DE19511110A1 - Tension meter for roller driven belt of mfd. product e.g. paper, foil, wire, or cable in rolling mill - Google Patents
Tension meter for roller driven belt of mfd. product e.g. paper, foil, wire, or cable in rolling millInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bandzugmessung in einer über eine drehbar gelagerte Meßwalze geführten Warenbahn bestehend aus einem ortsfest gelagerten Haltekörper sowie hierzu und zueinander koaxial angeordneten ersten und zweiten zylindrischen Meßkörpern, welche einer vom Bandzug abgeleiteten Radialkraft ausgesetzt sind, wobei jeder Meßkörper einen axial verlaufenden Spalt aufweist, durch den je Meßkörper jeweils ein Paar zueinander paralleler und sich diametral gegenüberliegender Doppelbiegebalken ausgebildet ist, mit denen die Meßkörper untereinander bzw. einer der Meßkörper mit dem Haltekörper verbunden sind, wobei jeder Doppelbiegebalken jeweils durch Einwirkung der senkrecht zu seiner Balkenrichtung wirkenden Kraftkomponente verformbar ist und Dehnungsmeßstreifen zur Erfassung der bei seiner Verformung entstehenden Dehnungen trägt.The invention relates to a device for measuring tape tension in one guided over a rotatably mounted measuring roller Goods web consisting of a stationary support body as well as the first and second cylindrical measuring bodies, which one from the strip tension derived radial force are exposed, each Measuring body has an axially extending gap through which for each measuring body a pair parallel to each other and each other diametrically opposed double bending beam with which the measuring body with each other or one of the Measuring body are connected to the holding body, each Double bending beams each by the action of the perpendicular to force component acting in its beam direction is deformable is and strain gauges for detecting the at its Deformation resulting from expansion.
Vorrichtungen zur Messung des Bandzuges werden überall dort eingesetzt, wo laufende Warenbahnen, beispielsweise Papierbahnen, Bänder, Folien, Drähte oder Kabel kontinuierlich verarbeitet bzw. veredelt werden. Sie dienen dem Zweck, die Zugkräfte, die in der Warenbahn auftreten, direkt zu messen, so daß die Ausgangsgröße der Meßvorrichtung für einen nachgeschalteten Regelkreis zur Verfügung steht.Devices for measuring the tape tension are everywhere there used where running webs, for example Paper webs, tapes, foils, wires or cables are continuously processed or refined. You serve the purpose, the tensile forces that occur in the web, measure directly, so that the output size of the measuring device is available for a downstream control loop.
Eine aus der DE-PS 33 36 727 bekannte Vorrichtung zur Bandzugmessung besteht aus einem inneren Meßring, der in einem äußeren Meßring lagegesichert ist. Der äußere Meßring ist in einem Lagerbock befestigt, während der innere Meßring eine Bohrung aufweist, die zur Aufnahme des Lagers eines Wellenendes der Meßwalze dient. Unter der Wirkung der den Außenring umschlingenden Warenbahn wirkt eine Radialkraft auf den Meßring. Innerhalb des Meßringes sind als Meßabschnitte Doppelbiegebalken ausgebildet, welche durch eine senkrecht auf die Balkenrichtung wirkende Kraft verformt werden. In einem der Verformung ausgesetzten Bereich der Doppelbiegebalken sind Dehnungsmeßstreifen angeordnet, durch die das der eingeleiteten Kraft proportionale Verformungssignal in ein elektrisches Signal umgewandelt wird.A device known from DE-PS 33 36 727 Belt tension measurement consists of an inner measuring ring, which in an outer measuring ring is secured in position. The outer measuring ring is fixed in a bearing block, while the inner measuring ring has a bore for receiving the bearing Shaft end of the measuring roller is used. Under the effect of the A radial force acts on the web wrapping around the outer ring the measuring ring. Inside the measuring ring are as measuring sections Double beam formed by a vertical force acting on the beam direction can be deformed. In an area subject to deformation Double bending beams are arranged through strain gauges which is proportional to the force applied Deformation signal converted into an electrical signal becomes.
Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der DE-36 03 187 bekannt. Bei dieser Vorrichtung sind zwei zylindrische Meßkörper vorgesehen, deren Paare von Doppelbiegebalken in Reihe verformbar sind und zwar derart, daß der Doppelbiegebalken des einen Meßkörpers einen hohen Meßbereich umfaßt und biegesteifer ist als der Doppelbiegebalken des zweiten für den niedrigeren Meßbereich bestimmten Meßkörpers. Zu diesem Zweck sind alle Biegebalken der als Meßringe ausgebildeten beiden Meßkörper zueinander parallel angeordnet.A device of the type mentioned is from the DE-36 03 187 known. There are two in this device cylindrical measuring body provided, the pairs of Double bending beams are deformable in a row, in such a way that that the double bending beam of a measuring body has a high Measuring range includes and is more rigid than that Double bending beam of the second for the lower measuring range certain measuring body. All bending beams are for this purpose the two measuring bodies designed as measuring rings to each other arranged in parallel.
Die Justierung der bekannten Vorrichtungen muß derart erfolgen, daß die Orientierung der Doppelbiegebalken senkrecht zur zu messenden Kraftkomponente, die von der Vorrichtung aufgenommen wird, gerichtet ist. Die bei der bekannten Vorrichtung übliche Orientierung entspricht somit der Richtung der resultierenden Kraft aus den beiden einlauf- bzw. auslaufseitig der Meßwalze verlaufenden Kraftvektoren in der Warenbahnebene. Der Einsatz der bekannten Vorrichtung setzt voraus, daß sowohl der Umschlingungswinkel als auch die Bandlaufwinkel, d. h. die Auftreffrichtungen der einlauf- bzw. auslaufseitigen Warenbahn auf die Meßwalze jeweils konstant sind. Falls sich entweder der Umschlingungswinkel ändert oder sich bei konstantem Umschlingungswinkel die Bandlaufwinkel verändern, verändert sich auch die Richtung der eingeleiteten resultierenden traft, so daß das Meßergebnis verfälscht wird. Somit läßt sich eine Vorrichtung der bekannten Art beispielsweise nicht direkt vor Aufwickel- oder Abwickelhaspeln einsetzen, da bedingt durch den sich ändernden Wickeldurchmesser eine Änderung der resultierenden Kraftrichtung erfolgt. Eine Behelfsmaßnahme, die hierzu in der Praxis angewendet wird, besteht darin, zusätzlich zu der Walze, in der die Meßvorrichtung angeordnet ist, eine Umlenkrolle vorzusehen, um den Umschlingungswinkel bzw. die Einfallsrichtung der einlauf- und auslaufseitigen Warenbahn konstant zu halten.The adjustment of the known devices must be such done that the orientation of the double beam perpendicular to the force component to be measured, that of the Device is included, is directed. The at the known device usual orientation thus corresponds the direction of the resulting force from the two or force vectors running on the outlet side of the measuring roller in the web level. The use of the known device assumes that both the wrap angle and the Tape travel angle, d. H. the directions of impact of the outgoing web on the measuring roller constant in each case are. If either the wrap angle changes or the belt running angle at a constant wrap angle change, the direction of the initiated changes resulting hits, so that the measurement result is falsified. Thus, a device of the known type for example not directly before winding or Use decoilers because of the changing winding diameter a change in the resulting Direction of force occurs. A makeshift measure that can be found in practice is in addition to Roller in which the measuring device is arranged, a To provide pulley to the wrap angle or Direction of incidence of the incoming and outgoing material web to keep constant.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß ohne weitere Hilfsmittel auch bei sich ändernden Umschlingungswinkeln bzw. Bandauftreffrichtungen eine genaue Erfassung der Bandzugkräfte ermöglicht wird.The object of the present invention is the device of the type mentioned to improve in that even with changing tools without further aids Wrap angles or tape impact directions are accurate Recording of the tensile forces is made possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Meßkörper zueinander um einen vorgebbaren Winkel derart verdreht sind, daß über die dem jeweiligen Meßkörper zugeordneten Dehnungsmeßstreifen zwei in der Meßebene liegende Komponenten der Radialkraft getrennt voneinander erfaßbar sind und daß eine Auswerteeinrichtung vorgesehen ist, mittels der aus den beiden Komponenten die Bandzugkraft berechnet wird.This object is achieved in that the two measuring bodies to each other by a predeterminable angle are twisted such that the respective measuring body assigned strain gauges two in the measuring plane lying components of the radial force separately are detectable and that an evaluation device is provided is, by means of the belt tension from the two components is calculated.