WO2015172933A1 - Kraftaufnehmer, anordnung mit mehreren kraftaufnehmern und verwendung der anordnung - Google Patents

Kraftaufnehmer, anordnung mit mehreren kraftaufnehmern und verwendung der anordnung Download PDF

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WO2015172933A1
WO2015172933A1 PCT/EP2015/056651 EP2015056651W WO2015172933A1 WO 2015172933 A1 WO2015172933 A1 WO 2015172933A1 EP 2015056651 W EP2015056651 W EP 2015056651W WO 2015172933 A1 WO2015172933 A1 WO 2015172933A1
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Andre Philipp
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a force transducer for determining two force components arranged perpendicular to one another. Furthermore, the invention relates to an arrangement consisting of a plurality of inventive
  • Force transducers and the use of an arrangement for determining forces acting on a web, in particular a packaging material web.
  • Multi-axis force sensor known.
  • the force transducer consists of several, integrally interconnected sections or Kraftaufrichierin that are at least partially formed in the form of double bending beam.
  • the detection of the individual forces or moments takes place in a manner known per se, in particular by means of strain gauges.
  • Force transducer is formed by the detection of the large number of forces or moments relatively expensive. In addition, he has one at least in
  • the stress acting in the packaging material web transversely to the longitudinal extent of the packaging material web and the frictional force caused by From batch to batch changing material properties of the packaging material is essential.
  • it is important for detecting the web tension that the forces detected for calculating the web tension are detected at a plurality of locations arranged transversely to the conveying direction or for the longitudinal extent of the packaging material web, as completely as possible. This requires an arrangement of a plurality of force transducers, which are arranged parallel and as close as possible next to each other.
  • a force transducer is desirable, which has the smallest possible width, so that as many force transducers can be arranged side by side transversely to the longitudinal extension of the packaging material web.
  • the force transducer known from EP 0 139 307 B1 seems to be unsuitable for this task due to the lack of indication of the dimensions or oversized for the task.
  • the invention has the object, a force transducer in such a way that it in particular in connection with on a packaging material web as to be measured
  • Force transducer elements are integrally connected to each other via a web-shaped connecting portion, wherein the two
  • Force transducer element is at least indirectly connected to the element to be measured. This allows a design of the force transducer, in which a packaging material web can be guided in a relatively large wrap around the free end of the Kraftaufrichelements. This allows a particularly simple and effective detection of the on the
  • Force transducer element is connected via a further web-shaped connecting portion with a base portion which is adapted to be connected to the carrier element.
  • Base portion and the first force transducer element each having a receptacle. Under a recording is in the simplest case a hole, a thread o.ä. understood that allows a mechanical coupling or connection of the force transducer.
  • Strain gauges for determining the force components having.
  • Such strain gauges may be electrically connected in the usual manner, for example in the form of a wheatstone bridge.
  • Sensitivity of the strain gauges is in practice, for example, a measuring range in the first force transducer element between ON and 5N and in the second force transducer elements between ON and 15N possible.
  • At least one force component to be measured is detected by means of a distance sensor, which is arranged on a fixed portion of the Kraftaufdorfelements or stationary and separate from the Kraftaufdorfelement.
  • the two force transducer elements are formed plate-shaped with a thickness which has a smaller value than the width of the Kraftaufrichiata. This makes it possible in practice, for example, form a force transducer with a thickness of only 10mm.
  • the invention also encompasses an arrangement consisting of a multiplicity of force transducers arranged parallel to one another and in alignment with one another and formed in the manner according to the invention.
  • spacer elements are arranged between the force transducers. This makes it possible, for example, for a given width of a packaging material web to arrange depending on the desired resolution or detection of the forces transverse to the packaging material web, the force transducer on a support member at defined distances from each other.
  • the arrangement for detecting a thickness distribution of a packaging material web can have a pressure element which interacts with the force transducers.
  • the invention also includes the use of a corresponding arrangement for determining forces acting on a packaging material web. Both These forces are, in particular, frictional forces caused by packaging material-specific surface properties as well as forces by means of which a web tension in the packaging material web can be deduced.
  • Fig. 1 is a front view of an arrangement consisting of a variety of
  • FIG. 2 shows a section in the plane II-II of FIG. 1 with a packaging material web
  • FIG. 3 is a side view of the arrangement of FIG. 1,
  • FIG. 4 shows a part of the force transducer according to FIG. 3 in a perspective illustration
  • Fig. 5 shows the parts of the force transducer of FIG. 4 in a side view
  • FIG. 6 shows a section through a force transducer during the thickness measurement of the packaging material web.
  • FIGS. 1 and 2 show an arrangement 100 for measuring packaging material web 1 that can be seen only in FIG. 2.
