Hier finden Sie die Antworten auf Ihre häufigsten Fragen.

Bahnzugmessung

Wie wird Bahnzug gemessen?

Die Bahnspannung wird indirekt über eine Umlenkwalze gemessen, über die die Bahn geführt wird. Die Spannung der Bahn erzeugt Kraft auf die Walze. Diese Belastung kann durch zwei Kraftsensoren (Kraftmesslager) auf jeder Seite der Umlenkwalze gemessen werden.

Was ist Bahnzugmessung?

Bahn- oder Drahtzugmessung ist das Messen der Zugspannung auf Materialien, die endlos von „Rolle-zu-Rolle“ verarbeitet werden. Solche Materialien sind z.B. Kunststoff- oder Metallfolien, Papierbahnen, Etiketten, Textilbahnen, Metallbänder, zusammengesetzte Werkstoffe, Kabel, Drähte, Garne oder Fasern.

Da der Bahnzug im Material nicht direkt gemessen werden kann, ermittelt man zunächst die Kraft, die bei der Umlenkung des verarbeiteten Materials um eine Walze oder eine Seilrolle wirkt. Der Bahnzug ist proportional zum Umschlingungswinkel des Materials. 

Die Bahnzugmessung kommt bei der Herstellung und Verarbeitung von laufenden Bahnen zum Einsatz. Also überall dort wo verhindert werden muss, dass Materialien durch zu hohe oder zu geringe Bahnspannung beschädigt werden. Zu hohe Bahnspannung bedeutet häufig, dass das Material gedehnt wird, oder sogar reisst. Eine zu niedrige Bahnspannung hingegen kann z.B. zu Faltenbildung führen. 

Eine Messstelle zur Bahnzugmessung besteht aus zwei Kraftaufnehmern, jeweils am Ende einer Umlenkwalze, und einem Messverstärker. Die Kraftaufnehmer liefern einen Messwert, der vom Messverstärker aufbereitet und an die SPS oder die übergeordnete Steuerung weitergeleitet wird. Im einfachsten Fall wird im Messverstärker ein Mittelwert der beiden Messwerte gebildet und dieser wird als analoges Signal (Strom-, oder Spannungssignal) weitergeleitet. Komplexere Messstellen können die beiden Kraftwerte getrennt voneinander auswerten und so z.B. ein ungleichmässige Spannungsverteilung der Bahn erkennen. Die Signalübertragung kann auch über Ethernet oder Feldbus erfolgen.
 

Was ist die Einheit des Bahnzugs?

Der Bahnzug ist nichts anderes als eine Zugkraft. Die SI-Einheit für die Kraft ist Newton N (metrisch) bzw. Pound-force lbf (imperial). Eine typische Einheit, unabhängig von der Materialbreite ist N/m oder lbf/in.

Was ist das Drehmoment des Bahnzugs?

Bahnzug und Drehmoment sind durch eine mathematische Formel miteinander verbunden. Drehmoment = Bahnzug x Radius einer Rolle. Wenn ich den Bahnzug konstant halten will, gelten einfache Regeln: Wenn der Durchmesser des Aufwicklers zunimmt, brauche ich ein grösseres Drehmoment an der Aufwickelwelle; wenn der Durchmesser des Abwicklers abnimmt, sinkt das Drehmoment der Abwickelwelle.

Kraftaufnehmer

Was ist ein Kraftaufnehmer?

Kraftaufnehmer werden eingesetzt um Druck, Kraft, Dehnung und Belastung zu messen. Bei vielen werden Dehnmessstreifen mit der inneren Metallstruktur verklebt, die auf kleinste Verformung mit der Änderung ihres Wiederstandes reagieren. Kraftaufnehmer werden je nach Einbausituation und Anwendung auch als Kraftsensoren, Kraftmessblöcke, Messrollen oder Kraftmesslager bezeichnet.

Wo werden Kraftaufnehmer eingesetzt?

Einer der häufigsten Anwendungsgebiete ist die Zugmessung an laufenden Bahnen. Bahnförmiges Material wird über eine Walze geführt. Kraftaufnehmer an beiden Enden dieser Walze erfassen die durch die Bahnspannung entstehende Kraft auf die Walze. Das Signal der Kraftaufnehmer wird verarbeitet und liefert eine direkte Anzeige der Kraft in Newton, Kilogramm, Gramm oder Pfund. Bei der Drahtzugmessung wird nur ein Kraftaufnehmer in Kombination mit einer Seilscheibe oder Umlenkrolle eingesetzt, statt einer Walze mit zwei Kraftaufnehmern.