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß von den beiden Meßkörpern jeweils eine der beiden in der Meßebene liegenden Komponenten der eingeleiteten Kraft gemessen werden, in dem die jeweiligen Verformungen separat von den Dehnungsmeßstreifen in elektrische Signale umgewandelt werden, und daß mittels der Auswerteeinrichtung durch entsprechende arithmetische Verknüpfung die Komponenten wiederum in die resultierende Kraft zusammengesetzt werden. Der besondere Vorteil besteht darin, daß jetzt eine Justierung der Vorrichtung zur Bandzugmessung in Bezug auf die eingeleitete resultierende Kraft entfallen kann. Einerseits muß daher beim Einbau keine besondere Obacht mehr auf die Ausrichtung gegeben werden und andererseits erfolgt eine zuverlässige Messung der Bandzugskräfte auch dann, wenn sich entweder der Umschlingungswinkel oder der Einlauf- bzw. Auslaufwinkel der Warenbahn im Bezug auf die Meßwalze (oder beide) verändern.The invention is characterized in that of the two Measuring bodies each one of the two lying in the measuring plane Components of the applied force are measured in the the respective deformations separately from the Strain gauges converted into electrical signals and that by means of the evaluation device corresponding arithmetic linkage the components in turn be assembled into the resulting force. The particular advantage is that now one Adjustment of the device for tape tension measurement in relation to the resulting force can be eliminated. On the one hand, therefore, no special care is required when installing be given to the alignment and done on the other hand a reliable measurement of the tape tensile forces even when either the wrap angle or the inlet or Exit angle of the web in relation to the measuring roller (or both) change.
Vorzugsweise sind die beiden Meßkörper dabei zueinander rechtwinklig versetzt, so daß die eingeleitete Kraft in orthogonale Koordinaten zerlegt gemessen und die Meßwerte durch die entsprechenden Transformation im kartesischen Koordinatensystem derart weiterverarbeitet werden können, daß als Meßergebnis direkt die in der Warenbahn auftretenden Bandzugskräfte ausgegeben werden.The two measuring bodies are preferably in relation to one another offset at right angles so that the force introduced into measured orthogonal coordinates and the measured values through the corresponding transformation in Cartesian Coordinate system can be processed such that as a result of measurement directly those occurring in the web Belt tensile forces are output.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist auch darin zu sehen, daß sich die die zwei Komponenten erfassende Bandzugsmeßeinrichtung hinsichtlich ihrer Baugröße von der bekannten Vorrichtung nur unwesentlich unterscheidet. Dies erleichtert vor allem auch die Nachrüstbarkeit.The advantage of the solution according to the invention is also there see that the two components Bandzugmeßeinrichtung in terms of size of the known device differs only slightly. This Above all, it makes retrofitting easier.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß im Bereich eines Doppelbiegebalkens eine sich axial erstreckende Aussparung vorgesehen ist, deren Form entsprechend der vorbestimmten Steifigkeit des Doppelbiegebalkens dimensioniert ist. Durch die axiale Aussparung wird der Wirkungsquerschnitt des Doppelbiegebalkens in gewünschter Weise geschwächt, so daß die vorgesehene Steifigkeit entsprechend eingestellt werden kann. Vorzugsweise läßt sich die beschriebene Aussparung durch konzentrische Bohrungen mit wechselnden Durchmessern oder durch Räumen erzeugen. Eine solche Maßnahme ist fertigungstechnisch wesentlich einfacher durchführbar als die Festlegung der Steifigkeit des Doppelbiegebalkens durch einen Fräs- oder Erodiervorgang.In a further preferred embodiment, that axially in the area of a double bending beam extending recess is provided, the shape according to the predetermined stiffness of the Double bending beam is dimensioned. By the axial The cutout is the cross section of the Double bending beam weakened in the desired manner, so that the intended stiffness can be set accordingly can. The recess described can preferably be through concentric bores with changing diameters or generate by spaces. One such measure is technically much easier to carry out than that Definition of the rigidity of the double bending beam by a Milling or eroding process.