  • the arrangement 100 is preferably used in the inlet region of the packaging material web 1 in a packaging machine, for example to form a shoulder of a
  • the arrangement 100 serves the forces acting transversely to the longitudinal extension or to the conveying direction of the packaging material web 1 (and thus the stresses acting in the packaging material web 1) as well as the friction coefficients of the packaging material web 1 which are specific due to the surface condition of the packaging material web 1.
  • the arrangement 100 comprises a multiplicity of force sensors 10 arranged side by side in accordance with the invention.
  • the force sensors 10 are on a carrier element which can be seen in FIG. 2 and extends transversely to the longitudinal extent of the packaging material web 1 arranged in the form of a cross member 101, wherein the cross member 101 is part of a frame, not shown in detail with longitudinal beams 102 and cross struts 103, as can be seen from FIG. 2.
  • the respectively identically designed load cells 10 each have a thickness D of, for example, 10 mm, and are arranged separated from one another by plate-shaped spacer elements 13.
  • the spacer elements 13 can be in a particularly simple manner, the mutual distance of
  • Adjust load cell 10 on crossmember 101 The force transducer 10, which are connected on the one hand to the cross member 101, on the other hand cooperate with contact elements 14, over whose contour the packaging material web 1 is guided in accordance with FIG. 2 to form a wrap angle ⁇ or is in contact with the contact elements 14.
  • the width of the contact elements 14 is dimensioned such that the packaging material web 1 is supported over the entire width of the contact elements 14.
  • Wrap angle ⁇ can be influenced by deflection rollers 105, 106 movable up and down on the side members 102 in the direction of the double arrow 104.
  • Force transducer 10 designed to detect perpendicular to each other arranged force components F- ⁇ and F 2 , wherein from the size of the
  • Force component F- ⁇ on the web tension in the packaging material web 1 can be closed, while the force component F 2 as an indicator of the
  • the force transducer 10 has a plate-shaped main body 15 as a carrier element which carries two, in FIGS. 4 and 5 recognizable, perpendicular to each other arranged Kraftaufrichopathy 16 and 17.
  • the main body 15 is in turn connected to the cross member 101 of the arrangement 100.
  • cable connections 19, 20 are arranged or provided on the main body 15, which are used for transmitting the signals from the
  • Force transducer elements 16, 17 determined force components F- ⁇ and F 2 is used to an evaluation or control device, not shown.
  • Force transducer element 16 is connected via a web-shaped connecting portion 23 with the second, the main body 15 facing force transducer element 17.
  • the second force transducer element 17 on the side facing away from the first Kraftaufrichelement 16 side on another web-shaped connecting portion 24 which in a flat or
  • the base section 25 has, in a middle region, a throughbore 26, via which the base section 25 and thus also the integrally connected force transducer elements 16, 17 are connected, in particular screwed, to the base body 15.
  • the through hole 26 also for
  • a thread 29 is formed, in which the clamping screw 30 can be screwed.
  • the clamping screw 30 thereby serves to generate a biasing force on the force transducer element 17th
  • the two force transducer elements 16, 17 each have an at least substantially rectangular outer contour 27, 28 with a width B- 1 and B 2 and a length U and L 2 . It is essential that the first width Bi, B 2 each is smaller than the length U, L 2 . In addition, the thickness D is smaller than the width Bi, B 2 .
  • the first force transducer element 16 is arranged approximately in the middle of the second force transducer element 17 or connected thereto, so that the two force transducer elements 16, 17 are arranged in a T-shape relative to each other.
  • the two force transducer elements 16, 17 have in the usual way and
  • Shaping of the recess 31, 32 is the wall thickness of
  • strain gauges 33 to 36 can also be arranged at other locations of the force transducer elements 16, 17.
  • the first force transducer element 16 which serves to detect the force component F 2 , moreover has on the side facing the contact element 14 on its side facing the contact element 14 a passage opening 37 via which the contact element 14 with the first force transducer element
  • strain gauges 33, 34 of the first force transducer element 16 and the strain gauges 35, 36 of the second force transducer element 17 are electrically interconnected in a known manner. Due to the generated voltage signals of the strain gauges 33 to 36 is a deformation of the respective Kraftaufillonelements 16, 17 as a result of the action of
  • Control means are supplied as input values, which calculates the size of the force components F- ⁇ and F 2 .
  • Strain gauges 33 to 36 are used as strain gauges for distance sensors. For this purpose, it may be provided, for example, that in the
  • Distance sensor 50 is used, as shown in FIG. 5.
  • alternative the corresponding distance sensor can also, for example, in the
  • Base body 15 may be arranged, and the through hole 38 serves only to be able to detect the position of the bottom portion 39 of the second Kraftaufrichelements 17 facing the base portion 25 can.
