic. Due to the manufacturing process, however, it can have an optical light transmission factor, even if it is not under mechanical tension.
  • the two polarizing elements can be used to find two orthogonal positions with which the light extinction between the polarizing elements is almost perfect, for example better than 0.1%. Since the photoelastic element can only be twisted, it works with low sensitivity to vibrations.
  • the behavior under pure torsional stress is explained with reference to FIG. 2.
  • the plate S for example made of polycarbonate, has a width h, a length I and a thickness b. It is defined at the left end in definition area 7.
  • a torque T is applied to the other end.
  • a uniform stress status appears in the plate S as a stress tensor. This modifies the dielectric tensor so that the plate S has an anisotropic behavior.
  • the main voltages lie on the XY plane, so that their direction is never parallel to the axes of the two polarizing elements Pj, P 0 , the axes of which are mainly oriented in the X direction.
  • Each light wave front perpendicular to the plate S is divided into two waves which propagate in the plate S at two different speeds, as a result of the different refractive indices along two main axes. This results in a phase difference, with the chosen arrangement resulting in a constant phase delay over almost the entire plate extension, at least as far as the isochromates of light are concerned.
  • the light emerging from the second polarizing element P 0 follows an analytical equation that can be easily derived.
  • the polycarbonate plate has, for example, a length of 50 mm, a width of 20 mm and a thickness of 2 mm and can be reliably scanned with the optoelectronic scanning device A to derive a meaningful output signal, in particular by applying a torsional tension to measure the thread tension to be able to.
  • the photoelastic element E is again a plate S with mutually parallel plate surfaces 9 and plate edge surfaces 10.
  • the plate is cut out of a polycarbonate film parallel to its main direction, this main direction should coincide with de main dimension of the film.
  • the plate is cut out with a larger width than required.
  • the correct dimension is produced by grinding at least the longitudinal cut edges in order to eliminate frozen or internal stress states from the production and / or the cutting of the plate.
  • the surfaces of the plate that are not used are expediently provided with opaque shielding, e.g. with a paint application C in Fig. 1st
  • the plate S is clamped on one side only in the bearing block 4 in the fixing area 7. It cantilevers with the other end.
  • the sheet S can serve directly as the thread-deflector D by the thread F is diverted directly from the ⁇ plate and in the contact region 14 to the load K dispense.
  • the optoelectronic scanning device A is arranged between the fixing region 7 and the contact region 14 in such a way that its optical axis passes through the plate approximately perpendicular to the plate surfaces 9 and at a distance from the longitudinal edges.
  • a thread guide 15 is fixed at the free end of the plate S directly or with a holder 16, which forms the contact area 14 for the thread F.
  • the plate is mainly subjected to bending, so that with the optoelectronic scanning device A, the inner bending Tensions are detected and the thread tension is deduced from the bending tension conditions by varying the intensity of the emerging light.
  • the scanning principle can also be described with the birefringence phenomenon.
  • the evaluation circuit is relatively simple. It also serves to activate the light source LS and to polarize the photo element, for example a phototransistor 13.
  • the output signal is read off, for example, via an approximately 10 K-ohm load resistor, in connection with a 10 nF parallel filter capacitor, and can be connected directly to an oscilloscope managed, without further reinforcement or conditioning.
  • the visual representation is carried out using 16 average patterns, for example.
  • the connecting lines to the evaluation circuit, and then further, should expediently be well shielded in order to superimpose as little noise as possible on the thread tension signal.
  • the thread tension meter Due to the pure torsional tension in the photo-elastic element, the thread tension meter is relatively insensitive to vibrations which are oriented differently, as is usually the case in thread processing systems, e.g. on a weaving machine are inevitable.
  • the thread tension meter M is compact, structurally simple and consists of a few and inexpensive parts. It is reliable and can be used universally.

Abstract

The invention relates to a device (M) for measuring the tension of a thread deflected on a stationary deflector (D). An evaluating circuit (6) produces output signals (i) corresponding to the load (K) associated to the thread tension (t), and at least one transducer system (E) is placed in the load transmission path. According to the invention, said transducer system (E) comprises a transparent photoelastic element (S) which is housed in such a way as to be elastically deformable, as well as an optoelectronic scanning system (A) connected to the evaluating circuit (6) for evaluating at least one optical characteristic of the photoelastic element (S) which varies as a function of the load.

Description

FADENSPANNUNGSMESSER, BASIEREND AUF EINEM FOTOLASTISCHEN MESSPRINZIP THREAD TENSION GAUGE BASED ON A PHOTOLASTIC MEASUREMENT PRINCIPLE
Die Erfindung betrifft einen Fadenspannungsmesser gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a thread tension meter according to the preamble of claim 1.
Fadenspannungsmesser haben bei ruhendem oder laufendem Faden aus der sehr kleinen Last des am Deflektor umgelenkten Fadens präzise Angaben zur Fadenspannung zu liefern. Aus der von der kleinen Last des Fadens resultierenden Deformation muss die Fadenspannung in einem fadenverarbeitenden System, z.B. einer Webmaschine mit Schuss-Fadenliefergeräten, trotz arbeitsbedingter Vibrationen und bei laufendem Faden variierender Reibungseinflüsse sauber ermittelt werden. In der Praxis wurden für diesen Zweck Fadenspannungsmesser entwickelt, die mit Dehnungsmesselementen oder piezoelektrischen Elementen arbeiten, die von der Auswerteschaltung analysiert werden. Um hierbei eine klare Messung der Fadenspannung innerhalb eines großen Messbereiches und trotz der vom Faden stammenden und der äußeren Einflüsse sicherzustellen, ist ein hoher elektronischer und vorrichtungstechnischer Aufwand erforderlich. Die bekannten Fadenspannungsmesser sind teure und empfindliche Geräte, die in fadenverarbeitenden Systemen meist in großer Anzahl installiert sind. Bei Dehnungsmessstreifen oder piezoelektrischen Elementen wird das Phänomen genutzt, dass deren Materialien unter einer mechanischen Last ihre elektrischen Eigenschaften verändern und über die Veränderungen Rückschlüsse auf die mechanische Spannungszustände bewirkenden Last ermöglichen. Beispielsweise variiert der elektrische Innenwiderstand oder eine verformungsbedingt abgegebene e- lektrische Spannung. Zum Ableiten einigermaßen brauchbarer Nutzsignale ist jedoch hoher elektronischer Aufwand notwendig.Thread tension meters have to provide precise information on the thread tension when the thread is stationary or running from the very small load of the thread deflected at the deflector. From the deformation resulting from the small load of the thread, the thread tension in a thread processing system, e.g. a weaving machine with weft thread delivery devices, despite work-related vibrations and with the thread running, varying frictional influences can be determined accurately. In practice, thread tension meters have been developed for this purpose, which work with strain measuring elements or piezoelectric elements, which are analyzed by the evaluation circuit. In order to ensure a clear measurement of the thread tension within a large measuring range and in spite of the influences originating from the thread and the external influences, a high level of electronic and technical equipment is required. The known thread tension meters are expensive and sensitive devices, which are usually installed in large numbers in thread processing systems. In the case of strain gauges or piezoelectric elements, the phenomenon is used that their materials change their electrical properties under a mechanical load and, via the changes, allow conclusions to be drawn about the load causing the mechanical stress states. For example, the internal electrical resistance or a deformation-induced electrical voltage varies. To derive reasonably usable useful signals, however, high electronic expenditure is necessary.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen baulich einfachen und funktionssicheren, kostengünstig herstellbaren Fadenspannungsmesser einer anderen Art zu schaffen, der einen großen Messbereich hat und mit moderatem elektronischem Aufwand klare Ausgangssignaϊe ableiten lässt.The invention has for its object to provide a structurally simple and reliable, inexpensive to manufacture thread tension meter of another type, which has a large measuring range and can be derived with moderate electronic effort clear output signals.