Vorzugsweise ist der Haltekörper als Außenring ausgebildet, welcher fest an einem Lagerbock montiert ist. Diese Bauform bietet sich besonders dann an, wenn das Maschinengestell als Stahlkonstruktion ausgeführt ist. Bei senkrechten Maschinenwänden kann der Haltekörper direkt auf die Montagefläche geschraubt werden.The holding body is preferably designed as an outer ring, which is firmly mounted on a bearing block. This design lends itself particularly well when the machine frame as Steel structure is executed. With vertical The holding body can be attached directly to the machine walls Mounting surface can be screwed.
Entsprechend ist dann vorgesehen, daß die beiden zylindrischen Meßkörper konzentrisch zum Außenring ausgebildet sind und deren Innenumfang mit einer die Radialkraft einleitenden Welle oder Achse der Meßwalze gekoppelt ist.Accordingly, it is then provided that the two cylindrical measuring body concentric to the outer ring are formed and the inner circumference with a Radial force introducing shaft or axis of the measuring roller is coupled.
Die Gestaltung des ersten Meßkörpers erfolgt als Meßring, der an den zweiten Meßkörper angeschlossen ist, der wiederum mit dem Haltekörper verbunden ist. Dabei kann der zweite Meßkörper entweder ebenfalls ein Meßring sein oder gemäß einer bevorzugten Ausführung in der Art eines Halbmondes sichelförmig ausgebildet sein. Während die ringförmige Gestaltung des zweiten Meßkörpers den Doppelbiegebalken eine besondere Steifigkeit verleiht, zeichnet sich die sichelförmige Bauweise des zweiten Meßkörpers durch eine kompaktere Bauform aus.The first measuring body is designed as a measuring ring, the is connected to the second measuring body, which in turn with the holding body is connected. The second can Measuring body either be a measuring ring or according to a preferred embodiment in the manner of a crescent be crescent-shaped. While the ring-shaped Design of the second measuring body the double bending beam one lends particular rigidity, the sickle-shaped design of the second measuring body by a more compact design.
Eine fertigungstechnisch bevorzugte Gestaltung besteht darin, daß der erste und der zweite Meßkörper als einstückiges Bauteil ausgebildet sind, dessen Außenumfang sich in dem Innendurchmesser des als Außenring ausgebildeten Haltekörpers einpaßt. Somit besteht die Vorrichtung im wesentlichen aus zwei Bauteilen, einerseits dem Außenteil und andererseits dem einstückigen Meßkörper, dessen Doppelbiegebalkenstruktur durch entsprechende Gestaltung der Axialschlitze beeinflußbar ist. Die Fertigung erfolgt hierbei dahingehend, daß zunächst in den vorbereiteten Grundkörper die Axialbohrungen zur Anpassung der benötigten Steifigkeit der später entstehenden Doppelbiegebalken eingebracht werden und daß anschließend die axialen Spalte eingebracht werden, um den ersten bzw. zweiten Meßkörper entstehen zu lassen.A preferred design in terms of production technology is that the first and the second measuring body as one piece Component are formed, the outer circumference of which Inner diameter of the holding body designed as an outer ring fits. The device thus essentially consists of two components, on the one hand the outer part and on the other hand the one-piece measuring body, the double cantilever structure can be influenced by appropriate design of the axial slots is. The production takes place in such a way that initially the axial bores in the prepared base body Adjustment of the required stiffness of the later ones Double bending beams are introduced and that then the axial column are introduced to the first and second Let measuring body arise.
