(57)【要約】  移動軌道の引張応力を測定する方法において、力センサ（７）はホイートストンブリッジ（１１）の形態で接続されている。増幅器（１８）が前記ホイートストンブリッジ（１１）の対角線電圧（１７）を増幅する。前記力センサ（７）のうち少なくとも１つに欠陥が存在するか否かを識別できるようにするため、ホイートストンブリッジ（１１）に少なくとも１つのスイッチ（２４，２５）によって、少なくとも１つの抵抗（２６）を使用して負荷する。負荷された場合の測定値と負荷されない場合の測定値とを比較することにより、前記ホイートストンブリッジ（１１）の力センサ（７）が機能正常であるか否かを検出する。そうでない場合には、アクティブなエラー信号（２８）を出力する。
2009531680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの力センサ（７）を含む少なくとも１つのホイートストンブリッジ（１１）を備えたセンサ（１０）によって移動軌道（２）の引張応力を測定する方法であって、
該少なくとも１つの力センサ（７）は、該移動軌道（２）の引張応力によって影響され、
該少なくとも１つのホイートストンブリッジ（１１）の対角線電圧（１７）を増幅器（１８）によって増幅し、該増幅器（１８）は引張応力信号（Ｚ０）を出力する方法において、
該移動軌道（２）の引張応力によって負荷が加えられている間に、該少なくとも１つのホイートストンブリッジ（１１）に、間欠的に駆動制御される少なくとも１つのスイッチ（２４，２５）を使用して少なくとも１つの抵抗（２６）によって周期的に負荷し、
該少なくとも１つのホイートストンブリッジ（１１）への負荷による該引張応力信号（Ｚ１）への影響から、該少なくとも１つのセンサ（１０）の機能正常性を検出し、エラー信号（２８）として出力することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ホイートストンブリッジ（１１）の両出力線路（１５，１６）に、少なくとも１つのスイッチ（２４，２５）を使用して少なくとも１つの抵抗（２６）によって負荷する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ホイートストンブリッジ（１１）の両出力線路（１５，１６）に、前記少なくとも１つの抵抗（２６）によって交互に負荷する、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記ホイートストンブリッジ（１１）に負荷されていない場合の引張応力信号（Ｚ０）と該ホイートストンブリッジ（１１）に負荷されている場合の引張応力信号（Ｚ１）との差（Ｆ１，Ｆ２）を計算して下限値（Ｕ）と比較し、該下限値（Ｕ）を下回る場合にはアクティブなエラー信号（２８）を出力する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記下限値（Ｕ）は、値ＵＷＶＲＫ／（ＲＫ＋ＲＳ）の０．０５倍〜０．５倍の間にあり、
ここでは、ＵＷは前記ホイートストンブリッジ（１１）の給電電圧であり、Ｖは増幅率であり、ＲＳは前記負荷抵抗であり、ＲＫは前記力センサ（７）の抵抗である、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記差（Ｆ１，Ｆ２）を上限値（Ｏ）と比較し、該上限値を上回る場合にはアクティブなエラー信号（２８）を出力する、請求項４または５記載の方法。
【請求項７】
前記上限値（Ｏ）は、０．５ＵＷを下回り、かつＵＷＶＲＫ／（ＲＫ＋ＲＳ）を下回り、
ここでは、ＵＷは前記ホイートストンブリッジ（１１）の給電電圧であり、Ｖは増幅率であり、ＲＳは前記負荷抵抗であり、ＲＫは前記力センサ（７）の抵抗である、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記センサ（１０）は、前記少なくとも１つのスイッチ（２４，２５）が開放されている測定サイクル（３４）でのみ、引張応力測定値（Ｚ０）を出力する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つのスイッチ（２４，２５）の位置を、前記センサ（１０）の測定サイクル（３４，３５，３６）に同期する、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記センサ（１０）の複数の測定サイクル（３４，３５，３６）を含む監視サイクル（３３）を行い、