Die gestellte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. In Abkehr vom konventionellen Prinzip, die elastische Deformation in der Transducer- einrichtung direkt auf elektronischem Weg abzugreifen und auszuwerten, wird das Phänomen der Doppelbrechung eines fotoelastischen, deformierbaren Elements zum Messen der Fadenspannung eingesetzt. Aus der Deformation des fotoelastischen E- lementes wird auf optoelektronischem Weg mit polarisiertem Licht über die Änderung des Brechungsverhaltens anhand der Intensität des austretenden Lichts abgetastet, die sich mit einer Änderung des inneren Spannungszustandes im fotoelastischen E- lement ändert. Das fotoelastische Element besteht aus einem dielektrischen Material, das transparent und normalerweise zumindest weitestgehend isotrop ist. Dieses Material wird anisotrop, sobald es einer mechanischen Spannungskondition unterworfen wird. Die dadurch induzierte Anisotropie resultiert in unterschiedlichen Brechungsindizes für verschiedene Lichtwellen-Polarisierungsrichtungen unter Bezug auf die hauptsächlichen Spannungen im Inneren des Elements. Über die Intensität des austretenden Lichts lässt sich die Spannungskondition detektieren. Eine in etwa senkrecht auftreffende Lichtwellenfront polarisierten Lichts wird in zwei Wellen aufgeteilt, die sich im Inneren des Elementes mit zwei unterschiedlichen Geschwindigkeiten fortpflanzen, da es entlang der Hauptachsen im Element unterschiedliche Brechungsindizes vorfindet. Daraus resultiert im austretenden Licht eine Phasendifferenz; das Element agiert wie ein uniaxialer Kristall, bei dem die Intensität des austretenden Lichtes einer analytischen Gleichung folgt, die leicht ableitbar ist. Da die Hauptspannungen im Element in der Praxis kaum parallel zu den Polarisierungsachsen orientiert sind, lassen sich die Spannungskonditionen anhand des austretenden Lichtes einfach durch dessen Isoch- romate abtasten. Praktisch über die gesamte Ausdehnung des Elementes führt die spezielle Anordnung zu einem nahezu konstanten Phasenversatz oder einer Phasendifferenz, wodurch sich die beiden durchgehenden Lichtwellen gegenseitig beeinflussen. Durch Auswerten des schließlich aufgefangenen Lichtes in Relation zum beaufschlagenden Licht lassen sich die momentanen Spannungskonditionen im fotoelastischen Element mit geringem elektronischen Aufwand innerhalb eines weiten Messbereichs beurteilen. Daraus kann die Fadenspannung präzise abgeleitet werden. Die Ausgangscharakterist ist nicht linear, sondern in erster Annäherung quadratisch. Durch geeignete, bekannte Linearisierungsverfahren kann die Fadenspannung jedoch mit hoher Präzision gemessen werden. Da die Fadenspannung indirekt über die auf optoelektronischem Weg ermittelte innere Spannungskondition des elastischen Ele- ments ermittelt wird, und zwar unter Nutzung des Effekts der Fotoelastizität bzw. der Doppelbrechung und unterstützt durch die geometrischen Voraussetzungen, lassen sich starke und aussagefähige Nutzsignale zum Messen der Fadenspannung erzielen. Dies geschieht mit moderatem elektronischem Aufwand. Der mechanische Aufbau des Fadenspannungsmessers ist einfach. Der Fadenspannungsmesser lässt sich kostengünstig produzieren, ist unempfindlich, kompakt und deshalb in fadenverarbeitenden Systemen optimal zu installieren. Erfindungsgemäß wird das Phänomen fotoelastischen Materials genutzt, das unter durch die mechanische Last der Fadenspannung hervorgerufenen inneren Spannungszuständen seine optischen Eigenschaften verändert und damit Rückschlüsse auf das Ausmaß der Last und die Fadenspannung ermöglicht. Damit ist gemeint, dass fotoelastisches Material bei Beleuchtung oder Durchleuchtung beispielsweise mit polarisiertem Licht sein Brechungsverhalten oder das Verhältnis zwischen aufgebrachtem und durchgelassenem Licht mit der Last ändert, wobei zusätzlich die Geometrie des fotoelastischen Elements eingesetzt wird, um starke und aussagefähige Ausgangssignale innerhalb eines weiten Messbereiches abzuleiten. Da das Ausgangssignal stark und innerhalb eines weiten Bereichs aussagefähig variiert und eindeutiges Verhältnis zwischen der Änderung des mechanischen Spannungszustandes und der Veränderung der optischen Eigenschaften gegeben ist, bleibt der notwendige elektronische Aufwand zum Auswerten des Ausgangssignals gering. Außerdem lässt sich der Fadenspannungsmesser kostengünstig, einfach und kompakt gestalten, wobei der Einsatz des Mediums Licht als außerordentlich vorteilhaft für die präzise Messung so geringer Kräfte, wie sie aus der Fadenspannung eines dünnen Fadens resultieren, von Vorteil ist. Dazu kommt, dass das fotoelastische Elemente als hauptsächliche aktive Komponente des Fadenspannungsmessers nur berührungslos durch das Licht abgetastet wird, was den Aufbau vereinfacht, da an dem fotoelastischen Element kein direkter elektrischer Abgriff benötigt wird.The object is achieved with the features of claim 1. The phenomenon of birefringence of a photo-elastic, deformable element is used to measure the thread tension in a departure from the conventional principle of directly measuring and evaluating the elastic deformation in the transducer device electronically. From the deformation of the photoelastic element, scanning is carried out optoelectronically with polarized light via the change in the refractive behavior on the basis of the intensity of the emerging light, which changes with a change in the internal stress state in the photoelastic element. The photo-elastic element consists of a dielectric material that is transparent and usually at least largely isotropic. This material becomes anisotropic as soon as it is subjected to a mechanical stress condition. The anisotropy induced thereby results in different refractive indices for different lightwave polarization directions with reference to the main stresses inside the element. The voltage condition can be detected via the intensity of the emerging light. An approximately perpendicularly incident light wavefront of polarized light is divided into two waves which propagate at two different speeds in the interior of the element, since there are different refractive indices along the main axes in the element. This results in a phase difference in the emerging light; the element acts like a uniaxial crystal, in which the intensity of the emerging light follows an analytical equation that can be easily derived. Since in practice the main stresses in the element are hardly oriented parallel to the polarization axes, the stress conditions can easily be sensed by means of the emerging light by means of its isochromate. Practically over the entire extent of the element, the special arrangement leads to an almost constant phase offset or phase difference, as a result of which the two continuous light waves influence one another. By evaluating the light that is finally collected in relation to the light acting on it, the instantaneous tension conditions in the photo-elastic element can be assessed with little electronic effort within a wide measuring range. The thread tension can be derived precisely from this. The output characteristic is not linear, but square in the first approximation. However, the thread tension can be measured with high precision using suitable, known linearization methods. Since the thread tension indirectly via the internal tension condition of the elastic element determined by optoelectronic means determined, using the effect of photo elasticity or birefringence and supported by the geometric conditions, strong and meaningful useful signals for measuring the thread tension can be achieved. This is done with moderate electronic effort. The mechanical construction of the thread tension meter is simple. The thread tension meter can be produced inexpensively, is insensitive, compact and therefore optimal to install in thread processing systems. According to the invention, the phenomenon of photoelastic material is used, which changes its optical properties under internal tension states caused by the mechanical load of the thread tension and thus enables conclusions to be drawn about the extent of the load and the thread tension. This means that photoelastic material changes its refractive behavior or the ratio between applied and transmitted light with the load when illuminated or fluorinated, for example with polarized light, whereby the geometry of the photoelastic element is also used to derive strong and meaningful output signals within a wide measuring range , Since the output signal varies widely and meaningfully within a wide range and there is a clear relationship between the change in the mechanical stress state and the change in the optical properties, the electronic effort required to evaluate the output signal remains low. In addition, the thread tension meter can be designed inexpensively, simply and compactly, the use of the medium light being extremely advantageous for the precise measurement of forces as low as result from the thread tension of a thin thread. In addition, the photo-elastic element as the main active component of the thread tension meter is only scanned contact-free by the light, which simplifies the construction, since no direct electrical tap is required on the photo-elastic element.
Das Phänomen der Fotoelastizität nutzende Messeinrichtungen für große Kräfte, Drücke oder andere Messwerte sind bekannt aus US 4466295 A und US 3 971 934 A.The phenomenon of photoelasticity using measuring devices for large forces, pressures or other measured values are known from US 4466295 A and US 3 971 934 A.