Eine weitere bevorzugte Gestaltung sieht vor, daß für ein Paar von Doppelbiegebalken ein erster zur Messung dienender Doppelbiegebalken und ein zweiter als Gegenelement dienender Doppelbiegebalken mit gegenüber dem ersten vergrößertem Abstand der Biegebalken vorgesehen ist. Diese Maßnahme geht von der Erkenntnis aus, daß nur eines der beiden Doppelbiegebalkenpaare als Meßelement gestaltet, d. h. mit Dehnmeßstreifen versehen sein muß, während das diametral gegenüberliegende Element keine Dehnmeßstreifen tragen muß. Dieses kann dann wesentlich weniger nachgiebig gestaltet sein, so daß aufgrund der erhöhten Stabilität die Standzeit der Vorrichtung verbessert wird. Die Gestaltungsunterschiede zwischen Meßelement einerseits und Gegenelement andererseits können in unterschiedlich langen und in ihrer Querschnittsform angepaßten Biegeelementen bestehen. Ein besonderer Vorteil bei dieser Gestaltung besteht darin, daß bei gleicher Nennkraft im einzelnen Meßelement ein größerer Querschnitt vorgesehen sein kann, so daß hierdurch eine größere Belastbarkeit quer zur Meßrichtung ermöglicht wird. Diese bei herkömmlichen Vorrichtungen unbedeutende Maßnahme spielt gerade im Zusammenhang mit der Erfindung eine große Rolle, da hierbei in der Regel jede der beiden Meßeinrichtungen durch Längs- und Querkräfte belastet ist.Another preferred design provides that for a Pair of double bending beams a first one used for measurement Double bending beam and a second one serving as a counter element Double bending beam with enlarged compared to the first Distance between the bending beams is provided. This measure works based on the knowledge that only one of the two Double beam pairs designed as a measuring element, d. H. With Strain gauge must be provided while the diametrical opposite element does not have to wear strain gauges. This can then be made much less compliant be so that due to the increased stability the service life the device is improved. The design differences between the measuring element on the one hand and the counter element on the other can be of different lengths and in their Cross-sectional shape adapted bending elements exist. On particular advantage with this design is that a larger one with the same nominal force in the individual measuring element Cross section can be provided, so that a greater resilience across the direction of measurement is made possible. This measure is insignificant in conventional devices plays a major role in connection with the invention Role, as this usually each of the two Measuring devices is loaded by longitudinal and transverse forces.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is based on Exemplary embodiments explained in more detail.
Dabei zeigen:Show:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in der Draufsicht, Fig. 1 shows a first embodiment of the invention in plan view,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in der Draufsicht, Fig. 2 shows a second embodiment of the invention in plan view,
Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung in der Draufsicht, Fig. 3 shows a third embodiment of the invention in plan view,
Fig. 3a das Funktionsprinzip bei Messung der Kraftkomponente in F₁-Richtung, Fig. 3a shows the principle of operation for measuring the force component in F₁-direction,
Fig. 3b das Funktionsprinzip bei Messung der Kraftkomponente in F₂-Richtung, FIG. 3b shows the operating principle for measuring the force component in the F₂-direction,
Fig. 4 eine Erläuterungsskizze für verschiedene Aufgabenstellungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei Fig. 4 is an explanatory sketch for various tasks of the device according to the invention, wherein
Fig. 4a eine Krafteinleitung, wie sie auch von einer Vorrichtung des Standes der Technik erfaßbar ist, FIG. 4a is a force application, as it is also detectable by a device of the prior art,
Fig. 4b eine Krafteinleitung bei konstantem Umschlingungswinkel aber verändertem Bandlaufwinkel, FIG. 4b is a force application at a constant angle of wrap but modified tape drive angle,
Fig. 4c eine Krafteinleitung bei sich veränderndem einlaufseitigen Bandlaufwinkel, und Fig. 4c a force application with changing inlet side belt running angle, and
Fig. 4d eine Krafteinleitung bei konstanten Ein- Auslaufwinkeln des Bandes und zusätzlicher auf die Meßwalze wirkender Antriebs- oder Bremskraft zeigen. Fig. 4d show a force introduction at constant entry and exit angles of the tape and additional drive or braking force acting on the measuring roller.
