Textilmaschinen oder andere Faden verbrauchende oder verarbeitende Maschinen müssen häufig mit Fäden beliefert werden, die unter kontrollierter Spannung stehen. Dazu sind Einrichtungen wie beispielsweise Fadenliefergeräte in Gebrauch, die den Faden kontrolliert liefern und z. B. eine Fadenspannungsregelung ermöglichen. Die Fadenspan- nungsregelung erweist sich dabei gelegentlich als schwie- rig. Dies gilt insbesondere, wenn Fäden keine oder nur sehr geringe Zugelastizität aufweisen. Schon die gering- sten Abweichungen zwischen Fadenlieferung und Fadenabnah- me führen gerade wegen der fehlenden Nachgiebigkeit des Fadens zu Fadenspannungsschwankungen, die vom völligen Zusammenbruch der Fadenspannung (Spannung Null-Durch- hängen des Fadens) bis zum Reißen desselben führen kön- nen. Das Problem verschärft sich mit zunehmender Arbeits- geschwindigkeit der Textilmaschinen, die auch eine zuneh- mende Liefergeschwindigkeit und eine verringerte Reak- tionszeit für etwaige Regeleinrichtungen erfordert.

Bei der Konzeption eines Fadenspannungssensors muss darüber hinaus darauf geachtet werden, dass dieser mög- lichst vielseitig einsetzbar ist, um nicht für jeden ein- zelnen Anwendungsfall einen gesonderten Sensor gestalten zu müssen. Von erheblicher Bedeutung ist dabei, dass der Fadenspannungssensor den Fadenlaufweg wenig einschränkt, um so den verschiedensten Anwendungsfällen genügen zu können. Der Erfindung liegt deshalb die Suche nach einem vielseitig einsetzbaren Sensorkonzept zu Grunde.

Aus der DE 100 60 043 Al ist ein Fadenspannungssensor bekannt, der einen mit dem Faden in Berührung stehenden Stößel aufweist. Dieser wirkt auf einen Dünnfilm-Kraft- aufnehmer, um das Kraftsignal in ein elektrisches Signal umzusetzen. Aufgrund der großen Steifigkeit der abtasten- den Vorrichtung wird eine hohe Eigenfrequenz als erreich- bar angegeben. Die von dem Faden ausgehende Kraft wirkt direkt und unverstärkt auf den Dünnfilm-Kraftaufnehmer, so dass insbesondere die Erfassung niedriger Fadenspan- nungen schwierig ist.

Aus der DE 35 06 698 C2 ist ein Fadenspannungssensor mit einem Biegeelement bekannt, das in Form einer endsei- tig starr eingespannten federnden Zunge ausgebildet ist, die an ihrem freien Ende mit dem Faden in Berührung steht. Sie erstreckt sich mit ihrem Ende schräg in den Fadenlaufweg hinein. Die Zunge trägt endseitig einen Mag- neten, dessen Feld einen Magnetfeldsensor beeinflusst.

Somit wird die Auslenkung der Zunge, die von der Faden- spannung abhängig ist, in ein elektrisches Signal umge- setzt. Ein solcher Sensor hat strukturbedingt jedoch eine relativ niedrige Eigenfrequenz und schränkt die Gestal- tung des Fadenlaufwegs ein.

Aus der DE 197 16 134 AI ist ein weiterer Fadenspan- nungssensor bekannt, der als Sensorelement eine auf einer keramischen Platte angeordnete Messbrücke aufweist. Im Bereich der Messbrücke steht ein Stößel auf der Platte, dessen anderes Ende mit dem Faden in Berührung steht. Der Stößel ist durch ein flexibles Führungselement nach Art einer Membran in zu der Platte senkrechter Position ge- halten.

Diese Einrichtung eignet sich zur Erfassung größerer Fadenspannungen und in Fällen, bei denen der Faden an der Messstelle nur sehr wenig ausgelenkt wird.

Aus der WO 99/59909 ist ein Fadenspannungssensor mit einer endseitig fest eingespannten Keramikplatte bekannt, die mit ihrem freien Ende wie eine Zunge in den Faden- laufweg ragt und dort den Faden berührt. Die Platte trägt auf einer Flachseite eine aus vier Widerständen bestehen- de Messbrücke. Die Widerstände sind spannungsempfindlich und erzeugen somit ein Signal in Abhängigkeit von der schwachen Verbiegung der Keramikplatte. Diese muss sich mit ihrem Ende selbst in den Fadenlaufweg erstrecken, was diesen beschränkt.

