DE2331987A1

DE2331987A1 - Zugkraftmesseinrichtung fuer draehte zum kontinuierlichen messen am laufenden draht

Info

Publication number: DE2331987A1
Application number: DE19732331987
Authority: DE
Inventors: Hans Heublein
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1973-06-20
Filing date: 1973-06-20
Publication date: 1975-01-23
Also published as: DE2331987C3; DE2331987B2

Description

Zugkraftmeßeinrichtung für Drähte zum kontinuierlichen Messen am laufenden Draht

Die Erfindung betrifft eine Zugkraftmeßeinrichtung für Drähte, nach dem Dreirollenprinzip, mit einer auslenkbaren Mittelrolle, deren Auslenkung durch elektrische Mittel erfaßt wird, und die durch eine Gegenkraft bei Drahtzug sich in einer Nullage mit anschließendem Meßbereich einstellt. Solche im Grundaufbau einfachen Meßeinrichtungen sind bekannt (DT-PS 709 378).

Zugkraftmeßeinrichtungen für Drähte benötigt man in der Drahtfertigung, um das Ziehen der Drähte zu regulieren. Ein wesentliches weiteres Einsatzgebiet ist die Kabel- und Leitungsfertigung. Wenn beim Verseilen der von der Ablaufrolle ausgeübte Zug zu groß wird, werden die Leiter so stark gereckt, so daß Querschnittsverringerungen auftreten können, die den Leitwert des Kabels oder der Leitung verringern. Um einen vorgesehenen Wert nicht zu unterschreiten, müssen daher in der Praxis sicherheitshalber dickere Leiter verarbeitet werden, als es an sich den elektrischen Anforderungen entspräche.

Bei handelsüblichen Zugkraftmeßeinrichtungen wild die Steifigkeit des Drahtes nicht berücksichtigt, weshalb die Meßergebnisse verfälscht werden. In der Praxis ist es erforderlich, für jeden neu eingespannten Leiter selbst bei demselben Material und demselben Durchmesser, für den bereits eine Eichung vorgenommen worden ist, erneute Eichungen vorzunehmen, da die Werte nicht reproduzierbar sind.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Auswirkungen der Steifigkeit auf die Messung so zu korrigieren, daß eine im Einzelfall angemessene Präzision erreichbar ist. Die Erfindung beruht hierzu auf der Erkenntnis, daß bei einer Dreirollenanordnung die Steifigkeit sich durch Überschießen des Drahtes an den Rollen und durch eine von der Meßeinrichtung über die auslenkbare Rolle aufzubringende Verformungskraft am Draht, auswirkt. Das Überschießen des Drahtes, daß sich der Draht also nicht mehr an die Rollen anschmiegt, bewirkt eine Änderung der Richtung der auf die Meßeinrichtung ausgeübten Kraft, weshalb die in die Auslenkrichtung fallende Komponente mit zunehmendem Überschießen kleiner wird. Es liegt weiter die Beobachtung zugrunde, daß bei den üblichen Drahtgeschwindigkeiten oberhalb 5 Metern pro Minute die Massenträgheit des Drahtes keinen Einfluß hat, so daß die Verfälschung des Meßergebnisses oberhalb dieses Vertes von der Geschwindigkeit nicht abhängt.

Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht darin, daß die Mittel zum Messen der Auslenkung eine Korrektureinrichtung aus Subtrahierglied und einem Multiplizierglied aufweisen. Durch das Subtrahierglied wird von der in der Meßeinrichtung gemessenen Kraft diejenige abgezogen, die zur Verformung des Drahtes beim Überlaufen über die auslenkbare Rolle erforderlich ist. Durch das Multiplizierglied korrigiert man die Kraftverminderung bei überschießendem Draht, die von der Steifigkeit des Drahtes abhängt. Wesentlich ist, daß die Konzeption nach der Erfindung es ermöglicht, den apparativen Aufwand den Erfordernissen, insbesondere der Meßgenauigkeit, anzupassen.