Das in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt einen Haltekörper 3, der eine kreiszylindrische Außenkontur aufweist. Innerhalb des Haltekörpers 3 befinden sich ein zweiter Meßkörper 5a und ein erster Meßkörper 4. Im Inneren des ersten Meßkörpers 4 ist eine Innenbohrung vorgesehen.The first exemplary embodiment of the invention shown in FIG. 1 shows a holding body 3 which has a circular cylindrical outer contour. Inside the holding body 3 there is a second measuring body 5 a and a first measuring body. 4 An inner bore is provided in the interior of the first measuring body 4 .
Während der Außenring 3 als Haltekörper fest an einem Lagerbock befestigt ist, wirkt über eine nicht dargestellte Welle oder Achse, die mit der Meßwalze verbunden ist, auf die Innenbohrung 7 des ersten Meßkörpers 4 eine durch die Spannung der Warenbahn erzeugte Kraft in radialer Richtung in Bezug auf das Zentrum der Innenbohrung 7.While the outer ring 3 is fixedly attached to a bearing block as a holding body, a force generated in the radial direction by the tension of the material web acts on the inner bore 7 of the first measuring body 4 via a shaft or axis, which is not connected to the measuring roller to the center of the inner bore 7 .
Der erste 4 und der zweite Meßkörper 5a sind durch axial verlaufende Schlitze 6.3, 6.4 voneinander getrennt, die so ausgebildet sind, daß zwischen den linearen Bereichen benachbarter Schlitze 6.3, 6.4 Doppelbiegebalken 2.1, 2.2. ausgebildet sind.The first 4 and the second measuring body 5 a are separated from one another by axially extending slots 6.3 , 6.4 , which are designed such that double bending beams 2.1 , 2.2 between the linear regions of adjacent slots 6.3 , 6.4 . are trained.
Entsprechend sind zwischen dem zweiten Meßkörper 5a und dem Haltekörper 3 ebenfalls Schlitze 6.1, 6.2 vorgesehen, deren sich gegenüberliegende linear verlaufende Bereiche wiederum ein Paar von Doppelbiegebalken 1.1, 1.2 ausbilden. Die jeweiligen Paare der Doppelbiegebalken 1.1, 1.2 bzw. 2.1, 2.2 liegen diametral gegenüber, wobei die Doppelbiegebalken 2.1, 2.2 als Verbindung zwischen den beiden Meßkörpern 5a und 4 und die Doppelbiegebalken 1.1 und 1.2 als Verbindung zwischen dem zweiten Meßkörper 5a und dem Haltekörper 3 dienen. Accordingly, between the second measuring body 5 a and the holding body 3 is also slits 6.1, 6.2 provided whose opposed linearly extending areas, in turn, a pair of double bending beam 1.1, 1.2 train. The respective pairs of double bending beams 1.1 , 1.2 and 2.1 , 2.2 are diametrically opposite, the double bending beams 2.1 , 2.2 as a connection between the two measuring bodies 5 a and 4 and the double bending beams 1.1 and 1.2 as a connection between the second measuring body 5 a and the holding body 3 serve.
Das in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich von demjenigen, welches in Fig. 1 dargestellt wurde, dadurch, daß der zweite Meßkörper 5b nicht ringförmig sondern in der Art eines Halbmondes, also sichelförmig, ausgebildet ist. Dies erfolgt über die entsprechende geometrische Gestaltung der Schlitze, die den zweiten Meßkörper 5b von dem Haltekörper 3 trennen.The second exemplary embodiment of the invention shown in FIG. 2 differs from that which was shown in FIG. 1 in that the second measuring body 5 b is not in the form of a ring but in the manner of a crescent, that is to say in the shape of a crescent. This takes place via the corresponding geometric design of the slots, which separate the second measuring body 5 b from the holding body 3 .