Was ist der Unterschied von Walzen mit drehender Welle und stehender Achse?

Walzen mit stehender Achse sind üblicherweise zweiteilig aufgebaut. Die feststehende Achse und Walzenmantel sind durch Wälzlager miteinander verbunden. So kann sich der Mantel um die Achse drehen. Im Gegensatz dazu sind Walzen mit drehender Welle aus einem Stück gefertigt. Die Wälzlager befinden sich in den Kraftaufnehmern zu beiden Enden der Walze. Für beide Walzentypen gibt es spezielle Kraftaufnehmer.

Was ist die Nennkraft eines Kraftaufnehmers?

Die erforderliche Nennkraft F_Nenn eines Kraftaufnehmers muss für jede Anwendung individuell berechnet werden. Sie bestimmt die maximale Kraft, die ein Sensor messen kann. Höhere Belastungen der Kraftaufnehmer durch den Bahnzug und das Gewicht der Umlenkwalze führen zu einer höheren F_Nenn. Bei Anwendungen, bei denen zwei Kraftaufnehmer an jedem Ende einer Umlenkwalze verwendet werden (typischerweise zur Messung der Bahnspannung), wird die maximale Last durch zwei geteilt, da die Kraft gleichmässig nach links und rechts verteilt wird. Bei FMS-Kraftaufnehmern wird der F_Nenn immer in Richtung des roten Punktes angegeben, da diese Markierung die Messrichtung mit positivem Sensorsignal definiert. Folgende Informationen sind für die Berechnung von F_Nenn wichtig:

• Ein- und Austrittswinkel der Bahn (Umschlingungswinkel) in Bezug auf die Horizontale (um einen Bezug zur Gewichtskraft zu erhalten)
• Bahnspannung (typischerweise Minimal- und Maximalwerte)
• Gewicht der Umlenkwalze.

Zur einfachen und schnellen Abschätzung der erforderlichen F_Nenn bietet FMS ein kostenloses Online-Tool an - den FMS Calculator.

Wie wirkt sich die Nennkraft auf den Messbereich eines Kraftaufnehmers aus?

Viele Angaben eines Kraftaufnehmers beziehen sich auf seine Nennkraft F_Nenn. Dies gilt auch für den Messbereich. Der Messbereich setzt sich aus dem oberen und unteren Wert zusammen. Der obere Wert ist die Nennkraft, der untere Wert ergibt sich aus dem Quotienten von F_Nenn. Typische Angaben für den Messbereich von FMS-Kraftsensoren sind 1:30 oder 1:100. Das folgende Beispiel zeigt die Berechnung für einen Sensor der LMGZ-Baureihe mit einer F_Nenn von 1'000 N. Der Messbereich bezieht sich immer auf den gesamten Messbereich. Bei der Bahnspannungsmessung mit zwei Kraftsensoren an einer Umlenkrolle bezieht sich der Messbereich auf beide Kraftsensoren.

Wie funktioniert ein Kraftaufnehmer?

Der Hauptbestandteil eines Kraftaufnehmers ist der Messkörper. Er ist auf Edelstahl oder hochfestem Aluminium hergestellt. Konstruktiv ist er so gestaltet, dass er sich an einer bestimmten Stelle unter einer bestimmten Last um einen genau berechneten Weg verformen kann. An genau dieser Stelle sind Dehnmessstreifen, oder Dehnungsmessstreifen (DMS) auf das Metall geklebt. Durch die Verformung ändern die DMS ihren elektrischen Widerstand. Diese Änderung wird vom Messverstärker gemessen und in einen Kraftwert umgewandelt. Ein weiterer Bestandteil eines Kraftaufnehmers ist der mechanische Anschlag oder Überlastschutz zur Begrenzung der Verformung. Er sorgt dafür, dass der Messkörper durch die Verformung keinen Schaden erleidet.

Wie wähle ich den richtigen Kraftaufnehmer aus?