各監視サイクル（３３）で、前記スイッチ（２４，２５）が閉成される少なくとも１つの測定サイクル（３５，３６）と、該スイッチ（２４，２５）が開放される少なくとも１つの測定サイクル（３４）とを行う、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
各監視サイクル（３３）において、前記ホイートストンブリッジ（１１）の第１の出力線路（１５）のスイッチ（２４）が閉成される少なくとも１つの測定サイクル（３５）と、該ホイートストンブリッジ（１１）の第２の出力線路（１６）のスイッチ（２５）が閉成される少なくとも１つの測定サイクル（３６）とを行う、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
各監視サイクル（３３）において、前記スイッチ（２４，２５）が開放されて行われる測定サイクル（３４）は、該スイッチ（２４，２５）が閉成されて行われる測定サイクル（３４）より多い、請求項１０または１１記載の方法。
【請求項１３】
前記センサ（１０）によって出力された引張応力信号（２７）を実際値として使用して、前記エラー信号（２８）がアクティブである場合には制御をブロックする、請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
前記ホイートストンブリッジ（１１）にかかる負荷によって、該ホイートストンブリッジ（１１）の給電電圧も変化する（１４）、請求項１から１３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
前記ホイートストンブリッジ（１１）は少なくとも２つ設けられており、
該ホイートストンブリッジ（１１）のうち１つのホイートストンブリッジ（１１）のエラー信号（２８）がある場合には、他のホイートストンブリッジ（１１）が前記引張応力（Ｚ０）を生成する、請求項１から１４までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の移動軌道の引張応力を測定する方法に関する。
【０００２】
ＤＥ１０１１８８８７Ｃ１から、移動軌道の張力を検出するための装置が公知である。この装置は、移動軌道を偏向するローラの支承力を検出する。こうするためには装置は２つの２重撓曲ビームを有し、これらの２重撓曲ビームには、ストレインゲージとして構成された力センサが装備されている。このストレインゲージはホイートストンブリッジの形態で接続されることにより、センサの温度依存性およびドリフトが限りなく小さくされる。このセンサは良好であることが実証されており、本発明の出発点を成す。この公知のセンサの欠点は、ストレインゲージのたとえば破断または短絡によるフェール時に、センサ全体が供給する値が意味を成さなくなり、この値は後続のユニットによっても相応に解釈されてしまうことが判明している。センサがたとえば移動軌道応力制御部の制御回路内に含まれる場合、フェールの種類に応じて、この制御が移動軌道応力を完全に相殺するか、または移動軌道を過度に大きく膨張させるという事態が生じる。このことは最も単純なケースでは、移動軌道がもたらされた張力に耐えられなくなるか、または張力の欠落のために機械部品に絡まった場合に、移動軌道にひびが入ってしまう。とりわけ、抄紙機におけるエンドレスベルトの制御の場合、このことによってローラがベアリングから離脱し、人および機器を大きな危険にさらしてしまうことさえある。
【０００３】
本発明の課題は、冒頭に述べた形式の移動軌道の引張応力を測定するための方法において、電子的コンポーネントのフェールを検出して相応に応答できる方法を提供することである。
【０００４】
前記課題は本発明では、請求項１の構成によって解決される。
【０００５】
請求項１に記載の方法は、移動軌道の引張応力をセンサによって測定するのに使用される。ここでは、移動軌道が閉鎖的または連続的に形成されているか否かは重要でない。移動軌道の材料も、本方法の適用に関係ない。センサは、少なくとも１つの力センサを有するホイートストンブリッジを備えている。