Das in Fig. 3 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung basiert im wesentlichen auf dem in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel. In Ergänzung dazu sind jedoch hierbei der erste und der zweite Meßkörper 4, 5b als eine einstückige Einheit 8 ausgebildet und haben einen zylindrischen Außenumfang derart, daß die aus den beiden Meßkörpern gebildete Einheit 8 direkt in den Innendurchmesser des kreiszylindrischen Haltekörpers eingesetzt werden kann.The third exemplary embodiment of the invention shown in FIG. 3 is essentially based on the second exemplary embodiment shown in FIG. 2. In addition to this, however, in this case, the first and second measuring bodies 4, 5, b formed as an integral unit 8 and have a cylindrical outer periphery such that the unit formed by the two measuring bodies 8 can be inserted directly into the inner diameter of the circular cylindrical support body.
Die Verbindung der beiden Teile der Meßvorrichtung erfolgt über radial gerichtete Schrauben 10. Darüber hinaus zeigt das dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung, daß im Bereich der Doppelbiegebalken Axialbohrungen 11 vorgesehen sind, deren Anzahl, Positionierung und Durchmesser die Steifigkeit des jeweiligen Doppelbiegebalkenelementes bestimmen. Im Ausführungsbeispiel sind je Doppelbiegebalken zwei axiale Bohrungen 11 vorgesehen.The two parts of the measuring device are connected by means of radially directed screws 10 . In addition, the third exemplary embodiment of the invention shows that axial bores 11 are provided in the region of the double bending beams, the number, positioning and diameter of which determine the rigidity of the respective double bending beam element. In the exemplary embodiment, two axial bores 11 are provided for each double bending beam.
Die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird im
folgenden näher erläutert:
Während der Haltekörper 9 als ortsfest anzusehen ist,
verändert sich bei Einleitung einer Kraft über die nicht
dargestellte Welle oder Achse der Meßwalze in der
Innenbohrung 7 des ersten Meßkörpers 4 die Relativlage der
Meßkörper zueinander bzw. zum Haltekörper 3. Dabei wirkt eine
Kraftkomponente F₁ (Fig. 3a) dahingehend, daß die beiden
Doppelbiegebalken 1.1 bzw. 1.2 S-förmig verformt werden und
die Verformung von den entsprechenden Dehnmeßstreifen als
Signal detektiert wird.The function of the device according to the invention is explained in more detail below:
While the holding body 9 is to be regarded as stationary, when a force is introduced via the shaft or axis of the measuring roller (not shown) in the inner bore 7 of the first measuring body 4, the relative position of the measuring bodies to one another or to the holding body 3 changes . A force component F₁ ( Fig. 3a) acts in such a way that the two double bending beams 1.1 and 1.2 are deformed in an S-shape and the deformation is detected by the corresponding strain gauges as a signal.
Entsprechend erfolgt bei Einleitung einer Kraftkomponente F₂ eine Verformung der Doppelbiegebalken 2.1 bzw. 2.2 und eine entsprechende Detektierung durch eine weitere Dehnmeßstreifenanordnung (Fig. 3b).Correspondingly, when a force component F₂ is introduced, the double bending beams 2.1 or 2.2 are deformed and a corresponding detection is carried out by a further strain gauge arrangement ( FIG. 3b).
Bei einer Krafteinleitung, die in einer allgemeinen, von der F₁- bzw. F₂-Richtung unterschiedlichen Richtung erfolgt, mißt die jeweilige Dehnmeßstreifen-Anordnung nur die in ihre Richtung fallende Komponente der Kraft. Die am Ausgang der in F₁- bzw. F₂-Richtung geschalteten Dehnmeßstreifen-Anordnungen zur Verfügung stehenden elektrischen Signale werden anschließend mit einer Auswerteeinheit weiterverarbeitet und arithmetisch so umgeformt, daß aus den separat gemessenen Komponenten F₁, F₂ die in Bandlaufrichtung wirkenden Bandzugskräfte unter Berücksichtigung der jeweiligen Geometrie berechnet werden.In the event of a force application that occurs in a general, of the F₁ or F₂ direction is different direction, measures the respective strain gauge arrangement only in their Direction falling component of the force. The at the exit of the in F₁ or F₂ direction switched strain gauge arrangements available electrical signals then further processed with an evaluation unit and converted arithmetically so that from the separately measured Components F₁, F₂ which act in the tape running direction Belt tensile forces taking into account the respective Geometry can be calculated.