  • a distance sensors come, for example, non-contact sensors, such as
  • a corresponding distance sensor may be provided stationary and separately from the first Kraftaufrichelement 16 approximately in the region of the coupling of the first Kraftaufrichelements 16 to the contact element 14.
  • the arrangement 100 can additionally optionally have a rod-shaped pressure strip 107 extending between the longitudinal members 102, which can be seen from the lowered position, which can be seen in FIG. 6, in contact with the packaging material web 1 can be raised in the direction of arrow 108.
  • the two deflection rollers 105, 106 in a raised position, so that the packaging material web 1 at least substantially flat on the
  • the force transducer 10 according to the invention as described above or the arrangement 100 consisting of a large number of force transducers 10 can be modified or modified in many different ways without deviating from the idea of the invention.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftaufnehmer (10), mit zwei, jeweils als Doppelbiegebalken (21, 22) ausgebildeten Kraftaufnehmerelementen (16, 17), die dazu ausgebildet sind, zwei senkrecht zueinander angeordnete Kraftkomponenten (F1, F2) an einem zu vermessenden Element (1) zu erfassen, wobei die beiden Kraftaufnehmerelemente (16, 17) jeweils eine im Wesentlichen rechteckförmige Außenkontur (27, 28) mit einer Breite (B1, B2) und einer Länge (L1, L2) aufweisen, wobei die Länge (L1, L2) jeweils größer ist als die Breite (B1, B2), wobei die die beiden Kraftaufnehmerelemente (16, 17) rechtwinklig zueinander angeordnet sind, wobei das erste Kraftaufnehmerelement (16) dazu ausgebildet ist, in Wirkverbindung mit dem zu vermessenden Element (1) angeordnet zu werden, wobei das zweite Kraftaufnehmerelement (17) mit einem Trägerelement (15) für den Kraftaufnehmer (10) verbunden ist, und wobei das erste Kraftaufnehmerelement (16) im Bereich einer dem zweiten Kraftaufnehmerelement (17) abgewandten Seite mit dem zu vermessenden Element (1) zumindest mittelbar verbunden ist.

Description

Beschreibung
Kraftaufnehmer, Anordnung mit mehreren Kraftaufnehmern und Verwendung der
Anordnung
Stand der Technik Die Erfindung betrifft einen Kraftaufnehmer zur Ermittlung zweier, senkrecht zueinander angeordneter Kraftkomponenten. Ferner betrifft die Erfindung eine Anordnung, bestehend aus einer Vielzahl von erfindungsgemäßen
Kraftaufnehmern sowie die Verwendung einer Anordnung zur Ermittlung von auf eine Bahn, insbesondere eine Packstoffbahn wirkenden Kräften.
Aus der EP 0 139 307 B1 (Fig. 8) ein stift- bzw. säulenförmiger
Mehrachsenkraftsensor bekannt. Mittels des bekannten Kraftsensors lassen sich sowohl die in den drei Raumachsen auf dem Kraftaufnehmer wirkenden Kräfte, als auch die um die entsprechenden Raumachsen wirkenden Momente ermitteln bzw. erfassen. Hierzu besteht der Kraftaufnehmer aus mehreren, einstückig miteinander verbundenen Abschnitten bzw. Kraftaufnehmerelementen, die zumindest teilweise in Form von Doppelbiegebalken ausgebildet sind. Die Erfassung der einzelnen Kräfte bzw. Momente erfolgt auf an sich bekannte Art und Weise insbesondere mittels Dehnmessstreifen. Der bekannte
Kraftaufnehmer ist durch die Erfassung der Vielzahl von Kräften bzw. Momenten relativ aufwendig ausgebildet. Darüber hinaus weist er eine zumindest im
Wesentlichen quadratische Querschnittsform auf, die insbesondere dazu dient, dass die in allen Richtungen bzw. Achsen wirkenden Kräfte bzw. Momente mit der gleichen Genauigkeit bzw. Empfindlichkeit erfasst werden können.
Bei der Verarbeitung von Packstoffbahnen auf Verpackungsmaschinen, beispielsweise auf sogenannten Schlauchbeutelmaschinen, ist es für eine optimale Funktion der Schlauchbeutelmaschine wichtig, die auf die
Packstoffbahn wirkenden Spannungen bzw. Kräfte erfassen zu können.