Zweckmäßig wird der Faden-Deflektor direkt mittels des fotoelastischen Elements in der Lagerung abgestützt, so dass jegliche aus der Fadenspannung resultierende Kraft in das fotoelastische Element eingeleitet wird und in diesem einen mechanischen Spannungszustand induziert, der strikt lastabhängig variiert und sich mit Licht stö- rungsunempfindlich abtasten lässt.The thread deflector is expediently supported in the bearing directly by means of the photoelastic element, so that any force resulting from the thread tension is introduced into the photo-elastic element and induces a mechanical stress state in it, which varies strictly depending on the load and can be scanned with light insensitive to interference.
Günstig ist ein fotoelastisches Element in Plattenform, von dem der Faden-Deflektor einseitig auskragend absteht und dabei einen Faden kontaktbereich aufweist, der von der nächstliegenden Plattenoberfläche mit einem Torsionshebelarm beabstandet ist. Auf diese Weise wird das fotoelastische Element primär einer Torsion mit Scherbelastungen unterworfen, gegebenenfalls in Verbindung mit einer Biegung, da das fotoelastische Element besonders empfindlich auf Torsion anspricht. Die optische Achse der optoelektronischen Abtasteinrichtung durchsetzt die Platte quer zum Plattenverlauf, vorzugsweise in etwa senkrecht zu den Plattenoberflächen, so dass eine kritische Lichtkollimation innerhalb eines zu langen Lichtweges im fotoelastischen Element vermieden wird. Die gelagerte Masse des fotoelastischen Elements beträgt dabei nur ein Minimum, so dass speziell für die Anwendung bei der Fadenspannungsmessung eine günstige Eigenresonanzfrequenz beispielsweise in der Größenordnung von etwa 1 kHz mit guten unmittelbarem Ansprechverhalten erzielt wird.A photo-elastic element in plate form is favorable, from which the thread deflector protrudes on one side and thereby has a thread contact area which is spaced from the nearest plate surface by a torsion lever arm. In this way, the photoelastic element is primarily subjected to torsion with shear loads, possibly in connection with a bend, since the photoelastic element is particularly sensitive to torsion. The optical axis of the optoelectronic scanning device passes through the plate transversely to the course of the plate, preferably approximately perpendicular to the plate surfaces, so that critical light collimation within an excessively long light path in the photo-elastic element is avoided. The stored mass of the photo-elastic element is only a minimum, so that, especially for use in thread tension measurement, a favorable natural resonance frequency, for example in the order of magnitude of about 1 kHz, with good direct response is achieved.
Sehr praktikabel ist eine streifenförmige Platte, die an gegenüberliegenden Längsenden in der Lagerung stationär festgelegt ist, wobei die Plattenbreite ein Vielfaches der Plattenstärke beträgt. Die optische Achse der optoelektronischen Abtasteinrichtung durchsetzt die streifenförmige Platte senkrecht zur Plattenhauptebene und im Abstand vom Faden-Deflektor und einem eingespannten Längsende, d.h. in einem Bereich, in dem die mechanische Torsions-Spannung im fotoelastischen Element nahezu homogen ist, was das Positionieren der optischen Achse der optoelektronischen Abtasteinrichtung vereinfacht.A strip-shaped plate is very practical, which is fixed in the storage at opposite longitudinal ends, the plate width being a multiple of the plate thickness. The optical axis of the optoelectronic scanning device passes through the strip-shaped plate perpendicular to the main plane of the plate and at a distance from the thread deflector and a clamped longitudinal end, i.e. in a range in which the mechanical torsional stress in the photo-elastic element is almost homogeneous, which simplifies the positioning of the optical axis of the optoelectronic scanning device.
Alternativ könnte das fotoelastische Element eine einseitig eingespannte Platte sein, die im Abstand von der im Festlegungsbereich direkt vom Faden kontaktiert wird und somit selbst den Faden-Deflektor bildet, oder einen Fadenführer zum Kontakt mit dem Faden trägt. Die Platte wird unter der Last aus der Fadenspannung bei dieser Ausführungsform im Wesentlichen auf Biegung belastet. Als Material für das fotoelastische Element eignet sich besonders isotroper oder qua- si-isotropen Kunststoff oder isotropes optisches Glas. Für die Verwendung im Fadenspannungsmesser eignet sich allerdings auch Kunststoff oder optisches Glas mit einer einigermaßen definierten, vorzugsweise herstellungsbedingten, optischen Lichtdurchgangsachse. Solche Materialien sind normalerweise isotrop und werden in einem mechanischen Spannungszustand anisotrop. Besonders zweckmäßig ist ein fotoelastischer Kunststoff wie Polycarbonat, der handelsüblich mit den gewünschten Materialspezifikationen erhältlich ist. Die induzierte Anisotropie resultiert in unterschiedlichen Brechungsindizes für unterschiedliche Licht-Polarisierungsrichtungen in Bezug auf die hauptsächlichen Spannungen im Inneren des fotoelastischen Elements. Die Spannungskondition kann detektiert werden durch Messen der Intensität des austretenden Lichts, wobei das fotoelastische Element zwischen zwei linearen Polarisierungselementen mit sich kreuzenden Polarisierungsachsen platziert ist.Alternatively, the photo-elastic element could be a plate clamped on one side, which is contacted at a distance from that in the area of attachment directly from the thread and thus forms the thread deflector itself, or carries a thread guide for contact with the thread. In this embodiment, the plate is essentially subjected to bending under the load from the thread tension. Isotropic or quasi-isotropic plastic or isotropic optical glass is particularly suitable as the material for the photo-elastic element. Plastic or optical glass with a reasonably defined, preferably production-related, optical light transmission axis is also suitable for use in the thread tension meter. Such materials are usually isotropic and become anisotropic in a mechanical stress state. A photo-elastic plastic such as polycarbonate, which is commercially available with the desired material specifications, is particularly useful. The induced anisotropy results in different refractive indices for different light polarization directions with respect to the main stresses inside the photoelastic element. The voltage condition can be detected by measuring the intensity of the emerging light, the photoelastic element being placed between two linear polarization elements with crossing polarization axes.
Da es für die Verwendung des fotoelastischen Elements in dem Fadenspannungsmesser wichtig ist, im weitgehend belastungsfreien Zustand möglichst wenig herstellungsbedingte Spannungen im Inneren zu haben, sollen bei einer aus einer Kunststofffolie ausgeschnittenen Platte zumindest die frei verlaufenden Schnittränder geschliffen sein, um "eingefrorene" Spannungen zu eliminieren. Die Platte wird mit Übermaß zugeschnitten und dann zumindest in den freiliegenden Schnitträndern durch Schleifen auf die notwendige Plattenbreite gebracht, um unerwünschte Einflüsse auf die Messgenauigkeit zu minimieren.Since it is important for the use of the photoelastic element in the thread tension meter to have as little manufacturing-related tension as possible in the largely stress-free state, at least the free-running cut edges should be ground on a plate cut out of a plastic film in order to eliminate "frozen" tension , The plate is cut to size and then, at least in the exposed cut edges, brought to the necessary plate width by grinding in order to minimize undesirable influences on the measurement accuracy.
Um den Einfluss von Fremdlicht oder dgl. zu minimieren, sollte das fotoelastische Element außerhalb des Durchgangsbereiches der optischen Achse der optoelektronischen Abtasteinrichtung eine lichtundurchlässige Abdeckung aufweisen, z.B. einen Farbauftrag.In order to minimize the influence of extraneous light or the like, the photo-elastic element should have an opaque cover outside the passage area of the optical axis of the optoelectronic scanning device, e.g. a paint job.