力センサとしては、力ないしは機械的な変形を電気的信号に変換することができる種々のセンサ原理が挙げられる。
有利には、ストレインゲージを力センサとして使用し、このストレインゲージは、測定すべき力の作用によって変形される機械的な部材に装着され、たとえば２重撓曲バルクに装着される。このような構成では基本的には、ホイートストンブリッジの１つの抵抗のみを力センサとして形成することで十分である。しかし、センサの温度依存性およびドリフトを可能な限り小さくするためには、ホイートストンブリッジのすべての抵抗を力センサとして形成するのが有利である。ホイートストンブリッジの対角線電圧が、作用する力を表す尺度である。この対角線電圧は増幅器によって増幅される。この増幅器の主な役割は、測定結果を改悪するオーム負荷をホイートストンブリッジから切り離すことである。付加的にこの増幅器は、電圧増幅を行うことによって測定信号を、処理しやすい電圧領域にすることができる。しかし、このことは必ずしも必要というわけではなく、とりわけ、力センサの具体的な選定に依存する。この増幅器は出力側で、測定される引張応力の場合によっては考慮すべきオフセットにまで比例関係にある信号を出力する。この信号を以下では、引張応力信号と称する。力センサのうち１つがフェールすると、欠陥原因によってはホイートストンブリッジにおいて短絡または遮断が発生する。いずれにせよ、このようにして引張応力信号は改悪され、表示または制御に使用できなくなる。このようなセンサにおける欠陥を検出して適切に応答できるようにするためには、引張応力信号の他に付加的にエラー信号を出力する。このエラー信号は通常動作では非アクティブ状態であり、識別可能なエラーがセンサ内に発生するとアクティブ状態にされる。センサ内のエラーを識別できるようにするためには、移動軌道の引張応力によって負荷をかけられている間、間欠的に駆動制御されるスイッチによって周期的に、少なくとも１つの抵抗によってホイートストンブリッジに負荷をかける。この負荷抵抗はホイートストンブリッジを定義されたように離調し、この負荷の作用は、オーム負荷される引張応力信号とオーム負荷されない引張応力信号との比較によって直接検出することができる。このテストは、移動軌道によって負荷されるセンサの動作中に行われるので、該センサの機能正常性は実時間的に検査される。負荷される分圧器の力センサのうち１つが内部短絡を有する場合、引張応力信号はこの分圧器の負荷によって変化しないと検出してしまう。負荷抵抗に直列接続された力センサが遮断部を有する場合にも同様のことが当てはまる。負荷抵抗に並列接続される力センサが遮断部を有する場合、引張応力信号は確かにこの負荷に依存するが、センサが機能する場合の２倍高くなる。それゆえ、負荷に対する引張応力信号の依存関係から、センサが未だ機能正常であるか否かを一義的に検査することができる。ある特定の限界内で、力センサのドリフトを検出することもできる。この検査の結果に相応して、エラー信号をアクティブ化するかまたは非アクティブ化する。付加的にこのようなエラー信号を出力することにより、たとえばディスプレイまたは制御回路等の後続のコンポーネントが、測定信号にエラーがあることを認識することができる。その際には、引張応力信号を評価する後続のコンポーネントはアクティブなエラー信号を受信すると、引張応力信号を評価しないモードに切り替わることができ、このことによって人ないしは機械の損傷が回避される。
【０００６】
とりわけ、ホイートストンブリッジの両分圧器分岐が少なくとも１つの力センサを有する場合、センサの機能正常性を検出するためには１つの分圧器の負荷テストを行うだけでは不十分である。この場合、請求項２によれば、ホイートストンブリッジの両出力線路が少なくとも１つのスイッチによって、少なくとも１つの抵抗を使用して負荷されるのが有利である。このことにより、ホイートストンブリッジのアクティブ状態のエレメントすべての抵抗値を検査することができる。有利には、ホイートストンブリッジ内のいずれかのアクティブなエレメントのフェール時には、アクティブなエラー信号が出力される。
【０００７】
センサ内の可能な限りすべての欠陥ケースを確実に検出できるようにするためには、請求項３によれば、ホイートストンブリッジの両出力線路に少なくとも１つの抵抗によって交番的に負荷するのが有利である。このことによって、２つの力センサに同時に欠陥が生じてしまう場合も、このように実施される両負荷テストによって高信頼性で識別することができる。