Aus der US-PS 3526130 ist ein'Fadenspannungssensor mit einer federnden Zunge bekannt, die an ihrem Ende ei- nen Aufsatz zum Abtasten eines Fadens trägt. Die federnde Zunge ist an beiden Flachseiten mit einem Sensorelement versehen, deren Kennwert sich bei einer Verbiegung der Zunge gegenläufig ändert. Die beiden Sensorelemente sind in einer Messbrücke angeordnet und gestatten eine Erfas- sung der Auslenkung der Zunge.

Aus der DE 101 17 889 AI ist ein Fadenspannungssensor mit zwei Stiften bekannt, die beide jeweils den Faden umlenken. Beide Stifte sind jeweils an einer Platte ge- halten von der sie sich weg erstrecken. Eine Kraftbeauf- schlagung des Stifts erzeugt in der Platte eine Torsions- beanspruchung. Diese wird mittels einer optoelektroni- schen Abtasteinrichtung erfasst, indem die Platte durch- leuchtet wird oder reflektiertes Licht zur Torsionserfas- sung genutzt wird. Die Platte ist dabei länglich quader- förmig ausgebildet und an ihren beiden schmalen Stirn- seiten gehalten.

Weiter ist aus der DE 101 17 878 ein Fadenspannungs- sensor mit einem einseitig an einem photoelastischen Ele- ment gelagerten Stift bekannt. Das photoelastische Ele- ment ist als flacher Streifen ausgebildet, von dessen Flachseite sich der Stift rechtwinklig weg erstreckt. An wenigstens einem Ende ist das photoelastische Element fest eingespannt. In der gleichen Schrift wird auch vor- geschlagen, das photoelastische Element als frei auskra- gendes Biegeelement auszubilden, über dessen freies Ende der Faden unmittelbar läuft.

Die optische Torsionserfassung eines tordierbaren Elements, beispielsweise aus Glas oder Kunststoff, ist für Anwendungsfälle, in denen eine Staubbelastung vor- liegt, meist nicht zweckmäßig.

Von dieser Grundproblematik und dem geschilderten Stand der Technik ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, einen Fadenspannungssensor zu schaffen, der zur Erfassung geringer Fadenspannungen geeignet ist, der sehr schnell anspricht und der sich vielseitig einsetzen lässt.

Diese Aufgabe wird mit dem Fadenspannungssensor nach Anspruch 1 gelöst : Der erfindungsgemäße Fadenspannungssensor weist ein Biegeelement auf, das in einem seitlichen Abstand neben einem Fadenlaufweg angeordnet ist und Sensorelemente trägt. Das Biegeelement kann sehr steif ausgebildet sein, so dass die zu erfassenden Kräfte von beispielsweise we- nigen Milli-Newton lediglich zu einer kaum merklichen Verbiegung des Biegeelements führen. Aus Sicht des Fadens ist das Biegeelement deshalb steif bzw. hart. Maximal- auslenkungen können auf Bruchteile eines Millimeters festgelegt sein.

Das Biegeelement ist in einem seitlichen Abstand zu dem Fadenlaufweg angeordnet, was bedeutet, dass die das Biegeelement belastenden und zu erfassenden Kräfte in einer Ebene liegen, die von dem Faden beabstandet ist.

Dadurch ist der Fadenlaufweg und seine Umgebung weitge- hend frei. Der Fadenlaufweg kann in weiten Grenzen den jeweiligen Anforderungen entsprechend festgelegt werden, was viele Anwendungsfälle erschließt. Auch kann der Win- kel, mit dem der Faden über das Fadenauflageelement läuft, bedarfsentsprechend eingestellt werden. Spitzere Winkel a (Fig. 2) ermöglichen die Erfassung besonders ge- ringer Kräfte. Ist das Biegeelement, wie oben angedeutet, besonders steif, lassen sich sehr hohe Eigenfrequenzen und damit geringe Ansprechzeiten des Fadenspannungssen- sors erreichen.

Das Biegeelement ist vorzugsweise als flache, läng- liche Platte ausgebildet und besteht beispielsweise aus Keramik. An ihrem freien Ende trägt sie das Fadenaufla- geelement, beispielsweise ein Keramikröhrchen oder einen Stift. Dieser ragt über eine Schmalseite der länglichen Platte hinweg in den Fadenlaufweg. Die längliche Platte kann in Draufsicht rechteckförmig, bedarfsweise jedoch auch trapezförmig oder ähnlich ausgebildet sein. Die rechteckige Gestaltung wird insofern bevorzugt als sie die Verformung auf eine von dem Fadenauflageelement be- abstandete Biegezone konzentriert. Es kommt dadurch ge- wissermaßen zu einer Kraftverstärkung durch Hebelwirkung, d. h. die auf der Platte angebrachten Sensorelemente wer- den von dem Faden über das Fadenauflageelement und einen Teil der Platte wie über eine Hebeluntersetzung betätigt.