In der optoelektronischen Abtasteinrichtung sollte die Lichtquelle ein zumindest quasi monochromatisches Licht aussenden. Ein erstes Polarisierelement zwischen der Lichtquelle und dem fotoelastischen Element nimmt eine nur lineare Polarisierung des Lichts vor, das auf das fotoelastische Element auftrifft. An der gegenüberliegenden Seite wird ein zweites Polarisierelement platziert, dessen Polarisierungsachse gegen- über der Polarisierungsachse des ersten Polarisierelementes mit einem vorbestimmten Winkel versetzt ist, beispielsweise 90 %. Dahinter wird der Empfänger positioniert. Durch Abstimmen der Drehpositionen der ersten und zweiten Polarisierelemente relativ zueinander und relativ zur optischen Lichtdurchgangsachse des fotoelastischen Elements, wird eine Positionierung ermittelt, bei der ohne Belastung des fotoelastischen Elementes oder mit einer minimalen Belastung eine minimale Lichttransmission eintritt, während die Lichttransmission innerhalb eines breiten Abtastbereichs mit aufgebrachter Last und steigender Fadenspannung gesetzmäßig bis zu einem Maximum zunimmt. Es kann zweckmäßig sein, die Polarisierelemente dreheinstellbar anzuordnen, um für sie die beste Orientierung in Relation zum fotoelastischen Element einstellen zu können. Es ist so stets möglich, zwei orthogonale Positionen zu finden, in denen die Lichtlöschung zwischen den sich kreuzenden Polarisierelementen nahezu perfekt ist, z.B. besser als 0,1 %. Dabei ist es zweckmäßig, das fotoelastische Element nur weitgehend reiner Torsion zu unterwerfen, damit der Fadenspannungsmesser eine geringe Vibrationsempfindlichkeit zeigt.In the optoelectronic scanning device, the light source should emit at least quasi-monochromatic light. A first polarizing element between the light source and the photo-elastic element only linearly polarizes the light that strikes the photo-elastic element. A second polarizing element is placed on the opposite side. is offset by a predetermined angle, for example 90%, above the polarization axis of the first polarizing element. The receiver is positioned behind it. By coordinating the rotational positions of the first and second polarizing elements relative to one another and relative to the optical light transmission axis of the photo-elastic element, a positioning is determined in which minimal light transmission occurs without loading the photo-elastic element or with a minimal loading, while the light transmission within a wide scanning range applied load and increasing thread tension increases legally up to a maximum. It can be expedient to arrange the polarizing elements so that they can be rotated in order to be able to set the best orientation for them in relation to the photo-elastic element. It is thus always possible to find two orthogonal positions in which the light extinction between the crossing polarizing elements is almost perfect, for example better than 0.1%. It is expedient to subject the photo-elastic element only to a largely pure torsion so that the thread tension meter shows a low sensitivity to vibration.
Als Lichtquelle ist eine Rotlicht-LED zweckmäßig, während der Empfänger ein Fotoelement wie ein Fototransistor sein kann. Die Ausgangscharakteristik ist nicht linear, sondern in erster Annäherung quadratisch, d.h., die Intensität des aus dem zweiten Polarisierelement austretenden Lichtes folgt einem analytischen Ausdruck, der einfach abgeleitet werden kann. Beispielsweise ist die Intensität des austretenden Lichts proportional zum quadrierten Wert des durch die Last aufgebrachten Drehmoments, so dass über den gleichbleibenden Torsionshebelarm der Last direkt die Fadenspannung ermittelt wird.A red light LED is expedient as the light source, while the receiver can be a photo element such as a photo transistor. The output characteristic is not linear, but in a first approximation it is square, i.e. the intensity of the light emerging from the second polarizing element follows an analytical expression that can be easily derived. For example, the intensity of the emerging light is proportional to the squared value of the torque applied by the load, so that the thread tension is determined directly via the constant torsion arm of the load.
Zweckmäßigerweise ist der Faden-Deflektor ein Keramikstab oder Keramikrohr, vorzugsweise mit rundem Querschnitt, der mit einer Halterung auf der Platte festgelegt ist und sich in etwa senkrecht zur Plattenoberfläche erstreckt. Keramisches Material hat gute Verschleißfestigkeit gegen die Abrasion des Fadens, ist leicht, temperaturunempfindlich und dämpfend.The thread deflector is expediently a ceramic rod or ceramic tube, preferably with a round cross section, which is fixed to the plate with a holder and extends approximately perpendicular to the plate surface. Ceramic material has good wear resistance against the abrasion of the thread, is light, insensitive to temperature and damping.
Bei einer konkreten Ausführungsform wird die Platte hochkant zwischen zwei Lagerböcken festgelegt, so dass sie den Zwischenraum zwischen den Lagerböcken über- brückt. In einem Lagerbock sind den beiden Plattenoberflächen zugewandte erste und zweite plattenförmige Polarisierelemente enthalten, deren Drehposition zweckmäßigerweise einstellbar ist. Die Lichtquelle und der Empfänger, die ebenfalls in diesem Lagerbock untergebracht sind, definieren die optische Achse der optoelektronischen Abtasteinrichtung, die die Platte senkrecht zur Plattenoberfläche durchdringt, und zwar im Abstand von der Stelle, an der der Faden-Deflektor aus der Last eine Torsion in der Platte erzeugt, und auch im Abstand vom Festlegungsbereich der Platte. Dieses Baukonzept führt zu geringer Vibrationsempfindlichkeit des Fadenspannungsmessers und zu einem guten und unmittelbaren Ansprechverhalten des Fadenspannungsmessers auf Fadenspannungsänderungen.In a specific embodiment, the plate is fixed upright between two bearing blocks so that it covers the space between the bearing blocks. bridged. A bearing block contains the first and second plate-shaped polarizing elements facing the two plate surfaces, the rotational position of which is expediently adjustable. The light source and the receiver, which are also housed in this pedestal, define the optical axis of the optoelectronic scanning device, which penetrates the plate perpendicular to the plate surface, at a distance from the point at which the thread deflector out of the load a torsion in of the plate, and also at a distance from the area of definition of the plate. This construction concept leads to a low sensitivity to vibration of the thread tension meter and to a good and immediate response of the thread tension meter to changes in thread tension.
Baulich einfach wird an dem Grundkörper auch ein brückenförmiger Halter mit Fadenführern angeordnet, die mit dem Faden-Deflektor den Fadenweg durch den Fadenspannungsmesser festlegen. Gegebenenfalls wird ein zusätzlicher Fadenführer in unmittelbarer Nähe des Faden-Deflektors platziert, damit der Faden den Faden-Deflektor in gleichbleibendem Abstand von der Platte beaufschlagt, selbst wenn die Abstände zu den Fadenführern in Fadenlaufrichtung relativ groß gewählt werden. Dabei reicht ein kleiner Umlenkwinkel des Fadens aus, was dessen mechanische Belastung (Reibung, Beugung) minimiert.In a structurally simple manner, a bridge-shaped holder with thread guides is also arranged on the base body, which fixes the thread path through the thread tension meter with the thread deflector. If necessary, an additional thread guide is placed in the immediate vicinity of the thread deflector so that the thread acts on the thread deflector at a constant distance from the plate, even if the distances to the thread guides in the thread running direction are chosen to be relatively large. A small deflection angle of the thread is sufficient, which minimizes its mechanical load (friction, diffraction).
Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes werden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:Embodiments of the subject matter of the invention are explained with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1 eine schematische Perspektivansicht eines Fadenspannungsmessers,1 is a schematic perspective view of a thread tension meter,
Fig. 2 eine Schemadarstellung zu dem Fadenspannungsmesser von Fig. 1 , undFig. 2 is a schematic representation of the thread tension meter of Fig. 1, and
Fig. 3 schematisch eine abgewandelte Ausführungsform eines Fadenspannungsmessers.Fig. 3 schematically shows a modified embodiment of a thread tension meter.
Ein Fadenspannungsmesser M in Fig. 1 ist zum Einsatz an fadenverarbeitenden Systemen vorgesehen, um die Spannung in einem laufenden oder ruhenden Faden F zu messen bzw. ein die Fadenspannung repräsentierendes Ausgangssignal bereitzustellen, gegebenenfalls zum Steuern wenigstens einer zugeordneten Komponente wie beispielsweise einer steuerbaren Fadenbremse (nicht gezeigt). Ein typischer Einsatzort des Fadenspannungsmessers M ist der Fadenweg zwischen einem Fadenliefergerät und einer Webmaschine.A thread tension meter M in FIG. 1 is provided for use on thread processing systems to measure the tension in a running or resting thread F. to measure or to provide an output signal representing the thread tension, possibly for controlling at least one assigned component such as a controllable thread brake (not shown). A typical place of use for the thread tension meter M is the thread path between a thread delivery device and a weaving machine.