【０００８】
可能な限り高予測性のエラー分析を実現するためには、請求項４によれば、ホイートストンブリッジの負荷による引張応力信号とホイートストンブリッジの負荷によらない引張応力信号との差を計算して下限値と比較するのが有利である。下限値を下回る場合、エラー信号を出力する。このようにして、センサのたいていのエラー原因を検出して相応に応答することができる。とりわけ、ホイートストンブリッジ内の力センサの短絡時には、負荷がかかった場合の対角線電圧ないしは負荷がかからない場合の対角線電圧に全く変化が生じない。したがって、力センサの短絡をこのようにして、非常に高信頼性で検出することができる。力センサが負荷抵抗に直列接続されている場合、このようにして力センサの遮断も高信頼性で検出することができる。このような場合にも、無負荷の場合と比較して、ホイートストンブリッジの負荷によって対角線電圧の変化は生じない。それに対して、ホイートストンブリッジが完全に機能正常である場合、該ホイートストンブリッジに負荷がかかるとブリッジ対称性に離調が発生し、対角線電圧に変化が生じる。この変化は、負荷抵抗の抵抗値に対するホイートストンブリッジの抵抗値にのみ依存するので、既知量である。
【０００９】
引張応力信号の下限値の選択には、値ＵＷＶＲＫ／（ＲＫ＋ＲＳ）の０．０５倍〜０．５倍の間の値領域が有利であることが判明している。ここでは、ＵＷはホイートストンブリッジ（１１）の給電電圧であり、Ｖは増幅率であり、ＲＳは負荷抵抗であり、ＲＫは力センサ（７）の抵抗である。この値領域の上限は決して超えてはならない。というのも超えてしまうと、適正に機能するホイートストンブリッジがエラーを有すると識別してしまうからである。下限値は単に実用性の理由から、ホイートストンブリッジの対角線電圧の十分な雑音間隔を実現するために指定される。そうしないと雑音だけで、欠陥を有するホイートストンブリッジが誤って機能正常であると見なされるおそれが生じる。
【００１０】
ホイートストンブリッジの発生する可能性のある欠陥をすべて確実に識別できるようにするためには、請求項６によれば、ホイートストンブリッジの負荷による引張応力信号と該ホイートストンブリッジの負荷によらない引張応力信号との差を上限値とも比較すると有利である。上限値を超えた場合にも、アクティブなエラー信号を出力する。このことによって、負荷に対する対角線電圧の依存性が過度に高いことによって現れる別のエラーを識別することができる。たとえばこのようにして、直接負荷される力センサの遮断を検出することができる。このような遮断によって、負荷に対する対角線電圧の依存性は２倍になり、このことは相応の限界値との比較によって実に簡単に検査することができる。さらにこのようにして、両力センサに同時に欠陥が生じる非常に低確率の欠陥を確実に検出することもできる。両力センサが短絡を有する場合、対角線電圧は０になる。というのも、ホイートストンブリッジの給電電圧はこの場合には消失してしまうからである。しかし、両力センサが遮断部を有する場合、無負荷時には増幅器によってのみ決定される入力電圧が生じ、この入力電圧は通常、動作電圧の約半分である。しかし、抵抗によって負荷がかかると、入力電圧は接地され、動作電圧の半分の量の電圧変動が発生する。このような振舞いは、負荷がかかった場合の引張応力信号および負荷がかからない場合の引張応力信号と上限値とを比較することによって検出することができる。
【００１１】
請求項７の記載によれば上限値は、ホイートストンブリッジ内の想定可能な限りのフェールを確実に検出できるように選択することが有利であり、０．５ＵＷを下回り、かつＵＷＶＲＫ／（ＲＫ＋ＲＳ）を下回るのが有利である。ここでは、ＵＷはホイートストンブリッジの給電電圧であり、Ｖは増幅率であり、ＲＳは負荷抵抗であり、ＲＫは力センサの抵抗である。
【００１２】