Bei der Auswahl eines geeigneten Kraftaufnehmers sind vier Kriterien ausschlaggebend, die parallel betrachtet werden müssen: Bauart, Nennkraft & Baugrösse, Anwendungsdaten, Standard oder kundenspezifische Lösung

1. Bauart
   Die Art der vorhandenen Umlenkwalzen ermöglicht eine erste Eingrenzung der möglichen Kraftaufnehmer. FMS bietet unterschiedliche Bauarten, passend zum jeweiligen Walzentyp. Walzen mit drehender Welle, stehender Achse, ohne Achse, für Stehlagergehäuse oder als freitragende Walzen stehen zur Auswahl.
2. Nennkraft und Baugrösse
   Die physikalischen Eigenschaften der Materialbahn, wie die maximale Bahnspannung, und die Umschlingung der Materialbahn um die Messwalze ergeben die benötigte Nennkraft. Auch das Gewicht der Umlenkwalze spielt hier eine wichtige Rolle.
3. Anwendungsdaten
   Spezielle Umgebungsparameter wie erhöhte Temperatur, korrosive Medien, explosionsgefährdete Atmosphäre, oder sonstige Anforderungen können durch Auswahl der entsprechenden Optionen berücksichtigt werden.

4. Standard oder kundenspezifische Lösung
   Kraftaufnehmer aus unserem Standardsortiment (Kraftaufnehmer Übersicht) sind generell unsere erste Wahl. Manchmal ist es aber von Vorteil, wenn man schnell und unbürokratisch vom Standard abweichen und so die optimale Lösungen für Ihren bestimmten Anwendungsfall realisieren kann.

   Das komplexe Auswahlverfahren haben wir für Sie in einem übersichtlichen Online-Tool zusammengestellt: zum FMS-Calculator

Wie hoch ist die Genauigkeitsklasse eines FMS-Kraftaufnehmers?

FMS definiert die Genauigkeit in Abhängigkeit von der Nennkraft F_Nenn des jeweiligen Kraftaufnehmers und bezeichnet diese als Genauigkeitsklasse. Die Genauigkeitsklasse setzt sich aus dem Linearitätsfehler, der Hysterese und dem Gesamtfehler zusammen. Alle drei Einflussfaktoren werden bei der Endkontrolle eines Kraftaufnehmers vor dem Versand überprüft. Die Genauigkeitsklasse gilt für den gesamten Messbereich des Kraftaufnehmers.

Haben alle Kraftaufnehmer von FMS einen Überlastschutz?

Ja, alle Kraftaufnehmer haben einen mechanischen Anschlag zum Schutz vor permanenter Verformung oder Überlastung. Die konstruktive Umsetzung des Anschlages ist bei jeder Baureihe sehr individuell gelöst. Das Funktionsprinzip hingegen ist immer dasselbe. Bei einer Belastung von ca. 10 bis 30% über der angegebenen Nennkraft fährt der Messkörper an den mechanischen Anschlag. Ab diesem Punkt ist keine Veränderung mehr am Ausgangssignal zu erkennen. FMS garantiert, dass die Kraft in Messrichtung nun bis zum 10-fachen der Nennkraft ansteigen kann, ohne dass der Kraftaufnehmer beschädigt wird. Bei der LMGZ-Baureihe sogar bis zur 20-fachen Nennkraft.

FMS-Calculator

Was ist der FMS-Calculator?

FMS-Calculator ist ein browserbasiertes Programm zur Auswahl und Auslegung von FMS Kraftaufnehmern.

Gibt es beim FMS-Calculator Einschränkungen?

Es gibt sehr viele Faktoren, die Sie bei einer Auslegung beachten müssen. Neben vermeintlich fixen Vorgaben wie Umwelteinflüssen und Bauraum gibt es auch weitere, oft nicht fest definierte Rahmenbedingungen, die sich im Verlaufe eines Projektes auch noch ändern können. Um diese zu berücksichtigen, empfehlen wir Ihnen, Ihre Auslegungen mit uns zu besprechen. Unsere Spezialisten können Ihnen auch dann weiterhelfen, wenn die Anwendungsvorgaben vielleicht auch mal zu keinem eindeutigen Ergebnis führen. 

Welche Sprachen werden von FMS-Calculator unterstützt?