Dies ermöglicht die Erfassung besonders geringer Faden- spannungeh. Die Platte weist vorzugsweise eine gleich- mäßige Dicke auf. Auch dies kommt dem Sensor in obigem Sinne zugute.

Als festes Widerlager für das Biegeelement wird vor- zugsweise ein Keramiksockel vorgesehen, auf den das Bie- geelement, beispielsweise in Form der keramischen Platte, aufgeklebt ist. Die Klebeverbindung erstreckt sich dabei vorzugsweise wenigstens nahezu über die gesamte Breite der Platte und über einen Längenabschnitt, der z. B. zur Unterbringung einer elektronischen Schaltung auf der Platte ausreichend ist. Auf diese Weise wird die elektro- nische Schaltung in eine unverformte Zone der Platte ver- legt. Außerdem weist der Keramiksockel vorzugsweise eine gerade, quer zu der Platte verlaufende Kante auf, die die Biegezone der Platte definiert abgrenzt. Die Sensorele- mente sind vorzugsweise in der Nähe des Keramiksockels angeordnet. Sind sie dabei im Bereich der größten Biegung geben sie die besten Signale ab.

Das Biegeelement weist vorzugsweise sowohl auf seiner Oberseite (obere Flachseite) als auch auf seiner Unter- seite (untere Flachseite) Sensorelemente auf, die ihren Parameter gegenläufig ändern, wenn das Biegeelement in einer Richtung mit einer Kraft beaufschlagt wird, die im Wesentlichen senkrecht auf seiner Flachseite steht. Die Differenz der Änderung der Parameter der Sensorelemente auf der Ober-und auf der Unterseite kann zur Erzeugung eines Ausgangssignals herangezogen werden. Alle Sensor- elemente sind auf dem Biegelement angeordnet.

Die Anordnung von wenigstens zwei Sensorelementen nebeneinander auf einer Seite des Biegeelements, bei- spielsweise auf der Oberseite, hat zur Folge, dass sich die Elemente bei Verbiegung des Biegeelements gleichsin- nig ändern, während sie sich bei einer Verdrehung dessel- ben gegensinnig ändern. Eine Verdrehung ergibt sich, wenn das Biegeelement mit einem Drehmoment beaufschlagt wird, dessen Achse in der Längsrichtung des Biegeelements liegt. Die Längsrichtung ist die gedachte Verbindung zwi- schen dem freien Ende des Biegeelements und seinem Wider- lager, beispielsweise dem Keramiksockel. Ein solches Mo- ment ergibt sich durch die Beaufschlagung des seitlich ausragenden Fadenauflageelements mit einer Kraft, bei- spielsweise durch den Faden. Die Fadenkraft hat somit sowohl eine Verbiegung des Biegeelements als auch eine geringfügige Verdrehung desselben um seine Längsachse zur Folge. Werden die Sensorelement so in einer Brücke zu- sammen geschaltet oder an eine Auswerteschaltung ange- schlossen, dass nur gleichsinnige Änderungen von Sensoren auf einer Seite des Biegeelements erfasst werden, während gegensinnige unterdrückt werden, spielt die Stelle, an der der Faden das Fadenauflageelement berührt, für die Erfassung des Messwerts der Fadenspannung keine Rolle.

Obwohl bei relativ langen Fadenauflageelementen je nach Auflagepunkt deutlich unterschiedliche Drehmomente ent- stehen können, wird jeweils immer nur die Kraft, nicht aber das Drehmoment erfasst. Es lassen sich somit Faden- spannungssensoren schaffen, die bezüglich der Querrich- tung des Fadens eine lange Auflagefläche aufweisen und somit eine relativ freie Führung des Fadens gestatten.

Bei einer verfeinerten Ausführungsform sind insgesamt vier Sensorelemente vorhanden, von denen zwei auf der Plattenoberseite und zwei auf der Plattenunterseite mög- lichst deckungsgleich zueinander angeordnet sind. Damit lassen sich die Elemente in einer Brückenschaltung zu- sammen schalten oder an eine gleichwertige Auswerteschal- tung anschließen, die sicherstellt, dass nur eine Verbie- gung nicht aber eine Verdrehung des Biegeelements erfasst wird.