Der Fadenspannungsmesser M weist einen Grundkörper 1 und einen brückenartigen Halter 2 für zwei aufeinander ausgerichtete Fadenführer 3 auf, die einen vorbestimmten, geraden Fadenweg durch den Fadenspannungsmesser M definieren. Der Faden F wird an einem Deflektor D umgelenkt, in der gezeigten Ausführungsform an einem Stab oder Rohr 12, beispielsweise aus keramischem Material und mit rundem Querschnitt. Der Faden F lastet auf dem Faden-Deflektor D in einem vorbestimmten Kontaktbereich 14, in welchem der Faden F durch einen nicht gezeigten, weiteren Fadenführer gehalten werden kann.The thread tension meter M has a base body 1 and a bridge-like holder 2 for two aligned thread guides 3, which define a predetermined, straight thread path through the thread tension meter M. The thread F is deflected at a deflector D, in the embodiment shown on a rod or tube 12, for example made of ceramic material and with a round cross section. The thread F rests on the thread deflector D in a predetermined contact area 14, in which the thread F can be held by a further thread guide, not shown.
Am Grundkörper 1 sind beiderseits eines Zwischenraums 17 Lagerböcke 4, 5 angeordnet. Im Lagerbock 5 ist eine optoelektronische Abtasteinrichtung A angeordnet, bestehend aus einer Lichtquelle LS, beispielsweise einer Rotlicht-LED 12, einem ersten Polarisierelement Pj in Form einer viereckigen oder runden Platte, die im Lagerbock 5 drehverstellbar ist; einem mit Abstand gegenüberliegenden zweiten Polarisierelement Po, ebenfalls in Form einer viereckigen oder runden Platte, die drehverstellbar angeordnet sein kann, und einem Empfänger R, beispielsweise einem Fotoelement oder Fototransistor 13. Die Lichtquelle LS und der Empfänger R sind über Leitungen mit einer Auswerteschaltung 6 verbunden, die ein Signal i liefert.On the base body 1 17 bearing blocks 4, 5 are arranged on both sides of an intermediate space. In the bearing block 5, an optoelectronic scanning device A is arranged, consisting of a light source LS, for example a red light LED 12, a first polarizing element Pj in the form of a square or round plate which can be rotated in the bearing block 5; a second polarizing element Po, located at a distance from one another, likewise in the form of a square or round plate, which can be arranged so as to be rotatably adjustable, and a receiver R, for example a photo element or phototransistor 13 , which provides a signal i.
Ein fotoelastisches Element E, beispielsweise mit der Form einer langgestreckten, dünnen Platte S, ist mit einem Längsende in einem Festlegungsbereich 7 im Lagerbock 7 und z.B. wie hier auch mit dem anderen Längsende in einem Festlegungsbereich 8 im Lagerbock 5 eingespannt. Zwischen den Festlegungsbereichen 7 und 8 erstreckt sich die Platte S hier hochkant stehend. Die Platte S hat zueinander parallele Plattenoberflächen 9 und ebenfalls zueinander parallele Plattenrandflächen 10. An der Platte S ist der Faden-Deflektor D mit einer Halterung 11 bewegungsübertragend festgelegt. Da der Faden F den Faden-Deflektor D im Kontaktbereich 14 mit einer Last K beaufschlagt, die als Reaktionskraft aus der Fadenspannung abgeleitet ist, der Faden-Deflektor einseitig frei auskragt, und der Kontaktbereich 14 einen Torsionshebelarm zur Platte S hat, wird von der Last K in der Platte S reine Torsion erzeugt, die im Inneren der Platte S einen Torsionsspannungszustand bewirkt, der sich im Ausmaß nach der Last K richtet. Hierfür ist es zweckmäßig, die Platte S an zwei gegenüberliegenden Endbereichen festzulegen und dazwischen zu tordieren.A photoelastic element E, for example in the form of an elongated, thin plate S, is clamped with a longitudinal end in a fixing area 7 in the bearing block 7 and, for example, as here also with the other longitudinal end in a fixing area 8 in the bearing block 5. The plate S extends upright here between the fixing areas 7 and 8. The plate S has mutually parallel plate surfaces 9 and also mutually parallel plate edge surfaces 10. On the plate S, the thread deflector D is fixed with a holder 11 in a motion-transmitting manner. Since the thread F the thread deflector D in the contact area 14 with a Load K is applied, which is derived as a reaction force from the thread tension, the thread deflector projects freely on one side, and the contact region 14 has a torsion lever arm to the plate S, pure torsion is generated by the load K in the plate S, which inside the plate S causes a torsional stress state, which depends on the load K to the extent. For this purpose, it is expedient to fix the plate S at two opposite end regions and to twist between them.
Die Platte S besteht beispielsweise aus dielektrischem, transparentem, normalerweise zumindest quasi-isotropem Material wie optischem Glas oder Kunststoff (amorphes organisches Glas, oder Kunststoff mit kubischem Kristallgitter) und wird im Falle einer inneren Torsionsspannungskondition anisotrop. Aus der Anisotropie resultieren für unterschiedliche Lichtwellen-Polarisierungsrichtungen unterschiedliche Brechungsindizes in Bezug auf die hauptsächlichen Spannungen im Inneren des fotoelastischen Elements.The plate S consists for example of dielectric, transparent, normally at least quasi-isotropic material such as optical glass or plastic (amorphous organic glass, or plastic with a cubic crystal lattice) and becomes anisotropic in the case of an internal torsional stress condition. The anisotropy results in different refractive indices for different lightwave polarization directions with respect to the main stresses in the interior of the photoelastic element.
Ist nun, wie bei dem Spannungsmesser M in Fig. 1, das fotoelastische Element E zwischen zwei linearen Polarisierelementen Pj, Pσ angeordnet, derart, dass die optische Achse der optoelektronischen Abtasteinrichtung A im Abstand vom Festlegungsbereich 8 und von der Halterung 11 und in etwa senkrecht zu den Plattenoberflächen 9 durch die Platte S gerichtet ist, dann lässt sich die Spannungskondition detektieren durch Messen der Intensität des Lichtes, das aus der durchleuchteten Platte austritt. Dabei sind die Polarisierelemente so angeordnet, dass ihre Polarisierungsachsen einander kreuzen. Durch Abstimmen der relativen Drehstellungen der Polarisierelemente auf die Lichtdurchgangsachse des fotoelastischen Elements lässt sich eine weitgehende Lichtauslöschung bei weitestgehend spannungsfreier Kondition des fotoelastischen Elementes einstellen. Mit zunehmender Torsionsspannung im Inneren des fotoelastischen Elementes steigt die Intensität des austretenden Lichtes. Diese Intensitätsvariation wird vom Empfänger R registriert und in der Auswerteschaltung 6 in ein Ausgangssignal i umgewandelt, aus dem sich die Fadenspannung ermitteln lässt.1, the photoelastic element E is arranged between two linear polarizing elements Pj, P σ , such that the optical axis of the optoelectronic scanning device A is at a distance from the fixing area 8 and from the holder 11 and approximately is directed perpendicular to the plate surfaces 9 through the plate S, then the voltage condition can be detected by measuring the intensity of the light emerging from the illuminated plate. The polarizing elements are arranged so that their polarization axes cross each other. By coordinating the relative rotational positions of the polarizing elements with the light transmission axis of the photo-elastic element, extensive light extinction can be set with the condition of the photo-elastic element largely free of tension. With increasing torsional tension inside the photo-elastic element, the intensity of the emerging light increases. This intensity variation is registered by the receiver R and converted in the evaluation circuit 6 into an output signal i, from which the thread tension can be determined.