Insbesondere ist dabei die quer zur Längserstreckung der Packstoffbahn wirkende Spannung in der Packstoffbahn sowie die Reibkraft, verursacht durch von Charge zu Charge wechselnden Materialeigenschaften der Packstoffbahn von wesentlicher Bedeutung. Wichtig bei der Erfassung der Bahnspannung ist darüber hinaus, dass die zur Berechnung der Bahnspannung erfassten Kräfte an einer Vielzahl von quer zur Förderrichtung bzw. zur Längserstreckung der Packstoffbahn angeordneten Stellen, möglichst lückenlos, erfasst werden. Dies bedingt eine Anordnung einer Vielzahl von Kraftaufnehmern, die parallel und möglichst unmittelbar nebeneinander angeordnet sind. Zur Erzielung einer möglichst hohen Auflösung über die gesamte Breite der Packstoffbahn ist daher ein Kraftaufnehmer wünschenswert, der eine möglichst geringe Breite aufweist, damit möglichst viele Kraftaufnehmer nebeneinander quer zur Längserstreckung der Packstoffbahn angeordnet werden können. Der aus der EP 0 139 307 B1 bekannte Kraftaufnehmer scheint vor diesem Hintergrund aufgrund der dort fehlenden Angabe der Dimensionierung ungeeignet bzw. für die gestellte Aufgabe überdimensioniert zu sein. Insbesondere scheint es nicht möglich, eine Packstoffbahn derart in Wirkverbindung mit dem Kraftaufnehmer zu bringen, dass zwei, rechtwinklig zueinander angeordnete Kraftkomponenten mit der benötigten Auflösung bzw. Genauigkeit selbst bei relativ kleinen Kraftbeträgen erfasst werden können.
Offenbarung der Erfindung
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kraftaufnehmer derart auszubilden, dass dieser insbesondere in Verbindung mit auf eine Packstoffbahn als zu vermessendem
Element wirkenden Kräften bzw. Spannungen eine optimierte Anordnung ermöglicht und gleichzeitig eine gewünschte (hohe) Auflösung auch bei relativ kleinen Kräften (gemeint ist dabei eine maximale Kraft von etwa 20N) aufweist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Kraftaufnehmer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 im Wesentlichen dadurch gelöst, dass die beiden
Kraftaufnehmerelemente über einen stegförmigen Verbindungsabschnitt einstückig miteinander verbunden sind, wobei die beiden
Kraftaufnehmerelemente jeweils eine im Wesentlichen rechteckförmige
Außenkontur mit einer Breite und einer Länge aufweisen, wobei die Länge jeweils größer ist als die Breite, wobei die die beiden Kraftaufnehmerelemente rechtwinklig zueinander angeordnet sind, wobei das erste Kraftaufnehmerelement dazu ausgebildet ist, in Wirkverbindung mit dem zu vermessenden Element (Packstoffbahn) angeordnet zu werden, und wobei das zweite Kraftaufnehmerelement mit einem Trägerelement für den Kraftaufnehmer verbunden ist. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass die beiden, jeweils als Doppelbiegebalken ausgebildeten Kraftaufnehmerelemente in Form eines„T" zueinander angeordnet sind, wobei das eine freie Ende des einen
Kraftaufnehmerelements zumindest mittelbar mit dem zu vermessenden Element verbunden ist. Dadurch wird eine Ausbildung des Kraftaufnehmers ermöglicht, bei dem eine Packstoffbahn in einem relativ großen Umschlingungswinkel um das freie Ende des Kraftaufnehmerelements geführt werden kann. Dies ermöglicht eine besonders einfache und effektive Erfassung der auf die
Packstoffbahn wirkenden Kräfte.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftaufnehmers sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Zur besonders einfachen und effektiven Verbindung des Kraftaufnehmers an einem Trägerelement wird vorgeschlagen, dass das zweite
Kraftaufnehmerelement über einen weiteren stegförmigen Verbindungsabschnitt mit einem Basisabschnitt verbunden ist, der dazu ausgebildet ist, mit dem Trägerelement verbunden zu werden.
Zur Kopplung des Kraftaufnehmers mit dem Trägerelement bzw. mit dem zu vermessenden Element ist es darüber hinaus vorgesehen, dass der
Basisabschnitt und das erste Kraftaufnehmerelement jeweils eine Aufnahme aufweisen. Unter einer Aufnahme wird dabei im einfachsten Fall eine Bohrung, ein Gewinde o.ä. verstanden, das eine mechanische Kopplung bzw. Verbindung des Kraftaufnehmers ermöglicht.
Zur Erzeugung einer Vorspannkraft auf ein Kraftaufnehmerelement zur
Verbesserung der Messung der Kraftkomponente ist es möglich, dass auf wenigstens eines der Kraftaufnehmerelemente mittels einer Spanneinrichtung eine Vorspannkraft aufbringbar ist. Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass wenigstens einer der beiden
Kraftaufnehmerelemente Dehnmessstreifen zur Ermittlung der Kraftkomponenten aufweist. Derartige Dehnmessstreifen können in üblicher Art und Weise beispielsweise in Form einer wheatstoneschen Brücke elektrisch geschaltet sein. Durch entsprechende Ausgestaltung des Doppelbiegebalkens bzw. der
Empfindlichkeit der Dehnmessstreifen ist dabei in der Praxis beispielsweise ein Messbereich bei dem ersten Kraftaufnehmerelement zwischen ON und 5N und bei dem zweiten Kraftaufnehmerelementen zwischen ON und 15N möglich.