ホイートストンブリッジの負荷によって該ホイートストンブリッジは意図的に離調され、測定結果は相応に改悪される。離調されたホイートストンブリッジの測定結果が後続のコンポーネントへ伝送されるのを回避するためには、請求項８によれば、スイッチが開放される測定サイクルでのみセンサが引張応力測定値を出力することが有利である。ここで複数のスイッチを使用する場合には、確実にすべてのスイッチを開放しなければならない。このことにより、ホイートストンブリッジが実際に負荷されない場合にのみ測定結果が後続のコンポーネントへ伝送されることが保証される。このようにして、ホイートストンブリッジが負荷されている場合の測定結果はもっぱら内部のみで、エラー信号の検出のために処理される。
【００１３】
エラー測定を回避するためには、請求項９によれば、スイッチの位置をセンサの測定サイクルと同期するのが有利である。このようにして、測定サイクル中にはスイッチ位置を変化せず、各測定サイクルが、定義されたスイッチ位置に対応することが保証される。
【００１４】
センサの動作には、請求項１０によれば、監視サイクルを使用するのが有利であることが判明している。この監視サイクルはセンサの複数の測定サイクルを含み、周期的に繰り返される。各監視サイクルに、スイッチが閉成される少なくとも１つの測定サイクルと、スイッチが開放される少なくとも１つの測定サイクルとが設けられる。このようにして周期的に測定値が出力され、センサ全体も周期的に検査される。
【００１５】
ホイートストンブリッジの両分圧器の検査では、請求項１１によれば各監視サイクルに、該ホイートストンブリッジの第１の出力線路のスイッチが閉成される少なくとも１つの測定サイクルと、該ホイートストンブリッジの第２の出力線路のスイッチが閉成される少なくとも１つの測定サイクルとが設けられるのが有利である。このようにして、各監視サイクル内でホイートストンブリッジが完全にテストされ、ホイートストンブリッジの無負荷時の引張応力を表す少なくとも１つの測定値が生成されるのが保証される。
【００１６】
とりわけ、このセンサを制御技術で適用する場合、センサの応答時間が短いことが重要である。その際には、エラーのない制御を保証するためには、３番目ごとの測定サイクルで測定値を出力するだけでは十分でなくなることが多い。この場合、請求項１２によれば、各監視サイクルにスイッチが開放される測定サイクルを、スイッチが閉成される測定サイクルより多く設けるのが有利である。このようにして、センサは使用可能な測定結果を、基本的にサイクル時間の時間的間隔で生成し、予め設定された特定の間隔でセンサの内部テストが行われることにより、引張応力信号の生成のための別個の測定サイクルが省略される。もちろん、このようなフェールを補償するために、最後に生成された測定値を記憶して後続のコンポーネントにさらに供給することもできる。
【００１７】
軌道電圧制御を実施する際には、請求項１３によれば、センサによって出力された引張応力信号を実際値としてこの制御で使用するのが有利である。それに対して、エラー信号がアクティブである場合には前記制御はブロックされ、該制御の応答が定義範囲外になるかまたは破壊的になることが阻止されるようにされる。
【００１８】
ホイートストンブリッジの負荷によって、対角線電圧にさらに電圧変動が生じ、この対角線電圧は後続の増幅器と場合によってはアナログデジタル変換器とによって補強しなければならない。このことによって基本的に、アナログデジタル変換器は負荷検査のためのビット幅の一部を使用することになる。ホイートストンブリッジの負荷が僅かである場合、このことは通常、実質的に重大でない。しかしこのことによって、妨害に対するホイートストンブリッジの機能正常性検査の脆弱性が比較的高くなる。機能検査の予測力が高い場合に増幅器およびアナログデジタル変換器のダイナミクス領域全体を使用したい場合、請求項１４によれば、ホイートストンブリッジの負荷によって該ホイートストンブリッジの給電電圧も変化させるのが有利である。この給電電圧変化は通常、負荷の作用に抗するように選択される。有利には、負荷時の給電電圧と無負荷時の給電電圧とは、ホイートストンブリッジの機能が正常である場合にほぼ等しい対角線電圧が生じるように選択される。このようにして、増幅器およびアナログデジタル変換器の完全なダイナミクス領域を測定タスクに使用することができる。この場合、ホイートストンブリッジに欠陥が存在する場合には、アナログデジタル変換器によって検出可能な対角線電圧の変化が生じる。後者はオーバーフロー状態に陥ること可能性があり、これは非常に簡単に検出することができる。この場合、電圧変動の正確な測定は必要ない。というのも、こうするために必要なのは、肯否判定としての機能正常性のみであるからだ。
