Technische Definition
Der Spannungssensor ist eine kritische Komponente in der Separator-Zuführ- und Spanneinheit, die für die Echtzeitmessung der Materialspannung verantwortlich ist. Er gewährleistet eine gleichmäßige, kontrollierte Zuführung, indem er Rückmeldung an den Spannmechanismus gibt und so Materialbruch, Schlupf oder Verformung während Hochgeschwindigkeitsfertigungsprozessen verhindert. Der Sensor arbeitet, indem er mechanische Kraft (Spannung) in ein elektrisches Signal umwandelt. Eine Wägezelle verwendet Dehnungsmessstreifen, die sich unter Last verformen und den elektrischen Widerstand proportional zur Kraft ändern. Ein Tänzersystem verwendet eine bewegliche Rolle, deren Position durch Spannungsänderungen beeinflusst und über ein Potentiometer oder einen Encoder gemessen wird. Das Signal wird von einer Steuerung verarbeitet, um voreingestellte Spannungsniveaus zu halten. Der Sensor ist in zwei Hauptkonfigurationen erhältlich: Wägezelle und Tänzer. Der Wägezellentyp verwendet typischerweise Dehnungsmessstreifen, die auf einem Metallelement aufgeklebt sind, während der Tänzertyp eine schwenkbare Rolle und einen Positionssensor verwendet. Beide Typen sind für die Integration in Bahnverarbeitungsmaschinen wie Druckmaschinen, Beschichtungsanlagen und Konvertierungsanlagen ausgelegt. Gehäuse und Rolle des Sensors bestehen typischerweise aus Edelstahl oder Aluminiumlegierung, die Dehnungsmessstreifen aus Nickel-Chrom-Legierung. Zu den wichtigsten Parametern gehören Nennkapazität (50–5000 N), Genauigkeitsklasse (0,05–0,5 % v. E. nach DIN EN ISO 7500-1), Nichtlinearität (±0,03–±0,1 % v. E.), Hysterese (±0,02–±0,05 % v. E.), Wiederholbarkeit (±0,01–±0,03 % v. E.), Speisespannung (5–12 V DC), Ausgangsempfindlichkeit (1,0–2,0 mV/V), Brückenwiderstand (350–1000 Ω), Betriebstemperaturbereich (-10 bis 60 °C), Temperatureinfluss auf Nullpunkt und Empfindlichkeit (±0,02–±0,05 % v. E./10K), Schutzart (IP54–IP67 nach IEC 60529), Material (17-4PH Edelstahl nach ASTM A693) und Gewicht (0,5–5 kg). Diese Werte sind Referenzbereiche und müssen für das jeweilige Modell und die Anwendung bestätigt werden. Die Auswahl erfolgt basierend auf maximaler Bahnspannung und Rollenumschlingungswinkel. Es ist wichtig, modellspezifische Werte und Normen vor der Beschaffung mit dem rechtlichen Hersteller oder Lieferanten zu verifizieren.
Funktionsprinzip
Der Spannungssensor wandelt mechanische Kraft in ein elektrisches Signal um. Bei einer Wägezelle sind Dehnungsmessstreifen auf einem Metallelement angebracht, das sich unter Spannung verformt und den elektrischen Widerstand proportional zur Kraft ändert. Bei einem Tänzersystem wird eine bewegliche Rolle durch Spannungsänderungen verschoben, und ihre Position wird über ein Potentiometer oder einen Encoder gemessen. Das resultierende Signal wird von einer Steuerung verarbeitet, um voreingestellte Spannungsniveaus zu halten und eine stabile Bahnführung zu gewährleisten.
