CN107869504B - 负载销 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于测量力(F)的负载销(1)，包括：一个带有两个相互间隔的用于测量机械压力或者机械应力的传感器(S)的轴(A)，其中所述轴(A)包括一个周面(A1)，该周面构成为：在传感器(S)之间的区域(B)中接收从上侧出发的负载，一个狭缝(3)，将轴(A)分为下面部分(6)和上面部分(7)，并且所述狭缝(3)基本上在轴(A)的轴向方向上延伸。

Description

负载销

技术领域

本发明涉及一种负载销。

背景技术

负载销被应用在固定式起重机、移动式起重机、集装箱吊架--也被称为集装箱吊具、港口起重机中或者其它具有销的应用中。这样的应用例如是桥梁和建筑物中、液压执行器和飞机起落架中的结构连接件或者结构接头。

在US 3 754 610和US 4 283 941专利文献中描述了用于测量力的设备。

发明内容

本发明的任务基于给出一种改进的用于测量力的负载销。

本发明的目的通过负载销来解决，该负载销具有权利要求1和2中所给出的特征。本发明的有利的设计方案是从属权利要求的对象。

本发明一个对象设定，用于测量力的负载销包括一个带有两个相互间隔开的用于测量机械压力或者机械应力的传感器的轴。此轴包括一个周面，该周面构成为，在传感器之间的区域内接收从上侧出发的负载。此外，此轴包括一个狭缝，该狭缝将轴分为下面部分和上面部分。在此，该狭缝基本上在轴的轴向方向上延伸。

由于在下面部分和上面部分之间形成的狭缝，在对轴施加负载的情况下不会出现下面部分的弯曲，或者弯曲至少被显著地降低。因此剪切力、但是更少的旋转被传递至传感器。由此，负载销对于由负载小的改变而引起的、由不同的表面粗糙度、位置变化和表面硬度差异而导致的大误差的易感度被最小化。由此借助负载销而获得的结果是非常准确的。

为了进一步最小化上面部分在负载作用下的弯曲，上面部分根据一种可能的设计方案大于下面部分。

在一个另外的可能的设计方案中，上面部分至少在周面的上部区域中包括凹槽，其中这些凹槽构成为，将机械压力或者机械应力集中到传感器上。由此可以明显地提高测量的准确度。

一个可能的扩展方案设定，轴包括一个中间部分，该中间部分被构成为，将负载从一个部件传递至负载销上。

例如，周面的中间部分是隆起的。这样的隆起的实施结构减少了在中间部分区域中出现的弯曲造成的影响。

例如，中间部分在被构成用于接收上侧的负载的区域中包围轴的周面。

在一个示例性的实施形式中，中间部分具有一个截球形的横截面，或者，中间部分被构成为截球。在此，球半径减小了负载条件的其他变化。

在一个另外的可能的设计方案中，狭缝在轴的轴向方向上的长度与两个传感器之间的间距的长度相对应。由此进一步提高了传感器测量的准确度。

在一个另外的可能的设计方案中，狭缝具有两个末端并且在末端区域被构成为半圆形的。这个半圆形的形状在负载下导致下面部分的一个限定的弯曲，并因此导致负载销的特别高的测量准确度。

狭缝例如从周面的一个侧面通过轴延伸直至周面的另一侧面或者从周面的一个侧面向轴内延伸直至一个限定的深度。

在一个示例性的实施形式中，在轴的内部设置有一个通道，其中该通道被设计为用于容纳与传感器相连接并且从轴的端面引导至传感器的电缆。通过这种方式，可以实现传感器与分析单元的非常简单并且安全的连接。

本发明的一个另外的对象设定，用于测量力的负载销包括一个带有至少一个用于测量机械压力或者机械应力的传感器的轴。此轴包括一个周面，该周面构成为，在所述至少一个传感器的上部区域中接收从上侧出发的负载。在此，一个凹部将轴分为一个下面部分和一个上面部分，并且该凹部基本上在轴的轴向方向上延伸。

由于在下面部分和上面部分之间的凹部，在对轴施加负载的情况下不会出现下面部分的弯曲，或者该弯曲至少被显著地降低。因此剪切力、但是更少的旋转被传递至传感器。由此，负载销对于由负载小的改变而引起的、由不同的表面粗糙度、位置变化和表面硬度差异而导致的大误差的易感度被最小化。因此，借助负载销而获得的结果是非常准确的。