Die Lichtintensität ist zumindest in etwa proportional zum quadrierten Wert des aufgebrachten, die Torsionsspannung hervorrufenden Drehmoments, resultierend aus der Last K und dem Torsionshebelarm des Fadenkontaktbereichs 14 zur Platte S. Als Platte kann ein Polycarbonat, z.B. bekannt mit dem Handelsnamen optisches LE- XAN, verwendet werden mit einer Dicke von beispielsweise 1 bis 2 mm. Die Polarisierelemente Pi, Po sind sogenannte Polaroide. Die Lichtquelle LS erzeugt z.B. ein quasi-monochromatisches Licht. Polycarbonat in Plattenform ist normalerweise nicht isotrop. Herstellungsbedingt kann es jedoch eine optische Lichtdurchgangsache besitzen, selbst wenn es nicht unter mechanische Spannung gesetzt ist. Mittels der beiden Polarisierelemente lassen sich zwei orthogonale Positionen finden, mit denen die Lichtauslöschung zwischen den Polarisierelementen nahezu perfekt ist, beispielsweise besser als 0,1 %. Da das fotoelastische Element nur tordierbar angeordnet ist, arbeitet es mit geringer Vibrationsempfindlichkeit.The light intensity is at least approximately proportional to the squared value of the applied torque, which causes the torsional stress, resulting from the load K and the torsion arm of the thread contact area 14 to the plate S. A polycarbonate, for example known with the trade name optical LE-XAN, can be used as the plate with a thickness of, for example, 1 to 2 mm. The polarizing elements Pi, Po are so-called polaroids. The light source LS generates, for example, a quasi-monochromatic light. Sheet polycarbonate is usually not isotropic. Due to the manufacturing process, however, it can have an optical light transmission factor, even if it is not under mechanical tension. The two polarizing elements can be used to find two orthogonal positions with which the light extinction between the polarizing elements is almost perfect, for example better than 0.1%. Since the photoelastic element can only be twisted, it works with low sensitivity to vibrations.
Das Verhalten unter reiner Torsionsspannung sei anhand Fig. 2 erläutert. Die Platte S, beispielsweise aus Polycarbonat, hat eine Breite h, eine Länge I und eine Dicke b. Sie ist am linken Ende im Festlegungsbereiche 7 festgelegt. Am anderen Ende wird ein Drehmoment T aufgebracht. Dadurch erscheint in der Platte S ein gleichförmiger Spannungsstatus als ein Spannungstensor. Dieser modifiziert den dielektrischen Tensor, so dass die Platte S ein anisotropes Verhalten bekommt. Die hauptsächlichen Spannungen liegen auf der XY-Ebene, so dass ihre Richtung zu keiner Zeit parallel zu den Achsen der beiden Polarisierelemente Pj, P0 sind, deren Achsen hauptsächlich in der X-Richtung orientiert sind. Jede senkrecht auf der Platte S auftreffende Lichtwellenfront wird in zwei Wellen aufgeteilt, die sich in der Platte S mit zwei unterschiedlichen Geschwindigkeiten fortpflanzen, und zwar als Folge der unterschiedlichen Brechungsindizes entlang zweier Hauptachsen. Daraus resultiert eine Phasendifferenz, wobei sich aus der gewählten Anordnung nahezu über die gesamte Plattenerstreckung eine konstante Phasenverzögerung ergibt, zumindest was die Isochromaten des Lichts betrifft. Das von dem zweiten Polarisierelement P0 austretenden Licht folgt einer analytischen Gleichung, die leicht abgeleitet werden kann.The behavior under pure torsional stress is explained with reference to FIG. 2. The plate S, for example made of polycarbonate, has a width h, a length I and a thickness b. It is defined at the left end in definition area 7. A torque T is applied to the other end. As a result, a uniform stress status appears in the plate S as a stress tensor. This modifies the dielectric tensor so that the plate S has an anisotropic behavior. The main voltages lie on the XY plane, so that their direction is never parallel to the axes of the two polarizing elements Pj, P 0 , the axes of which are mainly oriented in the X direction. Each light wave front perpendicular to the plate S is divided into two waves which propagate in the plate S at two different speeds, as a result of the different refractive indices along two main axes. This results in a phase difference, with the chosen arrangement resulting in a constant phase delay over almost the entire plate extension, at least as far as the isochromates of light are concerned. The light emerging from the second polarizing element P 0 follows an analytical equation that can be easily derived.
Da sich die beiden Wellen- oder Schwingungskomponenten durch die Platte mit einer Gesamtphasendifferenz fortpflanzen, und die Amplituden der aus dem zweiten Polarisierelement austretenden Lichtwellen oder Lichtschwingungen ohne weiteres herausfindbar sind, kommt es zwischen den beiden Wellen zu einer Interferenz, die letztend- lieh für die Variation des austretenden und vom Empfänger registrierten Lichts verantwortlich ist.Since the two wave or vibration components propagate through the plate with a total phase difference, and the amplitudes of the light waves or light vibrations emerging from the second polarizing element can be found out easily, an interference occurs between the two waves, which ultimately is responsible for the variation of the emerging and registered light by the receiver.
Die aus Polycarbonat bestehende Platte hat beispielsweise eine Länge von 50 mm, eine Breite von 20 mm und eine Dicke von 2 mm und lässt sich mit der optoelektronischen Abtasteinrichtung A zuverlässig zum Ableiten eines aussagefähigen Ausgangssignals abtasten, insbesondere unter Aufbringen einer Torsionsspannung, um die Fadenspannung messen zu können.The polycarbonate plate has, for example, a length of 50 mm, a width of 20 mm and a thickness of 2 mm and can be reliably scanned with the optoelectronic scanning device A to derive a meaningful output signal, in particular by applying a torsional tension to measure the thread tension to be able to.
In Fig. 3 ist schematisch eine andere Anordnung des fotoelastischen Elements E gezeigt. Das fotoelastische Element E ist wieder eine Platte S mit zueinander parallelen Plattenoberflächen 9 und Plattenrandflächen 10. Wie bei der Ausführungsform der Platte S in den Fig. 1 und 2 ist die Platte aus einer Polycarbonatfolie parallel zu ihrer Hauptrichtung ausgeschnitten, wobei diese Hauptrichtung übereinstimmen sollte mit de Hauptdimension der Folie. Die Platte wird mit einer größeren Weite als benötigt ausgeschnitten. Die korrekte Dimension wird durch Schleifen zumindest der Längsschnittränder hergestellt, um eingefrorene oder innenliegende Spannungszustände von der Herstellung und/oder dem Zuschneiden der Platte zu beseitigen. Zweckmäßig sind die nicht benutzten Oberflächen der Platte mit lichtundurchlässigen Abschirmungen versehen, z.B. mit einem Farbauftrag C in Fig. 1.Another arrangement of the photo-elastic element E is shown schematically in FIG. The photoelastic element E is again a plate S with mutually parallel plate surfaces 9 and plate edge surfaces 10. As in the embodiment of the plate S in FIGS. 1 and 2, the plate is cut out of a polycarbonate film parallel to its main direction, this main direction should coincide with de main dimension of the film. The plate is cut out with a larger width than required. The correct dimension is produced by grinding at least the longitudinal cut edges in order to eliminate frozen or internal stress states from the production and / or the cutting of the plate. The surfaces of the plate that are not used are expediently provided with opaque shielding, e.g. with a paint application C in Fig. 1st
In der Variante in Fig. 3 ist die Platte S nur im Lagerbock 4 im Festlegungsbereich 7 einseitig eingespannt. Sie kragt mit dem anderen Ende frei aus. Die Platte S kann direkt als der Faden-Deflektor D dienen, indem der Faden F direkt über die^Platte und im Kontaktbereich 14 umgelenkt wird, um die Last K abzugeben. Die optoelektronische Abtasteinrichtung A ist zwischen dem Festlegungsbereich 7 und dem Kontaktbereich 14 so angeordnet, dass ihre optische Achse in etwa senkrecht zu den Plattenoberflächen 9 und mit Abstand von den Längsrändern die Platte durchsetzt.In the variant in FIG. 3, the plate S is clamped on one side only in the bearing block 4 in the fixing area 7. It cantilevers with the other end. The sheet S can serve directly as the thread-deflector D by the thread F is diverted directly from the ^ plate and in the contact region 14 to the load K dispense. The optoelectronic scanning device A is arranged between the fixing region 7 and the contact region 14 in such a way that its optical axis passes through the plate approximately perpendicular to the plate surfaces 9 and at a distance from the longitudinal edges.