Vorteilhafte Einzelheiten von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich nicht nur aus Unteransprüchen son- dern darüber hinaus aus der Zeichnung und der Beschrei- bung.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Er- findung veranschaulicht. Es zeigen : Figur 1 einen Fadenspannungssensor in perspektivischer Darstellung, Figur 2 den Fadenspannungssensor nach Figur 1 in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht, Figur 3 das Biegeelement und das Fadenauflageelement mit Faden in Draufsicht, Figur 4 das Biegeelement und das Fadenauflageelement in einer Ansicht von unten, Figur 5 die Verformung des Biegeelements in einer per- spektivischen, stark überhöhten Darstellung, Figur 6 das Biegeelement in verformtem Zustand in Sei- tenansicht in einer stark überhöhten Darstellung der Verformung und Figur 7 die Auswerteschaltung der Sensoreinrichtung.

In Figur 1 ist ein Fadenspannungssensor 1 veranschau- licht, mit dem die Spannung eines Fadens 2 in ein elek- trisches Signal umgesetzt wird. Der Fadenspannungssensor 1 weist einen Trägerkörper 3 auf, der beispielsweise aus Kunststoff ausgebildet sein kann. Der Trägerkörper 3 ist mit einem z. B. plattenförmigen Befestigungsabschnitt 4, mit einer Befestigungsöffnung 5 versehen. In Draufsicht ist er etwa L-förmig ausgebildet, wobei er oberhalb des Befestigungsabschnitts 4 eine Schwalbenschwanznut 6 zur Aufnahme eines Sensorsockels 7 aufweist. Von diesem Be- reich des Trägerkörpers 3 erstreckt sich ein länglicher Fortsatz 8 weg, der in einigem Abstand zu der Schwalben- schwanznut 6 etwa im rechten Winkel seitlich abbiegt. Der hier seitlich weg stehende Abschnitt 9 trägt zwei zuein- ander beispielsweise parallele, im Abstand angeordnete Wände 11, 12, die jeweils eine Öffnung 14,15 aufweisen.

Die Öffnungen 14,15 fluchten zueinander und sind von einem Keramikrohr 16 oder einem entsprechenden Stift durchgriffen, das bzw. der als Fadenauflageelement dient.

Der Durchmesser des Keramikrohrs 16 ist etwas geringer als die Durchmesser der beiden Öffnungen 14, 15. In nahe- zu allen Radialrichtungen des Keramikrohrs 16 ist der umgebende Raum frei. Der Faden 2 kann somit auf verschie- denen Wegen W zu dem Keramikrohr 16 geführt werden. Der hier festgelegte Winkel kann in weiten Grenzen variieren.

Das Keramikrohr 16 aus Aluminiumoxidkeramik ist an einem Ende fest mit einem Endbereich der Platte 17, vor- zugsweise aus keramischem Material, verbunden. Die Platte 17 ist mit dem vorzugsweise ebenfalls aus Keramik beste- henden Sensorsockel 7 flächenhaft verklebt und weist in Draufsicht einen rechteckigen Umriss auf. Ihre beiden Schmalseiten 18,19 sind vorzugsweise parallel zueinander ausgerichtet. Das Keramikrohr 16 ist etwa rechtwinklig zu den Schmalseiten 18,19 orientiert. Die Platte 17 ist von dem im Längsschnitt trapezförmigen und in Draufsicht rechteckigen Sensorsockel 7 an dem Trägerkörper 3 so ge- halten, dass sich das Keramikrohr 16 in unbelastetem Zu- stand frei durch beide Öffnungen 14, 15 erstreckt und deren Rand jeweils nicht berührt. Die Öffnungen 14, 15 können dabei kreisförmig oder bedarfsweise auch abwei- chend berandet sein. Beispielsweise können sie, wie ins- besondere aus Figur 2 hervorgeht, mehrere radial nach innen vorstehende Vorsprünge 21,22, 23 aufweisen, die als Anschlagmittel (Hubbegrenzungsmittel) für das Kera- mikrohr 16 dienen. In unbelastetem Zustand besteht ein Abstand zwischen den Vorsprüngen 21,22, 23 und dem Kera- mikrohr 16. Die Elastizität der Platte 17 ist vorzugs- weise relativ gering, d. h. ihre Steifigkeit ist hoch. Die Steifigkeit der Platte 17 und das Spiel zwischen den Vor- sprüngen 21,22, 23 und dem Keramikrohr 16 ist so aufein- ander abgestimmt, dass das Keramikrohr 16 durch innerhalb des Messbereichs liegende Fadenspannungen nicht in Berüh- rung mit den Vorsprüngen 21,22, 23 gebracht werden kann.