【００１９】
特に確実なシステムを実現するためには、請求項１５によれば、少なくとも２つのホイートストンブリッジが設けられる。これらのホイートストンブリッジはそれぞれ対角線電圧を供給し、これらの対角線電圧は増幅器とアナログデジタル変換器とを介して評価される。両ホイートストンブリッジは、上記のように監視される。これらのホイートストンブリッジのうち一方に対してエラー信号が発生する場合、引張応力信号の生成は他方のホイートストンブリッジによって引き継がれる。同様の原理を、２つより多くのホイートストンブリッジによって実現することもできる。この場合、個々のホイートストンブリッジは有利には優先順序づけされるか、またはこれらのホイートストンブリッジの引張応力信号を精度の改善のために平均化する。ここでは、アクティブなエラー信号を示すホイートストンブリッジは計算から排除される。
【００２０】
本発明の対象を一例として図面に基づいて説明する。この図面は、保護範囲を限定しない。
【００２１】
本発明の別の利点および特徴を以下の詳細な説明において、添付図面を参照して説明する。この図面には、本発明の複数の実施例が含まれる。しかし、この図面は本発明の説明のためだけに使用されるのであり、本発明の保護範囲を制限しないことを理解すべきである。
【００２２】
図面：
図１  移動搬送ラインの力測定ローラの断面図である。
【００２３】
図２  センサの概略的な図である。
【００２４】
図３  図２に示されたセンサの動作の流れ図である。
【００２５】
図１は、力測定ローラ１の断面図を示す。この力測定ローラ１で搬送ライン２は偏向される。搬送ライン２は、該搬送ライン２の引張応力と力測定ローラ１に対するかかり角とにのみ依存する力３を力測定ローラ１に与える。したがって搬送ライン２の引張応力を測定するためには、かかり角が既知である場合には力測定ローラ１の支承力を測定すれば十分である。
【００２６】
力測定ローラ１は定置ボディ４を有し、この定置ボディ４は２重撓曲バルク５を介して、機器固定シャフト６に接続されている。力３によって力測定ローラ１にかかる負荷に応じて、２重撓曲バルク５は多かれ少なかれ、大きくＳ字形に変形される。２重撓曲バルク５に力センサ７が設けられており、この力測定センサ７は有利には、ストレインゲージから構成されている。この力センサは基本的に、撓曲時に抵抗値を変化するオーム抵抗である。力センサ７はここでは、２重撓曲バルク５の次のような端部領域に、すなわち該２重撓曲バルク５の湾曲が最も大きい端部領域に取り付けられる。定置ボディ４は転がり軸受８を介してシェル９に接続されており、該シェル９は力測定ローラ１の外郭を成す。このシェル９は搬送ライン２によって直接捕捉される。
【００２７】
図２に、力測定ローラ１の支承力を検出してひいては搬送ライン２の引張応力を間接的に検出するセンサ１０の基本回路図が示されている。センサ１０はホイートストンブリッジ１１を有し、このホイートストンブリッジ１１は２つの分圧器１２，１３によって構成されている。分圧器１２，１３はここでは、２重撓曲バルク５に取り付けられた力センサ７によって構成されている。ホイートストンブリッジ１１に接続された４つの力センサ７を使用することにより、力センサ７の有利な温度補償が実現される。またこのことによって、力センサ７のドリフトも実質的に消去される。
【００２８】
ホイートストンブリッジ１１には切替スイッチ１４′を介して選択的に、給電電圧１４が供給される。この給電電圧は安定的かつ低雑音で形成される。ホイートストンブリッジ１１から２つの出力線路１５，１６が出ており、これらの出力線路１５，１６間で対角線電圧１７が降下する。この対角線電圧１７が、力センサ７によって得られる本来の測定信号である。出力線路１５，１６は増幅器１８へ供給される。この増幅器１８は差動増幅器として構成されている。増幅器１８は、ホイートストンブリッジ１１に可能な限り負荷をかけないように、高抵抗の入力端を有する。付加的に、増幅器１８は対角線電圧１７を、該対角線電圧１７の簡単な評価を実現する増幅率だけ増幅する。
【００２９】