In der gestrichelten Alternativ in Fig. 3 ist am freien Ende der Platte S ein Fadenführer 15 direkt oder mit einer Halterung 16 festgelegt, der den Kontaktbereich 14 für den Faden F bildet. In dieser Auslegung wird die Platte hauptsächlich auf Biegung beaufschlagt, so dass mit der optoelektronischen Abtasteinrichtung A die inneren Biege- Spannungen detektiert und aus den Biegespannungskonditionen über die Variation der Intensität des austretenden Lichts auf die Fadenspannung geschlossen wird. Das Abtastprinzip kann auch mit dem Doppelbrechungsphänomen (birefringence) umschrieben werden. Die Auswerteschaltung ist relativ einfach. Sie dient auch zum Aktivieren der Lichtquelle LS und zum Polarisieren des Fotoelements, z.B. eines Fototransistors 13. Das Ausgangssignal wird z.B. über einen ca. 10 K-Ohm Lastwiderstand abgelesen, in Verbindung mit einem 10 nF Parallelfilter-Kondensator, und kann direkt an ein Oszilloskop geleitet werden, und zwar ohne weitere Verstärkung oder Konditionierung. Die visuelle Darstellung wird jeweils anhand von beispielsweise 16 Durchschnittsmustern durchgeführt. Die Verbindungsleitungen zur Auswerteschaltung, und dann weiter, sollten zweckmäßigerweise gut abgeschirmt sein, um dem Fadenspannungssignal so wenig Rauschen wie möglich zu überlagern.In the dashed alternative in FIG. 3, a thread guide 15 is fixed at the free end of the plate S directly or with a holder 16, which forms the contact area 14 for the thread F. In this design, the plate is mainly subjected to bending, so that with the optoelectronic scanning device A, the inner bending Tensions are detected and the thread tension is deduced from the bending tension conditions by varying the intensity of the emerging light. The scanning principle can also be described with the birefringence phenomenon. The evaluation circuit is relatively simple. It also serves to activate the light source LS and to polarize the photo element, for example a phototransistor 13. The output signal is read off, for example, via an approximately 10 K-ohm load resistor, in connection with a 10 nF parallel filter capacitor, and can be connected directly to an oscilloscope managed, without further reinforcement or conditioning. The visual representation is carried out using 16 average patterns, for example. The connecting lines to the evaluation circuit, and then further, should expediently be well shielded in order to superimpose as little noise as possible on the thread tension signal.
Am besten geeignet zum Messen der Fadenspannung scheint eine Anordnung ähnlich der in Fig. 1 , d.h. ein plattenförmiges fotoelastisches Element, das mit der Last K aus der Fadenspannung im Wesentlichen rein auf Torsion belastet wird und beidendig eingespannt ist. Durch Abtasten nur der inneren Torsionsspannungen, mit dem kurzen Durchgangsweg des Lichts durch die geringe Dicke der Platte und senkrecht zu den Plattenoberflächen, mit der abgestimmten Ausrichtung der sich kreuzenden Polarisierungsachsen der linearen Polarisierelemente, und mit beispielsweise rotem Licht, lässt sich die Fadenspannung innerhalb eines weiten, d. h. gespreizten Bereiches präzise messen, wobei eine geringe Änderung der Fadenspannung bereits zu einer deutlichen Änderung der Intensität des austretenden Lichts führt. Durch die reine Torsionsspannung im fotoelastischen Element ist der Fadenspannungsmesser relativ unempfindlich gegen anders orientierte Vibrationen, wie sie meist in fadenverarbeitenden Systemen, z.B. an einer Webmaschine, unvermeidbar sind. Der Fadenspannungsmesser M ist kompakt, baulich einfach und besteht aus wenigen und kostengünstigen Teilen. Er ist betriebssicher und universell einsetzbar. An arrangement similar to that shown in Fig. 1, i.e. a plate-shaped photo-elastic element which is loaded with the load K from the thread tension essentially purely on torsion and is clamped at both ends. By scanning only the inner torsional tensions, with the short passage of light through the small thickness of the plate and perpendicular to the plate surfaces, with the coordinated alignment of the crossing polarization axes of the linear polarizing elements, and with, for example, red light, the thread tension can be expanded within a wide range , d. H. Measure the spread area precisely, with a slight change in the thread tension already leading to a significant change in the intensity of the emerging light. Due to the pure torsional tension in the photo-elastic element, the thread tension meter is relatively insensitive to vibrations which are oriented differently, as is usually the case in thread processing systems, e.g. on a weaving machine are inevitable. The thread tension meter M is compact, structurally simple and consists of a few and inexpensive parts. It is reliable and can be used universally.

Claims

Patentansprüche claims
1. Fadenspannungsmesser (M) für einen innerhalb eines festgelegten Fadenwegs an einem stationär gelagerten Deflektor (D) umgelenkten Faden (F), mit einer elektronischen Auswerteschaltung (6), die aus der vom Deflektor (D) aufgenommenen, mechanischen und mit der Fadenspannung (t) korrespondierenden Last (K) Ausgangssignale (i) ableitet, wobei im Lastubertragungsweg vom Deflektor (D) in die Lagerung (4, 5) wenigstens eine lastabhängig deformierbare und von der Auswerteschaltung überwachte Transducer-Einrichtung (E) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Transducer-Einrichtung (E) ein lichtdurchlässiges, unter der Fadenspannung (t) im Fadenspannungsmesser (M) elastisch deformierbar angeordnetes, fotoelastisches Element (S) und eine an die Auswerteschaltung (6) angeschlossene, optoelektronische Abtasteinrichtung (A) für zumindest eine lastabhängig variierende optische Eigenschaft des mit Licht (L) beaufschlagten fotoelastischen Elements (S) aufweist.1.Thread tension meter (M) for a thread (F) deflected within a defined thread path on a stationary deflector (D), with an electronic evaluation circuit (6) which consists of the mechanical and with the thread tension (D) taken up by the deflector (D) t) Corresponding load (K) derives output signals (i), at least one transducer device (E) deformable in dependence on the load and monitored by the evaluation circuit being provided in the load transmission path from the deflector (D) to the bearing (4, 5), characterized in that that the transducer device (E) has a translucent photoelastic element (S) arranged elastically deformable under the thread tension (t) in the thread tension meter (M) and an optoelectronic scanning device (A) connected to the evaluation circuit (6) for at least one load-dependent Varying optical property of the photo-elastic element (S) exposed to light (L).
2. Fadenspannungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Faden-Deflektor (D) mittels des fotoelastischen Elements (S) in der Lagerung (4, 5) abgestützt ist.2. Thread tension meter according to claim 1, characterized in that the thread deflector (D) is supported by means of the photo-elastic element (S) in the bearing (4, 5).
3. Fadenspannungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das fotoelastische Element (S) plattenförmig ausgebildet und an wenigstens einem Plat- tenrandbereich in der Lagerung (4, 5) festgelegt ist, dass der Faden-Deflektor (D) im Abstand vom Festlegebereich (7, 8) einseitig auskragend mit einer Richtung quer zum vom Festlegebereich (7, 8) ausgehenden Plattenverlauf am fotoelastischem Element (S) angebracht ist und einen vorbestimmten Fadenkontaktbereich (14) aufweist, der von der dem Fadenkontaktbereich nächstliegenden Plattenoberfläche (9) oder Plat- tenrandfläche (10) mit einem Torsionshebelarm beabstandet ist, und dass zur Messung der Fadenspannung (t) anhand einer von der Last (K) erzeugten Torsion (T) mit Scherbelastungen im fotoelastischen Element (S) die optoelektronische Abtasteinrichtung (A) eine optische Achse (X) aufweist, die das fotoelastische Element (S) quer zum Plattenverlauf und in Richtung des Plattenverlaufs mit einem Abstand vom Fa- den-Deflektor (D) und dem Festlegebereich (7, 8) durchsetzt, vorzugsweise in etwa senkrecht zu einer Plattenoberfläche (9)3. Thread tension meter according to claim 1, characterized in that the photo-elastic element (S) is plate-shaped and is fixed to at least one plate edge area in the bearing (4, 5) that the thread deflector (D) at a distance from the fixing area ( 7, 8) is cantilevered on one side with a direction transverse to the plate course starting from the fixing area (7, 8) on the photoelastic element (S) and has a predetermined thread contact area (14) which is from the plate surface (9) or plate closest to the thread contact area. tenrandfläche (10) is spaced with a torsion arm, and that for measuring the thread tension (t) based on a torsion (T) generated by the load (K) with shear loads in the photo-elastic element (S), the optoelectronic scanning device (A) has an optical axis ( X), which the photo-elastic element (S) transversely to the plate course and in the direction of the plate course at a distance from the face passes through the deflector (D) and the fixing area (7, 8), preferably approximately perpendicular to a plate surface (9)
4. Fadenspannungsmesser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das fotoelastische Element (S) eine streifenförmige Platte und an gegenüberliegenden Längsenden in der Lagerung (4, 5) stationär festgelegt ist, dass der Faden-Deflektor (D) in etwa quer zur Längsrichtung der Platte orientiert und zwischen den Längsenden an der Platte gehaltert ist, und dass die optoelektronische Abtasteinrichtung (A) zwischen der Halterung (11) des Faden-Deflektors (D) und einem Längsende der Platte mit ihrer optischen Achse (X) im Wesentlichen senkrecht zur Plattenoberfläche (10) angeordnet ist.4. Thread tension meter according to claim 3, characterized in that the photo-elastic element (S) is a strip-shaped plate and fixed at opposite longitudinal ends in the storage (4, 5) that the thread deflector (D) approximately transverse to the longitudinal direction of the Plate is oriented and held on the plate between the longitudinal ends, and that the optoelectronic scanning device (A) between the holder (11) of the thread deflector (D) and a longitudinal end of the plate with its optical axis (X) substantially perpendicular to the plate surface (10) is arranged.
