DE2331987C3

DE2331987C3 - Verfahren zur Korrektur der Anzeige einer mit einem elektrischen Kraftmesser arbeitenden Zugkraftmeßeinrichtung

Info

Publication number: DE2331987C3
Application number: DE19732331987
Authority: DE
Inventors: Hans 8632 Neustadt Heublein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-06-20
Filing date: 1973-06-20
Publication date: 1980-01-17
Also published as: DE2331987A1; DE2331987B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Korrektur der Anzeige einer mit einem elektrischen Kraftmesser arbeitenden Zugkraftmeßeinrichtung, wobei die Kraftmeßeinrichtung für Drähte nach dem -,-, Dreirullenprinzip mit einer auslenkbaren Mittelrolle arbeitet, die durch eine Gegenkraft ausgelenkt wird, deren Auslenkung durch elektrische Mittel erfaßt wird. und auf eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 2. mi

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. t,-> werden die Leiter so slark gereckt, so daß Querschniltsverringeriingen 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.

Eine mit einer auslenkbaren Mittelrolle arbeitende Zugkraftmeßvorrichtung, bei der sich die Mittelrolle durch eine Gegenkraft bei Drahtdurchzug in eine Nullage einstellt, zeigt z. B.die DE-AS 11 03 634.

Bei dieser bekannten Zugkraftmeßeinrichtung ist aber 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, erneut Eichungen durchzuführen, da die Meßwerte nur schlecht reproduzierbar sind.

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 — also die. Erscheinung, daß sich der Draht nicht mehr an die Rolle anschmiegt — bewirkt eine Änderung der Richtung auf 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 Wertes von der Geschwindigkeit nicht abhängt.

Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht darin, daß die bei Annahme idealisierter Verhältnisse auf den elektrischen Kraftmesser einwirkerde Kraftkomponente Fk durch eine empirisch erhaltene multiplikative und eine empirisch erhaltene additive Konstante durch Verstellen der Nullage der Mittelrolle als Multiplizierglied und eines dem elektrischen Kraftmesser nachgeschalteten Subtrahiergliedes korrigiert wird oder mit Hilfe einer Korreklureinrichtung in Form eines dem elektrischen Kraftmesser nachgeschalteten Subtrahiergliedes und Multipliziergliedes korrigiert wird.

Durch das Subtrahierglied 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 apnarativen Aufwand den Erfordernissen, insbesondere der Meßgenauigkeit, anzupassen.

Die vorrichtungsmäßige Lösung der Erfindung besteht darin, daß die bei Annahme idealisierter Verhältnisse auf den elektrischen Kraftmesser einwirkende Kraftkomponente Fk durch eine empirisch erhaltene multiplikative und eine empirisch erhaltene additive Konstante durch Verstellen der Nullage der Mittelrolle als Multiplizierglied und eines dem elektrischen Kraftmesser nachgeschaiteten Subtrahiergliedes korrigierbar ist oder mit Hilfe einer Korrektureinrichtung in Form eines dem elektrischen Kraftmesser nachgeschalteten Subtrahiergliedes und Multipli/.iergliedes korrigierbar ist, und daß die Meßeinrichtung im wesentlichen aus einer Bnickenschaitung, die in ihrem Abgleich verstimmbar ist. und einer Anzeigevorrichtung besteht.

An Stelle die Nullage der auslenkbaren Rolle zu verstellen, kann als Multipli/ierglicd ein einstellbarer Verstärker dienen, der das der Anzeigevorrichtung zugeleitete Signal verstärkt.

Wenn man die gesuchte Zugkraft F^ kennt und die dadurch auf die Mittelrolle ausgeübte Kraft mit F* bezeichnet, wenn ferner mit /der gleich große Abstand der Außenrollen zu der Mittelrolle und mit s die Auslenkung der Mittelrolle gegenüber den beiden Außenrollen bezeichnet wird, so gilt folgende einfache Beziehung:

Wie bereits ausgeführt, stehen nun der Messung der Zugkraft F_z durch die Drahteigenschaften bedingte Fehler entgegen. Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß der gemessene Wert F,' der Zugkraft durch eine geeignete Transformation mit einer multiplikativen (K;) und einer additiven .Konstanten (Ki) in den wahren Wert F₁ nach der Beziehung K. FJ-K₂

übergeführt werden kann. Nach Einsetzen von — Fk erhält man schließlich

F = I F — K

: _s k 2 ■

Um darin die Größen der Korrekturglieder K\ und K₂ zu bestimmen, wendet man die Meßeinrichtung einfach in einer in sich geschlossenen Drahtschlaufe an, bei der in senkrechter Position durch eine mit Zusatzgewichten belastbare lose Umlenkrolle eine deren Gewicht entsprechende Zugkraft bewirkt wird. Durch Auflegen verschiedener Gewichte erhält man einen Zusammenhang zwischen gemessenen (Frfund zu ermittelnden (F,) Kräften. Aus diesem empirisch ermittelten Zusammenhang können die für jeden Draht erforderlichen Konstanten t ^stimmt werden.