Die Platte 16 wirkt als relativ harte Biegefeder mit hoher Eigenfrequenz (z. B. > 1 kHz). Mit dem Sensorsockel 7 ist sie flächenhaft und steif verklebt, so dass ihr dortiger Bereich unverformbar bleibt. Im unmittelbaren Anschluss an den Sensorsockel 7 zu dem Keramikrohr 16 hin ist eine Biegezone 24 vorhanden, auf die sich die wesent- lichen Verformungen bei Einleitung einer Kraft auf das Keramikrohr 16 konzentrieren. Der näher an dem Keramik- rohr 16 liegende Teil 25 der Platte 17 unterliegt hin- gegen einer vergleichsweise viel geringeren Verformung.

Außerdem ist die Biegung größer als die Torsion der Plat- te 17, so dass eine gute Empfindlichkeit erreicht wird.

In der Biegezone 24 der Platte 17 sind Sensorelemente 26 angeordnet. Zu diesen gehören beispielsweise vier flä- chenhaft ausgebildete Widerstände R1, R2, R3, R4 deren Anordnung insbesondere aus den Figuren 3 und 4 hervor- geht. Die Widerstände R1, R2, R3, R4 ändern ihren Wider- standswert in Abhängigkeit von einer geringfügigen Ver- biegung der Platte 17, indem sich der als auszuwertender Parameter dienende Widerstandswert entsprechend verrin- gert oder vergrößert. Vorzugsweise sind sie hochohmig, d. h. sie haben einen Widerstand von z. B. etwa 10kQ Un- tereinander sind sie etwa gleich groß.

Zwei Widerstände R1, R4 sind auf der Oberseite der Platte 17 angeordnet. Die Widerstände R2, R3 sind auf der Unterseite der Platte 17 angeordnet. Dabei sind R1 und R2 sowie R3 und R4 jeweils deckungsgleich. Die Widerstände R1 und R4 sind nebeneinander in gleichem Abstand zu einer Kante 27 des Sensorsockels 7 angeordnet, die sich quer über die Platte 17 erstreckt und die Biegezone 24 gegen den unverformten Bereich der Platte 17 abgrenzt. Die Wi- derstände R1, R4 sind außerdem jeweils in gleichem Ab- stand zu der benachbarten Schmalseite 18,19 angeordnet.

Die Verschaltung zu einer Messbrücke erfolgt z. B. in der in Figur 7 veranschaulichten Weise. Die übereinander angeordneten Widerstände R1, R2 sind beispielsweise in am gleichen Potential (+) liegenden Brückenzweigen parallel zueinander angeordnet. Die ebenfalls übereinander liegen- den Widerstände R3, R4 sind parallel zueinander ebenfalls in am gleichen Potential liegenden Brückenzweigen der gleichen Brücke angeordnet. Mit anderen Worten, die auf unterschiedlichen Flachseiten der Platte 17 angeordneten Widerstände R1, R2 sind in oberen Brückenzweigen angeord- net. Die Widerstände R5, R6 liegen an Masse, können ihren Platz aber auch mit R7, R8 tauschen.

Das aus R1 und R2 bestehende Widerstandspaar liegt nahe der Schmalseite 19 in einer Plattenhälfte. Spiegel- symmetrisch zu einer Längsachse 28, die eine etwa mittige Verbindungslinie (parallel zu den Schmalseiten 18, 19) zwischen dem freien Ende der Platte 17 und dem Sensorso- ckel 7 bildet, ist das zweite aus den Widerständen R3, R4 bestehende Widerstandspaar angeordnet, das in dem unteren Brückenzweig angeordnet ist. Die auf der jeweils gleichen Seite der Platte 17 liegenden Widerstände R1, R4 bzw. R2, R3 sind hingegen jeweils paarweise in zueinander diagona- len Brückenzweigen angeordnet. An den Verbindungspunkt zwischen den Widerständen Rl, R3 ist ein negativer Ein- gang 31 (invertierender Eingang) eines Differenzverstär- kers 32 angeschlossen. An den Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R2 und R4 ist ein positiver Eingang 33 (nicht invertierender Eingang) des Differenzverstärkers 32 angeschlossen, der aus der gleichen Betriebsspannung (+, Masse) wie die aus den Widerständen R1, R2, R3, R4 gebildete Brücke 34 angeschlossen ist.