増幅器１８は出力側でアナログデジタル変換器１９に有効接続されており、このアナログデジタル変換器１９は増幅器１８の出力信号から、該出力信号に比例するデジタルワードを生成する。このデジタルワードはバス２０を介してプロセッサ２１へ供給され、該プロセッサ２１はこれを処理する。プロセッサ２１はアナログデジタル変換器１９において、制御線路２２を介して測定サイクルをトリガする。フィードバックとしてプロセッサ２１は信号線路２３を介して、アナログデジタル変換器１９の測定サイクルが終了したという情報を受け取り、新規のデータワードがバス２０に発生する。
【００３０】
力センサ７が未だ機能正常であるか否か、ひいてはホイートストンブリッジ１１が出力する値が有効であるか否かを検出できるようにするためには、両出力線路１６，１７にスイッチ２４，２５を介して、負荷抵抗２６によって負荷がかけられる。この負荷抵抗２６は、ホイートストンブリッジ１１の片側の離調を行うために使用される。その際には、対角線電圧１７の定義された変化が生じることが期待される。このように対角線電圧１７の変化が、増幅器１８とアナログデジタル変換器１９とを介して、バス２０を介してプロセッサ２１へ供給され、プロセッサ２１は相応の数学的演算をこのデータワードに適用する。ここでは、ホイートストンブリッジ１１が負荷されない場合のバス２０上の値に実質的に相応する引張応力２７の他に、エラー信号２８も出力される。このエラー信号２８はアクティブ状態では、ホイートストンブリッジ１１に欠陥があるために出力された引張応力信号２７は使用できないことを示す。付加的にプロセッサ２１は、後続のコンポーネントにハンドシェイク信号２９を供給することによって、該後続のコンポーネントがプロセッサ２１のデータ出力と同期するようにする。
【００３１】
両スイッチ２４，２５を制御するためにプロセッサ２１は２つの制御出力端３０，３１を有し、これらの制御出力端３０，３１によって、スイッチ２４，２５は検査サイクル中にのみ閉成され、スイッチ２４，２５は同時には閉成されず、交代でのみ閉成される。新規の引張応力信号２７が検出される通常の測定プロセス中は、両スイッチ２４，２５は開放されている。
【００３２】
付加的に、検査サイクルの期間中は、ホイートストンブリッジ１１の給電電圧１４もプロセッサ２１によって切り換えることができる。この給電電圧１４の切り換えによって、対角線電圧１７の比例的な変化が行われ、負荷によって引き起こされる電圧変動は小さくなる。また、ホイートストンブリッジ１１の給電電圧が負荷に対してちょうど抗するように、該給電電圧を変化することも考えられる。この場合、ホイートストンブリッジ１１が機能正常である場合には、対角線電圧１７は負荷に依存して変化しない。しかしホイートストンブリッジ１１に欠陥がある場合には、対角線電圧１７の特徴的な電圧変動が現れる。
【００３３】
図３に、プロセッサ２１の動作のフローチャートが示されている。初期化ステップ３２において両スイッチ２４，２５は開放され、エラー信号２８はアクティブ化されている。このことによって、たまたま出力端２８に入力された数値が測定値として解釈されることが阻止される。
【００３４】
初期化ステップ３２後、監視サイクル３３を定義するループが続く。したがってこの監視サイクル３３は、初期化３２の後に任意にしばしば周期的に繰り返されることが多い。
【００３５】
監視サイクル３３において、まずはスイッチ２５が開放され、測定サイクル３４が開始される。この測定はこの場合、ホイートストンブリッジ１１が無負荷状態である場合に行われる。この測定サイクルから得られたデータワードは、変数Ｚ０で記憶される。図３に対して択一的に、複数の測定サイクル３４を連続して開始し、エラー信号２８が非アクティブ化されている場合には測定結果を出力することもできる。
【００３６】
次にスイッチ２４を閉成することにより、ホイートストンブリッジ１１の出力線路１５が負荷抵抗２６によって負荷がかけられる。次に新規の測定サイクル３５が開始され、ここで検出されたアナログデジタル変換器１９の測定値は変数Ｚ１で記憶される。次に、値Ｚ０とＺ１との間の差の絶対値を計算し、変数Ｆ１で格納する。図３に対して択一的に、ここでスイッチ２４，２５が開放された状態で複数の測定サイクル３４を続けて行い、エラー信号が非アクティブ状態の場合のみ測定結果を出力することができる。
【００３７】