FMS-Calculator unterstützt deutsch und englisch. Die Sprache, sowie Ihre bevorzugten Einheiten, können Sie in den Einstellungen auswählen.

Kann ich im FMS-Calculator Auslegungen speichern?

Ja, Sie können jede Auslegung speichern. Erstellen Sie ein Projekt oder fügen Sie Ihre Auslegung zu einem existierenden Projekt hinzu und Sie können jederzeit wieder darauf zugreifen.

Kann ich im FMS-Calculator Auslegungen mit anderen Benutzern austauschen?

Projekte und dazugehörige Auslegungen können mit anderen Calculator-Benutzern geteilt werden. Hierzu kann in der Projektverwaltung die E-Mail-Adresse des entsprechenden Benutzers hinzugefügt werden. Gerne dürfen Sie auch Ihren FMS Vertreter hinzufügen, um Hilfe bei der Auslegung zu erhalten.

Wie kann ich Doppelbereichs-Kraftmesslager der LMGZD-Baureihe auslegen?

Geben Sie den maximalen UND den minimalen Materialzug ein. Gehen Sie zum Schritt Optimierung und wählen Sie einen Doppelbereichs-Kraftaufnehmer der LMGZD-Baureihe aus. Wählen Sie die Baugrösse und Nennkraft und überprüfen Sie im Kräftediagramm (links), ob der Kraftaufnehmer geeignet ist.

Wie wird das Ergebnis im FMS-Calculator dargestellt?

Nach erfolgreicher Auslegung können Sie das Ergebnis als Datei im .pdf Format ausgeben lassen. Die Datei ist optimal zur Dokumentation oder zur weiteren Optimierung.

Welche Systemvoraussetzungen gibt es für den FMS-Calculator?

Rechner mit aktuellem Browser und Internetzugang.

Messverstärker

Was ist der Vorteil von Ethernet-Kommunikation gegenüber Spannungs- oder Stromausgängen?

Die Auflösung empfindlicher Kraftsensoren und Verstärker kann viel besser genutzt werden, wenn eine Wortbreite von 16 Bit anstelle eines Analogsignals verwendet wird (bei einem Messbereich von 1:50 ist das Analogsignal am niedrigsten messbaren Punkt nur noch 20 mV).Der Verkabelungsaufwand von Maschinen kann erheblich reduziert werden, und insbesondere modulare Maschinen sind viel einfacher von Modul zu Modul zu verbinden.

Was ist der Unterschied zwischen analogen und Digitalen Messverstärkern?

Bei analogen Verstärkern werden viel mehr temperaturabhängige Komponenten eingesetzt. Die Potentiometer zur Einstellung von Offset und Verstärkung sind dabei am anfälligsten. Die Signalfilterung wird über Kondensatoren realisiert, die mit der Zeit ihre Kapazität verlieren. Bei digitalen Verstärkern werden alle Parameter reproduzierbar in einem Speicher abgelegt, so dass ein Austausch ohne Neukalibrierung möglich ist.

FMS-segFORCE Segmentmesswalze 

Was ist der Unterschied zwischen konventioneller Zugmessung und der FMS-segFORCE?

Eine Walze mit einem Paar Kraftaufnehmer kann nur den Durchschnitt beider Zugwerte über die gesamte Bahnbreite ermitteln. Mit einem zweikanaligen Messverstärker lassen sich Zugabweichungen an beiden Seiten separat erkennen. Mit der FMS-segFORCE erhält man ein richtiges Zugprofil mit bis zu 50 Messpunkten über die gesamte Bahnbreite. Die Auflösung des Zugprofils lässt sich über Breite und Anzahl der eingesetzten Segmente anpassen.

Wo wird die FMS-segFORCE eingesetzt?

Eine Hauptanwendung ist in der Qualitätskontrolle von Materialbahnen. Über das Zugprofil kann fehlerhaftes Ausgangsmaterial identifiziert und von weiteren Bearbeitungsschritten ausgeschlossen werden. Die Ursachen können ergründet und korrigiert werden bevor wertvolle Maschinenstunden anfallen. Auch bei Rollenschneidern können die Zugspannungen der einzelnen Nutzen gemessen werden. Abweichungen werden direkt angezeigt und geeignete Gegenmassnahmen können getroffen werden.