Zu der Brücke 34 gehören außerdem Temperaturkompensa- tionswiderstände R5, R6. Diese sind wie die Widerstände R1, R2, R3, R4 flächenhaft ausgebildet. Sie sind vorzugs- weise niederohmig ; z. B. haben sie einen Wert von 25Q Alle Widerstände können beispielsweise als Dickschichtwider- stände im Siebdruckverfahren oder bedarfsweise auch als Dünnschichtwiderstände durch Aufdampfen hergestellt wer- den. Die Widerstände R5, R6 sind vorzugsweise aus einem Material ausgebildet, das eine Temperaturcharakteristik aufweist, die der Temperaturcharakteristik des Materials der Widerstände R1, R2, R3, R4 entgegen gesetzt ist. Zum Beispiel sind sie PTC-Widerstände. Die Widerstände R5, R6 sind vorzugsweise etwa mittig zwischen dem Keramikrohr 16 und dem Sensorsockel 7 angeordnet. Sie Erfassen damit eine mittlere oder durchschnittliche Temperatur. Dies kommt der Temperaturkompensation entgegen.

Zwischen den Widerständen R5, R6 und dem das Kera- mikrohr 16 tragenden Ende der Platte 17 sind Widerstände R7, R8 angeordnet, die ebenfalls als flächenhafte ge- druckte Schließwiderstände ausgebildet sind. Sie dienen als Trennwiderstände für den Brückenabgleich und zum Nullpunktabgleich der Brücke 34. Sie sind aus einem tem- peraturneutralen Material oder alternativ aus dem Materi- al der Widerstände R1, R2, R3, R4 oder einem dritten Ma- terial ausgebildet. Ihr Temperaturgang wird dann eben- falls durch die Widerstände R5, R6 ausgeglichen.

Diese liegen in einem Bereich zwischen R7, R8 und R1, R2, R3, R4. Deshalb wird, selbst wenn ein Temperaturgra- dient vorliegt, eine so gute Temperaturkompensation er- reicht, dass sich eine hohe Ansprechempfindlichkeit des Sensors ergibt. Selbst von sehr kleinen Kräften verur- sachte Signale (Widerstandsänderungen) unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Größe deutlich vom Temperaturausgang der Brücke 34.

Die Widerstände R5, R6 können, wie Figur 1 veran- schaulicht, auch innerhalb der Biegezone 24 angeordnet sein. Die oberen Brückenwiderstände R7, R8 sind dabei vorzugsweise symmetrisch zu der Längsachse 28, z. B. in Nachbarschaft der Schmalseiten 18,19 angeordnet. Die oberen, zum Temperaturausgleich dienenden Brückenwider- stände R5, R6 sind ebenfalls vorzugsweise symmetrisch zu der Längsachse 28 im Abstand zu den Schmalseiten 18,19 angeordnet. Der Abgleich der Brücke 34 auf minimalen Tem- peraturgang und Brückenspannung Null in unbelastetem Zu- stand erfolgt beispielsweise mittels Laserstrahl durch partielles Einschneiden der Widerstände R6 und R7. Die sorgfältige und genaue Temperaturkompensation ermöglicht es, die Ansprechempfindlichkeit des Fadenspannungssensors auf sehr geringe Fadenzugkräfte <10 mN abzusenken.

Der Differenzverstärker 32 weist zumindest einen Aus- gang 35 auf, der die Differenzspannung zwischen den Ein- gängen 31,33 anzeigt. Bedarfsweise kann ein zusätzlicher Eingang 36 vorgesehen sein, der eine Offsetspannung zur Festlegung der Ausgangsspannung des Ausgangs 35 bei Dif- ferenzspannung Null zwischen den Eingängen 31,33 vor- gibt. Die Offsetspannung kann mit einem Spannungsteiler R9, R10 vorgegeben werden. Betriebsspannung, Masse und zumindest der Ausgang 35 sind an einem Ende der Platte 17 in Form von Anschlusskontakten 37, 38, 39 zugänglich.

Wie in Figur 2 veranschaulicht ist, kann der Fortsatz 8 mit einer Dämpfungseinrichtung 41 versehen sein, die Schwingungen der Platte 17 mindert. Die Dämpfungseinrich- tung 41 wird beispielsweise durch eine Hülse 42 gebildet, deren Öffnung etwa senkrecht zu der unteren Flachseite der Platte 17 orientiert ist. In die Hülse 42 hinein er- streckt sich ein Stift 43, der fest an der Unterseite der Platte 17 angebracht ist und die innere Wandung der Hülse 42 nicht berührt. Zwischen dem Stift 43 und der Hülse 42 ist ein Silikonölvorrat oder eine andere Dämpferflüssig- keit vorgesehen.