Dies wird anhand von Fig. 4 nunmehr näher erläutert.This will now be explained in more detail with reference to FIG. 4.
Fig. 4a zeigt den Fall, daß die Umlenkwalze vom Band mit einem festen Umschlingungswinkel umschlungen wird, wobei die Bandwinkel, in denen die beiden Bandzugkräfte FZ wirken, ebenfalls konstant bleiben. Dann ist die auf die Meßvorrichtung wirkende resultierende Kraft hinsichtlich ihrer Richtung konstant, so daß eine herkömmliche Vorrichtung eingesetzt werden kann, bei der eine Einkomponentenerfassung der Kraft erfolgt. Diese Aussage gilt nur für vernachlässigbar kleine Störgrößen, wie z. B. die Rollreibung der Walze in ihren Lagern. Fig. 4a shows the case that the deflecting roller is wrapped by the belt with a fixed wrap angle, the belt angle in which the two belt tensile forces F Z also remain constant. Then, the resulting force acting on the measuring device is constant with respect to its direction, so that a conventional device can be used in which the one-component detection of the force is carried out. This statement only applies to negligibly small disturbances, such as B. the rolling friction of the roller in its bearings.
Fig. 4b zeigt demgegenüber den Fall, daß sich die Bandwinkel bei konstantem Umschlingungswinkel so ändern, daß die Bandzugkraft F₂ von der ursprünglichen Lage FZ in die dargestellte Position FZ′ übergeht. Hierdurch ändert sich auch die Richtung der resultierenden Kraft. Durch die erfindungsgemäße Zerlegung der resultierenden Kraft in die F₁-bzw. F₂-Komponenten kann diese Veränderung der resultierenden Kraft detektiert werden und somit - auch bei sich verändernden Geometriebedingungen - eine korrekte Messung der Bandzugkraft erfolgen. Fig. 4b shows the case that the belt angle change at constant wrap angle so that the belt tension F₂ from the original position F Z in the position shown F Z 'passes. This also changes the direction of the resulting force. By the inventive decomposition of the resulting force in the F₁ or. F₂ components, this change in the resulting force can be detected and thus - even with changing geometry conditions - the strip tension can be measured correctly.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4c wird der Fall veranschaulicht, bei dem der Winkel, unter dem das Band von der Meßwalze abgeführt wird, konstant ist, sich aber der Winkel, unter dem das Band einläuft, verändert. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn das Band einer Aufwickelhaspel zugeführt wird oder von einer Wickelhaspel abgeführt wird. Auch hierdurch ändert sich die Richtung der auf die Meßvorrichtung wirkenden resultierenden Kraft. Die erfindungsgemäße Lösung läßt auch hier zu, daß trotz der Kraftrichtungsänderung eine korrekte Erfassung der Bandzugkräfte erfolgt.Referring to Fig. 4c, the case is illustrated in which the angle at which the tape is removed from the measuring roller is constant, but the angle at which the tape runs in changes. This is the case, for example, when the strip is fed to a take-up reel or is taken off from a take-up reel. This also changes the direction of the resulting force acting on the measuring device. The solution according to the invention also allows here that despite the change in the direction of force, the strip tensile forces are correctly recorded.
Schließlich ist in Fig. 4d derjenige Fall dargestellt, daß bei konstanter Umschlingung der Meßwalze durch das Band die Walze selber von einer bestimmten Kraft FA angetrieben oder gebremst wird. Hierbei entstehen im Band auf der Einlauf bzw. Auslaufseite zwei voneinander um FA unterschiedliche Kräfte FZ1 und FZ2. Diese können durch arithmetische Verknüpfung aus den Kraftkomponenten F₁ und F₂ bestimmt werden.Finally, FIG. 4d shows the case in which the roller itself is driven or braked by a certain force F A when the measuring roller is wrapped constantly around the belt. In this way, two forces F Z1 and F Z2 differ from one another by F A in the strip on the inlet or outlet side. These can be determined by arithmetic linking from the force components F₁ and F₂.
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