後続のステップにおいて、両スイッチ２４，２５の状態を交換し、ホイートストンブリッジ１１の出力線路１６が負荷抵抗２６によって負荷されるようにする。その後に、次の測定サイクル３６が開始される。ここでアナログデジタル変換器１９によって検出された値は、新たに変数Ｚ１で記憶される。ここで再び、変数Ｚ０とＺ１との間の差の絶対値が検出され、変数Ｆ２で記憶される。したがって変数Ｆ１およびＦ２は、２つの適用される負荷の種類によってホイートストンブリッジ１１に及ぼされる影響を表す尺度を含む。
【００３８】
後続の比較ステップ３７において、変数Ｆ１およびＦ２を、予め定義された下限閾値Ｕおよび上限閾値Ｏと比較する。両変数Ｆ１およびＦ２が閾値ＵおよびＯによって定義された帯域内にある場合のみ、センサ１０は機能正常と解釈され、値Ｚ０を出力する。値Ｚ０は、ホイートストンブリッジ１１が負荷されていない場合の測定値を含む。付加的にこの場合には、出力された測定値が信頼できることを後続のコンポーネントに示すためのエラー信号２８をリセットする。
【００３９】
本発明の幾つかの実施例を図示ないしは説明していないので、特許請求の範囲によって定義された本発明の基本的思想および保護範囲を逸脱せずに上記の実施例の数多くの変化および変更を行えることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】移動搬送ラインの力測定ローラの断面図である。
【図２】センサの概略的な図である。
【図３】図２に示されたセンサの動作の流れ図である。
【符号の説明】
【００４１】
１      力測定ローラ
２      搬送軌道
３      力
４      定置ボディ
５      ２重撓曲バルク
６      シャフト
７      力センサ
８      転がり軸受
９      シェル
１０    センサ
１１    ホイートストンブリッジ
１２    分圧器
１３    分圧器
１４    給電電圧
１４′  切換スイッチ
１５    出力線路
１６    出力線路
１７    対角線電圧
１８    増幅器
１９    アナログデジタル変換器
２０    バス
２１    プロセッサ
２２    制御線路
２３    制御線路
２４    スイッチ
２５    スイッチ
２６    負荷抵抗
２７    引張応力信号
２８    エラー信号
２９    ハンドシェイク信号
３０    制御出力端
３１    制御出力端
３２    初期化ステップ
３３    監視ステップ
３４    負荷されない測定サイクル
３５    負荷される測定サイクル
３６    負荷される測定サイクル
３７    比較ステップ
【図１】
2009531680.tif 000003
【図２】
2009531680.tif 000004
【図３】
2009531680.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成20年9月24日(2008.9.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの力センサ（７）を含む少なくとも１つのホイートストンブリッジ（１１）を備えたセンサ（１０）によって移動軌道（２）の引張応力を測定する方法であって、
該少なくとも１つの力センサ（７）は、該移動軌道（２）の引張応力によって影響され、
該少なくとも１つのホイートストンブリッジ（１１）の対角線電圧（１７）を増幅器（１８）によって増幅し、該増幅器（１８）は引張応力信号（Ｚ０）を出力する方法において、
該移動軌道（２）の引張応力によって負荷が加えられている間に、該少なくとも１つのホイートストンブリッジ（１１）に、間欠的に駆動制御される少なくとも１つのスイッチ（２４，２５）を使用して少なくとも１つの抵抗（２６）によって周期的に負荷し、
該少なくとも１つのホイートストンブリッジ（１１）への負荷による該引張応力信号（Ｚ１）への影響から、該少なくとも１つのセンサ（１０）の機能正常性を検出し、エラー信号（２８）として出力することを特徴とする方法。
【国際調査報告】
2009531680.tif 000006
2009531680.tif 000007
2009531680.tif 000008
2009531680.tif 000009