Der insoweit beschriebene Fadenspannungssensor 1 ar- beitet wie folgt : Der Faden 2 läuft zwischen den Wänden 11,12 in einem stumpfen Winkel über das Keramikrohr 16. Hat er dabei. keine Spannung lenkt er die Platte 17 in keiner Richtung aus und er leitet auch keine Kraft in die Platte 17 ein.

Entsprechend befindet sich die Brücke 34 in ihrem abge- glichenen Zustand und die Ausgangsspannung des Differenz- verstärkers 32 an dem Ausgang 35 ist Null. Dies bleibt auch bei Temperaturänderungen so.

Tritt eine zumindest geringe Fadenzugspannung auf, wird das Keramikrohr 18 in einer Querrichtung mit einer der Fadenzugkraft entsprechenden Kraft beaufschlagt. In Figur 5 ist die sich daraus ergebende Verformung der Platte 17 sehr stark überhöht dargestellt. Während die Ruhelage des Keramikrohrs 16 und der Platte 17 gestri- chelt dargestellt ist, ist die ausgelenkte Position in durchgezogenen Linien veranschaulicht. Tatsächlich kann die Auslenkung im Mikrometerbereich liegen. Figur 3 ver- anschaulicht dabei, dass der Faden 2 neben der Platte 17 beispielsweise parallel zu der Schmalseite 18 verläuft.

Der Faden läuft dabei in einer Ebene, die die Platte 17 an keiner Stelle schneidet, sondern im Abstand zu dieser angeordnet ist. Der gesamte das Keramikrohr 16 radial umgebende Raum kann, soweit es den zwischen den Wänden 11,12 liegenden Teil des Keramikrohrs 16 betrifft, als Fadenlaufweg W dienen. Der Faden 2 kann dabei an beliebi- ger Stelle zwischen den in Figur 3 gestrichelt angedeute- ten Wänden 11,12 laufen. Durch den Abstand zwischen dem von dem Faden 2 festgelegten Kraftangriffspunkt an dem Keramikrohr 16 und der Längsachse 28 der Platte 17. ent- steht ein Hebelarm, mit dem ein an der Platte 17 angrei- fendes, die Platte 17 um die Längsachse 28 verdrehendes Drehmoment M erzeugt wird. Außerdem überträgt das Kera- mikrohr 16 die Kraft F auf das Ende der Platte 17. Diese unterliegt somit, wie Figur 5 veranschaulicht, sowohl einer Biegung als auch einer Verdrehung (die, wie erwähnt im Mikrometerbereich liegen können, d. h. mit bloßem Auge nicht sichtbar sind). Die Widerstände R1, R2, R3, R4 än- dern ihren Widerstandswert wenigstens ungefähr in linea- rer Abhängigkeit von der Spannung in der Platte 17 bzw. von deren Verformung. Die lineare Beziehung gilt in einem weiten Messbereich von null bis 100 Gramm Fadenkraft.

Deshalb kann die Brücke 34 als linear betrachtet werden und die Einflüsse der Verdrehung und der Verformung kön- nen getrennt betrachtet werden. Die Auslenkung der Platte 17 im Rahmen ihrer Biegebeanspruchung ändert die Wider- stände Rl, R4 gleichsinnig. Ebenfalls gleichsinnig ändern sich die Widerstände R2, R3. Hingegen ändern sich die Widerstände R1, R2 gegensinnig, wie sich auch die Wider- stände R3, R4 gegensinnig ändern. Die Verbiegung der Platte 17 ruft somit eine starke Änderung der Brücken- spannung hervor, die von dem Differenzverstärker 32 er- fasst und an dem Ausgang 35 als Signal ausgegeben wird.