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass wenigstens eine zu vermessende Kraftkomponente mittels eines Abstandssensors erfasst wird, der an einem ortsfesten Teilabschnitt des Kraftaufnehmerelements oder ortsfest und von dem Kraftaufnehmerelement getrennt angeordnet ist.
In weiterhin besonders bevorzugter geometrischer Dimensionierung des
Kraftaufnehmers ist es vorgesehen, dass die beiden Kraftaufnehmerelemente plattenförmig mit einer Dicke ausgebildet sind, die einen kleineren Wert aufweist als die Breite der Kraftaufnehmerelemente. Dadurch ist es in der Praxis beispielsweise möglich, einen Kraftaufnehmer mit einer Dicke von lediglich 10mm auszubilden.
Die Erfindung umfasst auch eine Anordnung, bestehend aus einer Vielzahl von parallel und fluchtend zueinander angeordneten Kraftaufnehmern, die in erfindungsgemäßer Art und Weise ausgebildet sind.
In bevorzugter Weiterbildung der Anordnung kann es vorgesehen sein, dass zwischen den Kraftaufnehmern Distanzelemente angeordnet sind. Damit ist es beispielsweise bei einer vorgegebenen Breite einer Packstoffbahn möglich, in Abhängigkeit von der gewünschten Auflösung bzw. Erfassung der Kräfte quer zur Packstoffbahn die Kraftaufnehmer auf einem Trägerelement in definierten Abständen zueinander anzuordnen.
Weiterhin kann die Anordnung zur Erfassung einer Dickenverteilung einer Packstoffbahn ein Andrückelement aufweisen, das mit den Kraftaufnehmern zusammenwirkt.
Zuletzt umfasst die Erfindung auch die Verwendung einer entsprechenden Anordnung zur Ermittlung von auf eine Packstoffbahn wirkenden Kräften. Bei den Kräften handelt es sich dabei insbesondere um Reibungskräfte, verursacht durch verpackungsmaterialspezifische Oberflächeneigenschaften sowie um Kräfte, mittels derer auf eine Bahnspannung in der Packstoffbahn geschlossen werden kann.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in
Fig. 1 eine Vorderansicht auf eine Anordnung, die aus einer Vielzahl von
erfindungsgemäßen Kraftaufnehmern besteht und zur Erfassung von auf eine Packstoffbahn wirkenden Kräften sowie deren Reibeigenschaften dient,
Fig. 2 einen Schnitt in der Ebene II-II der Fig. 1 mit einer Packstoffbahn,
Fig. 3 eine Seitenansicht auf die Anordnung gemäß Fig. 1 ,
Fig. 4 einen Teil des Kraftaufnehmers gemäß Fig. 3 in einer perspektivischen Darstellung,
Fig. 5 die Teile des Kraftaufnehmers gemäß Fig. 4 in einer Seitenansicht und
Fig. 6 einen Schnitt durch einen Kraftaufnehmer während der Dickenmessung der Packstoffbahn.
Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
In den Fig. 1 und 2 ist eine Anordnung 100 zur Messung von auf eine lediglich in der Fig. 2 erkennbare Packstoffbahn 1 dargestellt. Die Anordnung 100 findet vorzugsweise Verwendung im Zulaufbereich der Packstoffbahn 1 in einer Verpackungsmaschine, beispielsweise zu einer Formschulter einer
Schlauchbeutelmaschine, wobei die Packstoffbahn 1 beispielsweise eine heißsiegelfähige Kunststofffolie ist. Die Anordnung 100 dient dazu, die quer zur Längserstreckung bzw. zur Förderrichtung der Packstoffbahn 1 wirkenden Kräfte (und somit die in der Packstoffbahn 1 wirkenden Spannungen) sowie die aufgrund der Oberflächenbeschaffenheit der Packstoffbahn 1 spezifischen Reibwerte der Packstoffbahn 1 zu erfassen.
Wie insbesondere anhand der Darstellung der Fig. 1 und 3 erkennbar ist, umfasst die Anordnung 100 eine Vielzahl von nebeneinander fluchtend angeordneten erfindungsgemäßen Kraftaufnehmern 10. Die Kraftaufnehmer 10 sind auf einem in der Fig. 2 erkennbaren, quer zur Längserstreckung der Packstoffbahn 1 sich erstreckenden Trägerelement in Form eines Querträgers 101 angeordnet, wobei der Querträger 101 Bestandteil einer im einzelnen nicht dargestellten Gestells mit Längsträgern 102 und Querverstrebungen 103 ist, wie dies anhand der Fig. 2 ersichtlich ist.