5. Fadenspannungsmesser nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das fotoelastische Element (S) als der Faden-Deflektor (D) eine in der Lagerung (4) zumindest einseitig festgelegte Platte umfasst, die entweder direkt durch den kontaktierenden Faden (F) oder mittelbar über einen an der Platte angeordneten Fadenführer (15) mit der Last (K) in etwa senkrecht zur Plattenoberfläche (10) in biegendem Sinn beaufschlagt ist.5. Thread tension meter according to claim 1, characterized in that the photo-elastic element (S) as the thread deflector (D) comprises a in the storage (4) at least on one side fixed plate, either directly through the contacting thread (F) or indirectly Via a thread guide (15) arranged on the plate, the load (K) is applied in a bending sense approximately perpendicular to the plate surface (10).
6. Fadenspannungsmesser nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das fotoelastische Element (S) aus isotropem Kunststoff oder optischem Glas besteht.6. Thread tension meter according to claim 1, characterized in that the photo-elastic element (S) consists of isotropic plastic or optical glass.
7. Fadenspannungsmesser nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das fotoelastische Element (S) aus einem Kunststoff oder optischem Glas mit einer definierten, vorzugsweise herstellungsbedingten, optischen Lichtdurchgangsachse besteht.7. Thread tension meter according to claim 1, characterized in that the photo-elastic element (S) consists of a plastic or optical glass with a defined, preferably production-related, optical light transmission axis.
8. Fadenspannungsmesser nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das fotoelastische Element (S) aus Polycarbonat, z.B. Handelsname optisches LEXAN, besteht. 8. Thread tension meter according to claim 1, characterized in that the photo-elastic element (S) made of polycarbonate, for example trade name optical LEXAN.
9. Fadenspannungsmesser nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das fotoelastische Element (S) eine aus einer Folie ausgeschnittene, ebene und lichtdurchlässige Platte ist, deren vom Festlegungsbereich (7, 8) ausgehende oder sich zwischen endseitigen Festlegungsbereichen erstreckende Schneidrandflächen (10) geschliffen sind.9. Thread tension meter according to claim 1, characterized in that the photo-elastic element (S) is a cut out of a film, flat and translucent plate, the cutting area surfaces (10) extending from the fixing area (7, 8) or extending between the end fixing areas are ground ,
10. Fadenspannungsmesser nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das fotoelastische Element (S) außerhalb des Durchgangsbereiches der optischen Achse (X) der optoelektronischen Abtasteinrichtung (A) eine lichtundurchlässige Abdeckung (C) aufweist, vorzugsweise einen Farbauftrag.10. Thread tension meter according to claim 1, characterized in that the photo-elastic element (S) outside the passage area of the optical axis (X) of the optoelectronic scanning device (A) has an opaque cover (C), preferably an application of paint.
11. Fadenspannungsmesser nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die optoelektronische Abtasteinrichtung (A) eine Lichtquelle (LS) für zumindest quasi monochromatisches und/oder polarisiertes Licht (L), zwischen der Lichtquelle (LS) und dem fotoelastischen Element (S) ein erstes Polarisierelement (Pj), in Richtung der optischen Achse (X) und bei der gegenüberliegenden Oberfläche des fotoelastischen Elements (S) ein zweites Polarisierelement (P0) mit gegenüber der Polarisierungsachse des ersten Polarisierelements mit vorbestimmtem Winkel um die optische Achse (X) verdrehter Polarisierungsachse, die vorzugsweise gemeinsam eine Licht- Doppelbrechung (birefringense) verursachen und dahinter einen Empfänger (R) aufweist.11. Thread tension meter according to claim 1, characterized in that the optoelectronic scanning device (A) is a light source (LS) for at least quasi-monochromatic and / or polarized light (L), a first between the light source (LS) and the photo-elastic element (S) Polarizing element (Pj), in the direction of the optical axis (X) and on the opposite surface of the photo-elastic element (S) a second polarizing element (P 0 ) with a polarization axis rotated about the optical axis (X) at a predetermined angle with respect to the polarization axis of the first polarizing element , which preferably cause birefringence together and have a receiver (R) behind them.
12. Fadenspannungsmesser nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (LS) eine Rotlicht-LED (12) und der Empfänger (R) ein Fotoelement (13) sind.12. Thread tension meter according to claim 11, characterized in that the light source (LS) a red light LED (12) and the receiver (R) are a photo element (13).
13. Fadenspannungsmesser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Faden-Deflektor (D) ein Keramikstab oder -röhr (12), vorzugsweise mit rundem Querschnitt, ist, der mit seiner Halterung (11) auf der Platte festgelegt ist und sich in etwa senkrecht zur Plattenoberfläche (10) erstreckt.13. Thread tension meter according to claim 3, characterized in that the thread deflector (D) is a ceramic rod or tube (12), preferably with a round cross section, which is fixed with its holder (11) on the plate and approximately extends perpendicular to the plate surface (10).
14. Fadenspannungsmesser nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Grundkörper (1) des Fadenspannungs- messers (M) zwei mit einem Zwischenraum (17) beabstandete Lagerböcke (4, 5) vorgesehen sind, dass die Platte an beiden Enden in den Lagerböcken (4, 5) festgelegt ist, vorzugsweise hochkant liegend, und sich durch den Zwischenraum (17) erstreckt, dass der Deflektor (D) im Zwischenraum an der Platte angebracht ist und mit einem den Fadenkontaktbereich (14) aufweisenden Ende gegenüber den Lagerböcken (4, 5) vorsteht, dass in einem Lagerbock (5) den beiden Plattenoberflächen (10) zugewandte erste und zweite plattenförmige Polarisierelemente (Pj, B) enthalten sind, und dass die Lichtquelle (LS) und der Empfänger (R) im Lagerbock (5) an den ersten und zweiten Polarisierelementen (Pj, Pσ) platziert sind.14. Thread tension meter according to at least one of the preceding claims, characterized in that on a base body (1) of the thread tension knife (M) two bearing blocks (4, 5) spaced apart with an intermediate space (17) are provided so that the plate is fixed at both ends in the bearing blocks (4, 5), preferably lying on edge, and extending through the intermediate space (17) extends that the deflector (D) is attached to the plate in the intermediate space and protrudes with an end having the thread contact area (14) opposite the bearing blocks (4, 5), the first facing the two plate surfaces (10) in a bearing block (5) and second plate-shaped polarizing elements (Pj, B) are contained, and that the light source (LS) and the receiver (R) in the bearing block (5) are placed on the first and second polarizing elements (Pj, P σ ).
15. Fadenspannungsmesser nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass am Grundkörper (1) unterhalb des Zwischenraums (17) und des Endes des Faden- Deflektors (D) ein brückenförmiger Halter (2) mit zwei aufeinander ausgerichteten Fadenführern (3) angeordnet ist, die mit dem Faden-Deflektor (D) den Fadenweg durch den Fadenspannungsmesser (M) definieren. 15. Thread tension meter according to claim 14, characterized in that a bridge-shaped holder (2) with two aligned thread guides (3) is arranged on the base body (1) below the intermediate space (17) and the end of the thread deflector (D) use the thread deflector (D) to define the thread path through the thread tension meter (M).
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