Die Verdrehung der Platte 17 ist in Figur 6 gesondert veranschaulicht. Die Widerstände R2, R3 ändern sich ge- gensinnig. Ebenfalls gegensinnig ändern sich die Wider- stände R1 und R4. Beispielsweise nehmen die Widerstands- werte der Widerstände R2, R4 zu während die Widerstands- werte der Widerstände R1 und R3 abnehmen. Sind die Wider- stände R1, R2, R3, R4 gleich groß wird somit zwar der aus Rl und R3 gebildete Brückenzweig niederohmiger und der aus R2 und R4 gebildete Brückenzweig hochohmiger, jedoch ändern sich die Potentiale am jeweiligen Spannungsteiler- punkt (zwischen Ri und R3 bzw. R2 und R4) nicht. Ebenso bleibt die Brückenspannung unverändert und der Ausgang 35 des Differenzverstärkers 32 gibt kein entsprechendes Sig- nal ab. Mit anderen Worten, eine Verdrillung oder Ver- drehung der Platte 17 um die Längsachse 28 bzw. die Be- aufschlagung mit einem Drehmoment, dessen Vektor mit der Längsachse 28 parallel ist, erzeugt kein Signal an dem Ausgang 35. Es ist deshalb gleichgültig, an welcher Stel- le des Keramikrohrs 16 der Faden 2 über das Keramikrohr 16 läuft. Er kann sowohl mittig, wie in Figur 3 darge- stellt, als auch an der Wand 12 als auch nahe an der Wand 11 über das Keramikrohr 16 laufen.

Der durch die Widerstände R7, R8 vorgenommene Null- punktsabgleich der Brücke 34 und die Temperaturkompensa- tion durch die Widerstände R5, R6 ermöglicht den Einsatz des Fadenspannungssensors 1 auch zum Messen ganz geringer Fadenspannungen, beispielsweise im Bereich von null bis fünf Gramm. Die Anordnung der Platte 17 neben dem Faden- laufweg hat zur Folge, dass nahezu der gesamte sich radi- al an das Keramikrohr 16 anschließende Raum frei ist, was dem Fadenspannungssensor 1 viele Anwendungsmöglichkeiten erschließt. Beispielsweise kann der Faden 2, wie Figur 2 veranschaulicht, sowohl in relativ stumpfem Winkel (dick ausgezogene Linie) als auch in weniger stumpfem bis zu spitzem Winkel über das Keramikrohr 16 laufen (Faden 2a, in Figur 2 gestrichelt). Eine genaue seitliche Fadenfüh- rung ist, wie vorstehend erläutert, nicht erforderlich.

Zur Messung von Fadenspannungen ist ein Fadenspan- nungssensor 1 vorgesehen, der ein Biegeelement beispiels- weise in Form einer keramischen Platte 17 aufweist. Von dieser erstreckt sich ein Fadenauflageelement beispiels- weise in Form eines Keramikrohrs 16 seitlich weg. Auf der Platte 17 sind mehrere Sensorelemente 26 so angeordnet, dass sie eine Biegung der Platte 17 nicht aber eine Ver- drehung derselben erfassen, wie sie durch den außermitti- gen Kraftangriff des Fadens 2 über das Keramikrohr 16 an der Platte 17 auftreten kann. Während die Sensorelemente 26 beispielsweise in Form von Widerständen R1, R2, R3, R4 in der Biegezone 24 der Platte 17 angeordnet sind, sind Kompensationselemente in Form von Temperaturkompensa- tionswiderständen und Abgleichswiderständen (R5, R6, R7, R8) in einem Teil 25 angeordnet, der einer deutlich ge- ringeren Biegung unterliegt als die Biegezone 24. Der Teil 25 ist von dem Sensorsockel 7 weiter entfernt als die Biegezone 24, die sich unmittelbar an den Sensorso- ckel 7 anschließt.

Der neuartige Fadenspannungssensor 1 gestattet die Messung äußerst geringer Fadenzugkräfte, er spricht in Folge der großen Biegesteifigkeit der Platte 17 sehr schnell an, d. h. er hat eine sehr hohe Eigenfrequenz und er lässt sich aufgrund des freistehend, seitlich aus der Sensoranordnung ausragenden Keramikrohrs 16, das als Fa- denauflageelement dient, vielseitig einsetzen.

Bezugszeichenliste : 1 Fadenspannungssensor 2 Faden 3 Trägerkörper 4 Befestigungsabschnitt 5 Befestigungsöffnung 6 Schwalbenschwanznut 7 Sensorsockel 8 Fortsatz 9 Abschnitt 11,12 Wand 14,15 Öffnung 16 Keramikrohr 17 Platte 18,19 Schmalseiten 21,22, 23 Vorsprünge 24 Biegezone 26 Sensorelemente 27 Kante 28 Längsachse 31 Eingang 32 Differenzverstärker 33 Eingang 34 Brücke 35,36 Ausgänge 37,38, 39 Anschlusskontakte 41 Dämpfungseinrichtung 42 Hülse 43 Stift R1-R8 Widerstände