Die jeweils identisch ausgebildeten Kraftaufnehmer 10 weisen jeweils eine Dicke D von beispielsweise 10mm auf, und sind durch plattenförmige Distanzelemente 13 voneinander getrennt angeordnet. Durch die Distanzelemente 13 lässt sich in besonders einfacher Art und Weise der gegenseitige Abstand der
Kraftaufnehmer 10 auf dem Querträger 101 einstellen. Die Kraftaufnehmer 10, die einerseits mit dem Querträger 101 verbunden sind, wirken andererseits mit Kontaktelementen 14 zusammen, über deren Kontur die Packstoffbahn 1 entsprechend der Fig. 2 unter Ausbildung eines Umschlingungswinkels α geführt ist bzw. sich in Anlage mit den Kontaktelementen 14 befindet. Die Breite der Kontaktelemente 14 ist derart bemessen, dass die Packstoffbahn 1 über deren gesamte Breite von den Kontaktelementen 14 abgestützt ist. Der
Umschlingungswinkel α lässt sich über an den Längsträgern 102 in Richtung des Doppelpfeils 104 auf- und abbewegbaren Umlenkrollen 105, 106 beeinflussen.
Entsprechend der Darstellung der Fig. 5 ist der erfindungsgemäße
Kraftaufnehmer 10 dazu ausgebildet, senkrecht zueinander angeordnete Kraftkomponenten F-ι und F2 zu erfassen, wobei aus der Größe der
Kraftkomponente F-ι auf die Bahnspannung in der Packstoffbahn 1 geschlossen werden kann, während die Kraftkomponente F2 als Indikator für die
Oberflächenbeschaffenheit bzw. den Reibungskoeffizienten der Packstoffbahn 1 dient, der sich insbesondere bei einem Wechsel der als Packstoffrolle bevorrateten Packstoffbahn 1 von Packstoffcharge zu Packstoffcharge verändern kann. Entsprechend der Fig. 3 weist der Kraftaufnehmer 10 einen plattenförmigen Grundkörper 15 als Trägerelement auf, der zwei, in den Fig. 4 und 5 erkennbare, senkrecht zueinander angeordnete Kraftaufnehmerelemente 16 und 17 trägt. Der Grundkörper 15 ist wiederum mit dem Querträger 101 der Anordnung 100 verbunden. An dem Grundkörper 15 sind darüber hinaus Kabelanschlüsse 19, 20 angeordnet bzw. vorgesehen, die zur Übertragung der von den
Kraftaufnehmerelementen 16, 17 ermittelten Kraftkomponenten F-ι und F2 zu einer nicht dargestellten Auswerte- bzw. Steuereinrichtung dient.
Entsprechend der Darstellung der Fig. 4 und 5 sind die beiden
Kraftaufnehmerelemente 16, 17 jeweils in Form eines Doppelbiegebalkens 21 , 22 ausgebildet. Das erste, dem Kontaktelement 14 zugewandte
Kraftaufnehmerelement 16 ist über einen stegförmigen Verbindungsabschnitt 23 mit dem zweiten, dem Grundkörper 15 zugewandten Kraftaufnehmerelement 17 verbunden. Darüber hinaus weist das zweite Kraftaufnehmerelement 17 auf der dem ersten Kraftaufnehmerelement 16 abgewandten Seite einen weiteren stegförmigen Verbindungsabschnitt 24 auf, der in einen flachen bzw.
blockförmigen Basisabschnitt 25 übergeht. Der Basisabschnitt 25 weist beispielhaft in einem mittleren Bereich eine Durchgangsbohrung 26 auf, über die der Basisabschnitt 25 und somit auch die einstückig miteinander verbundenen Kraftaufnehmerelemente 16, 17 beispielsweise mit dem Grundkörper 15 verbunden, insbesondere verschraubbar sind. Gleichzeitig oder alternativ kann die Durchgangsbohrung 26 auch zur
Durchführung einer lediglich in der Fig. 5 dargestellten Spannschraube 30 benutzt werden. In diesem Fall weist das Kraftaufnehmerelement 17 zusätzliche Durchgangsbohrungen für die Spannschraube 30 auf, und in der dem
Kraftaufnehmerelement 17 zugewandten Seite des Kraftaufnehmerelements 16 ist ein Gewinde 29 ausgebildet, in das die Spannschraube 30 einschraubbar ist.
Die Spannschraube 30 dient dadurch der Erzeugung einer Vorspannkraft auf das Kraftaufnehmerelement 17.