Die Mittel zum Messen der Auslenkung können im wesentlichen aus einer in ihrer Nullage vorwählbar einstellbaren Mittelrolle und einer linear verstimmbaren Meßeinrichtung "bestehen. Die nach Eichmessungen verstellte Nullage der auslenkbaren

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Mittelrolle hat dabei die Wirkung eines Multipliziergliedes. Als Subtrahierglied kann eine in ihrem Abgleich verstimmbare Brückenschaltung dienen, die zusammen mit einer Anzeigevorrichtung die wesentlichen Bauteile der Meßeinrichtung bildet. Bei abgeglichener Brücke kann das Subtrahierglied dadurch erzielt werden, daß die Meßeinrichtung im wesentlichen aus einer Brückenschaltung, an deren Ausgang ein Gegenspannungsgeber angeordnet ist, und aus einer Anzeigevorrichtung besteht.

Anstelle die Hullage der auslenkbaren Rolle zu verstellen, kann als Multiplisierglied ein einstellbarer Terstärker dienen, der das der Anzeigevorrichtung zugeleitete Signal verstärkt.

Die Erfindung soll nun anhand eines in der Zeichnung grob schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeispieles weiter erläutert werden:

Die Zugkraftmeßeinrichtung nach Figur 1 besteht aus den festen Rollen 1 und 2 und aus der auslenkbaren Rolle 3» zwischen denen der in Richtung des Pfeiles 4 einlaufende Draht 5 geführt ist, und aus der eigentlichen Meßeinrichtung 6, die aus dem elektrischen Kraftmesser 7, der Korrektureinrichtung aus Subtrahierglied 8 und Multiplizierglied 9 und der Anzeigevorrichtung 10 besteht.

Der Zug von der Auflaufrolle bewirkt an der auslenkbaren Mittelrolle eine Kraft 11, deren Komponente 12 in Richtung der Führung der auslenkbaren Mittelrolle auf den elektrisdhen Kraftmesser 7 einwirkt. Mit wachsender Kraft verringert sich die anfängliche Auslenkung 13. Der Abstand der Achse der Mittelrolle 3 zur Achse der Rolle 1 und 2 ist mit H bezeichnet.

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Wenn man die von der Auflaufrolle ausgeübte Zugkraft 1 nennt und die Kraft 12 mit P^ und den Achsabstand 14 mit 1 sowie die Auslenkung 13 mit s bezeichnet, so gilt folgende Beziehung: ]?„ = F, . i . Hierbei ist F, proportional einer Konstanten K.. und einer Konstanten Kg. Die Konstante K. wird durch das Multiplizierglied 9 und die Konstante K₂ durch das Subtrahierglied 8 berücksichtigt.

Wenn das Multiplizierglied 9 durch eine in ihrer Nullage einstellbare Mittelrolle 3 realisiert wird, genügt eine linear verstimmbare Meßeinrichtung, um das Subtrahierglied 8 und den elektrischen Kraftmesser 7 zu realisieren. Die Meßeinrichtung kann hierzu im wesentlichen aus einer Brückenschaltung, die in ihrem Abgleich verstimmbar ist und einer Anzeigevorrichtung bestehen.

Eine Meßeinrichtung mit einer Brückenschaltung ist in Figur 2 dargestellt. An die Kraftmeßeinrichtung 7 schließt sich das Subtrahierglied 8 und die Anzeigevorrichtung 10 mit dem eigentlichen Anzeigegerät 15 an. Die Brückenschaltung kann mittels der Widerstände 18 abgestimmt werden. Die Widerstände 17 dienen der Temperaturkompensation. Die Widerstände 19 sind Vorwiederstände für das Brückenausgangssignal. Die abgestimmte Brücke 16 kann mittels &r Widerstände 22 und 23 des Subtrahiergliedes 8 nach empirisch ermittelten Werten verstimmt werden, um die Drahtsteifigkeit zu berücksichtigen. 21 und 24 sind Yorwiderstände, um die Brückenzweige nicht kurzzuschließen. Durch die Widerstände 25 und 26 sowie die Yorwiderstände 27 und 28 wird eine Nullpunktsymmetrierung der Brücke 16 erzielt. Die Anzeigevorrichtung besteht im wesentlichen aus dem Verstärker 30 und dem Anzeigegerät 15 sowie den weiter dargestellten Bauelementen. Über die Klemmen 31 und 32 kann ein Schreiber angeschlossen werden. Über die Klemmen 33 und 34 kann eine Batteriespannung zur Nullpunktunterdrückung angeschlossen werden.