Die Erfindung soll nun an Hand eines in der Zeichnung grob schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeispiels weiter erläutert werden:

Die Zugkraftmeßeinrichtung nach Fig. I besteht aus den festen Rollen 1 und 2 und aus der auslenkbaren Rolle 3, zwischen denen der in Richtung des Pfeils 4 einlaufende Draht 5 (Zugkraft F,) 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 \2(Fk)\n Richtung der Führung der auslenkbaren Mittelrolle auf den elektrischen Kraftmesser 7 einwirkt. Mit wachsender Zugkraft verringert sich die anfängliche Auslenkung 13 (s). Der Abstand / der Achse der Mittelrolle 3 zur Achse der Rolle I und 2 ist mit 14 bezeichnet.

Die Konstante K\ wird durch das Multiplizierglied 9 und die Konstante K₂ durch das Subtrahicrglied 8 berücksichtigt.

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

Eine Meßeinrichtung mit einer Brückenschaltung ist in Fig.2 dargestellt. An die Krafimeßeinrichtung 7 schließt sich das Subtrahierglied 8 und die Anzeige-1« vorrichtung 10 mit dem eigentlichen Anzeigegerät 15 an. Die Brückenschaltung 16 kann mittels der Widerstände 18 abgestimmt werden. Die Widerstände 17 dienen der Temperaturkompensation. Die Widerstände 19 sind Vorwiderstände für das Brückenausgangssignal. Die abgestimmte Brücke 16 kann mittels der Widerstände 22 und 23 des Subtrahiergliedes 8 nach empirisch ermittelten Werten verstimmt werden, um die Drahtsteif igkeit zu berücksichtigen. 21 und 24 sind Vorwiderstände, um die Brüekenzweige nicht kurzzuschließen. Ά) Durch die Widerstände 25 und 26 se-.· ie die Vorwiderstände 27 und 28 wird eine Nu!!punktsy:nmetrierung 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.

Wenn die Brücke 16 in einem Zweig atwa 300 Ohm so 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.

j5 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 Verforrtungskraft, erforderlich. Größere Meßwerte entsprechen dann genau der Zugkraft. Dem Einfluß des Überschießens des Drahies, 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 •»ι 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 8 kprin durch einen geeigneten Drehknopfsteller am Widerstand 22 auch digital gewählt werden.

Der Achsabstand 14 nach Fig. 1 kann für genaue Messungen etwa 600 bis 800 mm gewählt werden.
w) Wenn man den Verstärker 30 in der Anzeigevorrichtung 10 nach Fig. 2 in seiner Verstärkung veränderbar und im Betrieb wählbar auslegt, kann diese. Verstärker die Funktion des Multipliziergliedes 9 bei einer Mittelrolle mit fest vorgegebener Nullage erfüllen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Korrektur der Anzeige einer mit einem elektrischen Kraftmesser arbeitenden Zug- ί kraftmeßeinrichlung, wobei die Kraftmeßeinrichtung für Drähte nach dem Dreirollenprinzip mit einer auslenkbaren Mittelrolle arbeitet, die durch eine Gegenkraft ausgelenkt wird, deren Auslenkung durch elektrische Mittel erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die bei Annahme idealisierter Verhältnisse auf den elektrischen Kraftmesser (7) einwirkende Kraftkomponente F_t (12) durch eine empirisch erhaltene multiplikative (K\) und eine empirisch erhaltene additive Konstante r> (K₂) durch Verstellen der Nullage der Mittelrolle (3) als Multiplizierglied und eines dem elektrischen Kraftmesser (7) nachgeschalteten Subtrahiergliedes korrigiert wird oder mit Hilfe einer Korrektureinrichtung tr« Form eines dem elektrischen Kraftmesser (7) nachgcschaltctcn Subtrahiergliedes (8) und Multipliziergliedes (9) korrigiert wird.

2. Zugkraftmeßeinrichtung für Drähte, die mit einem Kraftmesser arbeitet, die mit einer Einrichtung zur Korrektur der Anzeige ausgestattet ist und deren Kraftmeßeinrichtung nach dem Dreirollenprinzip mit einer auslenkbaren Mittelrolle arbeitet, die durch eine Gegenkraft ausgelenkt wird, deren Auslenkung durch elektrische Mittel erfaßt wird, zur Durchführung des Verfahrens nach m Anspruch I, Jqdurch gekennzeichnet, daß die bei Annahme idealisierter Verhältnisse auf den elektrischen Kraftmesser (7/ einwirxende Kraftkomponente Fk (12) durch eint empirisch erhaltene multiplikative (K\) und eine eh.pirisch erhaltene j> additive Konstante (K₂) durch Verstellen der Nullage der Mittelrolle (3) als Multiplizierglied und eines dem elektrischen Kraftmesser (7) nachgeschalteten Subtrahiergliedes korrigierbar ist oder mit Hilfe einer Korrektureinrichtung in Form eines dem elektrischen Kraftmesser (7) nachgeschalteten Subtrahiergliedes (8) und Multipliziergliedes (9) korrigierbar ist und daß die Meßeinrichtung im wesentlichen aus einer Brückenschaltung (16), die in ihrem Abgleich (18) verstimmbar ist, und einer Anzeigevorrichtung (10) besteht.