Die beiden Kraftaufnehmerelemente 16, 17 weisen jeweils eine zumindest im Wesentlichen rechteckförmige Außenkontur 27, 28 mit einer Breite B-ι und B2 sowie einer Länge U und L2 auf. Wesentlich ist, dass die erste Breite B-i , B2 jeweils kleiner ist als die Länge U, L2. Darüber hinaus ist die Dicke D kleiner als die Breite B-i , B2. Das erste Kraftaufnehmerelement 16 ist in etwa mittig zum zweiten Kraftaufnehmerelement 17 angeordnet bzw. mit diesem verbunden, so dass die beiden Kraftaufnehmerelemente 16, 17 T-förmig zueinander angeordnet sind. Die beiden Kraftaufnehmerelemente 16, 17 weisen in üblicher Art und
Weise eine in etwa knochenförmige Aussparung 31 , 32 auf. Durch die
Formgebung der Aussparung 31 , 32 ist die Wanddicke des
Kraftaufnehmerelements 16, 17 unterschiedlich groß ausgebildet. In den
Bereichen, in denen die Wanddicke den geringsten Wert aufweist, sind
Dehnmesselemente in Form von Dehnmessstreifen 33, 34 am ersten
Kraftaufnehmerelement 16 bzw. Dehnmessstreifen 35, 36 im Bereich des zweiten Kraftaufnehmerelements 17 angeordnet.
Ergänzend wird darauf hingewiesen, dass die Dehnmessstreifen 33 bis 36 auch an anderen Stellen der Kraftaufnehmerelemente 16, 17 angeordnet sein können.
Das erste Kraftaufnehmerelement 16, das zur Erfassung der Kraftkomponente F2 dient, weist darüber hinaus auf der dem Kontaktelement 14 zugewandten Seite an seiner dem Kontaktelement 14 zugewandten Seite eine Durchgangsöffnung 37 auf, über die das Kontaktelement 14 mit dem ersten Kraftaufnehmerelement
16 an dessen Schmalseite verbunden bzw. verschraubt werden kann. Sowohl die Dehnmessstreifen 33, 34 des ersten Kraftaufnehmerelements 16, als auch die Dehnmessstreifen 35, 36 des zweiten Kraftaufnehmerelements 17 sind in bekannter Art und Weise elektrisch miteinander verschaltet. Durch die erzeugten Spannungssignale der Dehnmessstreifen 33 bis 36 wird eine Verformung des jeweiligen Kraftaufnehmerelements 16, 17 infolge der Einwirkung der
Kraftkomponenten F-ι und F2 erfasst, die der erwähnten Auswerte- bzw.
Steuereinrichtung als Eingangswerte zugeführt werden, welche die Größe der Kraftkomponenten F-ι und F2 berechnet.
Zusätzlich oder aber alternativ ist es auch denkbar, anstelle von
Dehnmessstreifen 33 bis 36 als Dehnmesselementen Abstandssensoren zu verwenden. Hierzu kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass in dem
Basisabschnitt 25 auf der dem Verbindungssteg 24 abgewandten Seite eine weitere Durchgangsöffnung 38 ausgebildet ist, in die ein entsprechender
Abstandssensor 50 einsetzbar ist, wie dies in der Fig. 5 dargestellt ist. Alternativ kann der entsprechende Abstandssensor auch beispielsweise in dem
Grundkörper 15 angeordnet sein, und die Durchgangsöffnung 38 dient lediglich dazu, die Position der dem Basisabschnitt 25 zugewandten Unterseite 39 des zweiten Kraftaufnehmerelements 17 erfassen zu können. Als Abstandssensoren kommen beispielsweise berührungslos arbeitende Sensoren, wie
Infrarotsensoren o.ä. in Frage. Für den Fall, dass die Verformung des ersten Kraftaufnehmerelements 16 erfasst werden soll, kann ein entsprechender Abstandssensor ortsfest sowie getrennt von dem ersten Kraftaufnehmerelement 16 etwa im Bereich der Ankopplung des ersten Kraftaufnehmerelements 16 an das Kontaktelement 14 vorgesehen sein.
In der Fig. 6 ist erkennbar, dass die Anordnung 100 zusätzlich optional eine stangenförmige, zwischen den Längsträgern 102 sich erstreckende Andrückleiste 107 aufweisen kann, die aus der in der Fig. 6 erkennbaren abgesenkten Position, in der sie sich in Anlagekontakt mit der Packstoffbahn 1 befindet, in Richtung des Pfeils 108 angehoben werden kann. In der in der Fig. 6 dargestellten Stellung sind auch die beiden Umlenkrollen 105, 106 in einer angehobenen Stellung, so dass die Packstoffbahn 1 zumindest im Wesentlichen eben auf den
Kontaktelementen 14 aufliegt. In der in der Fig. 6 dargestellten Position wird über die Andrückleiste 107 unter Zwischenlage der stillstehenden Packstoffbahn 1 auf die Kontaktelemente 14 ein Druck erzeugt, der als Kraftkomponente F-ι von dem jeweiligen Kraftaufnehmerelement 17 erfasst wird. Die Kraftkomponenten F-i dienen der Ermittlung einer Dickenverteilung der Packstoffbahn 1 in deren Querrichtung, d.h. senkrecht zur Förderrichtung der Packstoffbahn 1 und wird insbesondere bei thermoverformbaren Packstoffbahnen 1 angewandt.