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Wenn die Brücke 16 in einem Zweig etwa 300 Ohm aufweist und in der Diagonale etwa 6 Volt angelegt werden, können im Subtrahierglied 8 die Widerstände 21, 22, 23 und 24 etwa 10 Kilo Ohm betragen und die Widerstände 27 und 28 2,5 Kilo Ohm und der Widerstand 26 1 Kilo Ohm.

Durch die Vorverstimmung des elektrischen Kraftmessers 7 nach empirischen Werten ist zum Nullabgleich der Brücke im Netzbetrieb gerade die Kraft zur Umlenkung des Drahtes, also die Verformungskraft, erforderlich. Größere Meßwerte entsprechen dann genau der Zugkraft. Dem Einfluß des Überschießens des Drahtes, also der Drahtverwerfung an den Rollen, wird dadurch begegnet, daß die Auslenkung 13 dem jeweiligen Drahtdurchmesser und Material nach empirischen Werten angepaßt wird. Die Auslenkung 13 kann mit Hilfe einer Skala mit Nonius an der Halterung der Mittelrolle eingestellt werden. Die Einstellwerte werden durch einmalige Eichung für jedes Meßobjekt ermittelt, sie gelten dann im gesamten Meßbereich genau.

Als Meßvorrichtung kann ein Kompensationsbandanzeiger mit einstellbarem Grenzwertmelder verwendet werden. Schnellere Vorgänge lassen sich durch einen Schreiber, der an den Klemmen 31 und 32 angeschlossen wird, erfassen. Die Verstimmung der Brücke im elektrischen Kraftmesser 7 durch das Subtrahierglied 7 kann durch einen geeigneten Drehknopfsteller am Widerstand 22 auch digital gewählt werden.

Der Achsabstand 14 nach Figur 1 kann für genaue Messungen etwa 600 bis 800 mm gewählt werden.

Wenn man Verstärker 30 in der Anzeigevorrichtung 10 nach Figur 2 in seiner Verstärkung veränderbar und im Betrieb wählbar auslegt, kann dieser Verstärker die Punktion des Multipliziergliedes 9 bei einer Mittelrolle mit fest vorgegebener Nullage erfüllen.

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5 Patentansprüche - 6 -

Claims

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Patentansprüche

1 JKraftmeßeinrichtung für Drähte nachdem Dreirollenprinzip, mit einer auslenkbaren Mittelrolle, deren Auslenkung durch elektrische Mittel erfaßt wird, und die durch eine Gegenkraft bei Drahtzug sich in einer Mullage mit anschließendem Meßbereich einstellt, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Messen der Auslenkung eine Korrektureinrichtung aus Subtrahierglied und einem Multiplizierglied aufweisen.
2. Zugkraftmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Messen der Auslenkung im wesentlichen aus einer in ihrer Hullage vorwählbar einstellbaren Mittelrolle und einer linear verstimmbaren Meßeinrichtung bestehen.
3. Zugkraftmeßeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung im wesentlichen aus einer Brückenschaltung, die in ihrem Abgleich verstimmbar ist, und einer Anzeigevorrichtung besteht,
4. Zugkraftmeß einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung im wesentlichen aus einer Brückenschaltung, an deren Ausgang ein Gegenspannungsgeber angeordnet ist, und aus einer Anzeigevorrichtung besteht.
5. Zugkraftmeßeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen in seiner Verstärkung einstellbaren Verstärker als Multiplizierglied.

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