Der soweit beschriebene erfindungsgemäße Kraftaufnehmer 10 bzw. die aus einer Vielzahl von Kraftaufnehmern 10 bestehende Anordnung 100 können in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.

Claims

Ansprüche
1 . Kraftaufnehmer (10), mit zwei, jeweils als Doppelbiegebalken (21 , 22)
ausgebildeten Kraftaufnehmerelementen (16, 17), die dazu ausgebildet sind, zwei senkrecht zueinander angeordnete Kraftkomponenten (F-ι , F2) an einem zu vermessenden Element (1 ) zu erfassen, wobei die beiden
Kraftaufnehmerelemente (16, 17) über einen stegförmigen
Verbindungsabschnitt (23) einstückig miteinander verbunden sind, wobei die beiden Kraftaufnehmerelemente (16, 17) jeweils eine im Wesentlichen rechteckförmige Außenkontur (27, 28) mit einer Breite (B-i , B2) und einer Länge (U, L2) aufweisen, wobei die Länge (L^ L2) jeweils größer ist als die Breite (B-i , B2), wobei die die beiden Kraftaufnehmerelemente (16, 17) rechtwinklig zueinander angeordnet sind, wobei das erste
Kraftaufnehmerelement (16) dazu ausgebildet ist, in Wirkverbindung mit dem zu vermessenden Element (1 ) angeordnet zu werden, wobei das zweite Kraftaufnehmerelement (17) mit einem Trägerelement (15) für den
Kraftaufnehmer (10) verbunden ist, und wobei das erste
Kraftaufnehmerelement (16) im Bereich einer dem zweiten
Kraftaufnehmerelement (17) abgewandten Seite mit dem zu vermessenden Element (1 ) zumindest mittelbar verbunden ist.
2. Kraftaufnehmer nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass das zweite Kraftaufnehmerelement (17) über einen weiteren
stegförmigen Verbindungsabschnitt (24) mit einem Basisabschnitt (25) verbunden ist, der dazu ausgebildet ist, mit dem Trägerelement (15) verbunden zu werden.
3. Kraftaufnehmer nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Basisabschnitt (25) und das erste Kraftaufnehmerelement (16) jeweils eine Aufnahme (26, 37) zur Kopplung an das zu vermessende Element (1 ) über ein Kontaktelement (14) bzw. das Trägerelement (15) aufweisen.
Kraftaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf wenigstens eines der Kraftaufnehmerelemente (16, 17) mittels einer Spanneinrichtung (30) eine Vorspannkraft aufbringbar ist.
Kraftaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens einer der beiden Kraftaufnehmerelemente (16, 17) Dehnmessstreifen (33 bis 36) zur Ermittlung der Kraftkomponenten (F-ι , F2) aufweist.
Kraftaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Ermittlung der Kraftkomponenten (F-ι , F2) wenigstens ein
Abstandssensor (50) dient, der an einem ortsfesten Teilabschnitt eines Kraftaufnehmerelements (16, 17) oder ortsfest und von dem
Kraftaufnehmerelement (16, 17) getrennt angeordnet ist.
Kraftaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die beiden Kraftaufnehmerelemente (16, 17) plattenförmig mit einer Dicke (D) ausgebildet sind, die einen kleineren Wert aufweist als die Breite (B-i , B2) der Kraftaufnehmerelemente (16, 17).
Anordnung (100), bestehend aus einer Vielzahl von parallel und fluchtend zueinander angeordneten Kraftaufnehmern (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Anordnung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen den Kraftaufnehmern (10) Distanzelemente (13) angeordnet sind.
10. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kraftaufnehmer (10) mit einem Andrückelement (107)
zusammenwirken, das das zu vermessende Element (1 ) gegen die
Kraftaufnehmer (10) drückt.
1 1 . Verwendung einer Anordnung (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 10 zur Ermittlung zumindest von auf eine Packstoffbahn wirkenden Kräften.
12. Verwendung einer Anordnung (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 10 zur Ermittlung einer Dickenverteilung einer Packstoffbahn in einer quer zu deren Förderrichtung verlaufenden Richtung.
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