凹部例如包括一个从周面的一个侧面通过轴延伸直至周面的另一侧面的材料凹槽或者一个从周面的一个侧面向轴内延伸直至一个限定的深度的凹槽，或者两个从周面的不同侧面向轴内延伸直至一个限定的深度的凹槽。

在一个示例性的实施形式中，凹部是被铣削的。这样，可以达到非常准确的凹部尺寸。由此，可以达到用于不同用途的负载销的非常准确的构型。

在一个另外的可能的设计方案中，凹部至少具有两个末端并且在末端区域被构成为半圆形的。该半圆形的形状在负载下导致下面部分的一个限定的弯曲并因此导致负载销的特别高的测量准确度。

附图说明

下面借助于附图详细地阐述本发明的实施例。

附图示出：

图1一种负载销的应用的示意性视图，

图2A根据现有技术的带有负载销的设置结构在非负载状态下的示意性剖视图，

图2B按照图2A的设置结构在负载状态下的示意性剖视图，

图2C带有负载销的设置结构在负载状态下的示意性剖视图，

图3A带有负载销的设置结构在非负载状态下的示意性剖视图，

图3B按照图3A的设置结构在负载状态下的示意性剖视图，

图4A 负载销的侧面的俯视示意图，

图4B根据图4A的负载销的示意性立体视图，

图4C根据图4A的负载销的一部分的示意性立体视图，和

图4D根据图4A的负载销的一部分的示意性立体视图。

具体实施方式

彼此对应的部分在所有附图中设有相同的附图标记。

图1示出了负载销1的应用的示意性视图。例如，负载销1被应用在起重机50、移动式起重机50、所谓的集装箱吊架--也被称为集装箱吊具中、港口起重机50或者其它应用销的应用中，例如是桥梁和建筑物中、液压执行器和飞机起落架中的结构连接件或者结构接头。

借助负载销1测量负载，其中负载销1被集成到起重机构造中。例如，绳索20、链条或者电缆的负载通过轮子2传递到负载销1上。

负载销1的所有其它应用也是可设想的，在其中从绳索20、链条、电缆或者其它的构造到负载销1的轴A上的负载应该被监测。

图2A示出了根据现有技术的带有负载销1的设置结构在非负载状态下的示意性剖视图。

负载销1构成为测量力并且包括带有两个相互间隔开的用于测量机械压力或者机械应力的传感器S的轴A。

轴A包括一个周面A1，该周面被构成为，在传感器S之间的区域B内接收从上侧出发的负载。

此外，轴A在传感器S的区域内包括两个环绕的凹槽4，这些凹槽将机械压力或者机械应力集中到传感器S上。

在下侧上，轴A通过其末端9设置在两个支座21上。

图2B示出了根据图2A的设置结构在负载状态下的示意性剖视图，其中在负载状态下力F作用到轮子2和轴A上。

由于力F，轴A被弯曲。因此，传感器S测量剪切力与旋转相结合，该旋转负面地影响或歪曲测得的值。

由于轴A的弯曲，产生了在轮子2和轴A之间的间隙G1和其它的在末端9和支座21之间的间隙G2。这些间隙G1、G2也导致了错误的测量结果。弯曲、旋转和负载状态的改变，这些也会从凹槽4被产生，导致了传感器S测量值的误差和峰值。

随之而来的是，负载销1易于因不同的表面粗糙度、位置变化和表面硬度差异导致的负载的小变化而引起大的误差。

图2C示出了根据带有本发明的负载销1的一种可能实施例的设置结构在负载状态下的示意性剖视图。

与根据现有技术的在图2A和2B中所示的负载销1不同，根据本发明的负载销1的实施例具有一个带有将轴A分为一个下面部分6和一个上面部分7的狭缝3的轴A。该狭缝3至少基本上在轴A的轴向方向上延伸。

此外，狭缝3从周面A1的一个侧面通过轴A延伸直至周面A1的另一侧面并且具有两个末端12，狭缝3在末端的区域被构成为半圆形的。

在另外的实施例中，狭缝3从周面A1的一个侧面向轴A内延伸直至一个限定的深度。

在所示的实施形式中，上面部分7例如大于下面部分6。

由于轴A的分隔，只有上面部分7受力F加载而被弯曲。下面部分6相反在力F的加载下不会被弯曲或者该弯曲至少会明显变小。因此，剪切力、但是更少的旋转被传递到传感器S。还有间隙G1、G2也不会产生，使得所导致的传感器S的测量值的误差和峰值被避免或者至少被降低。

力F从轮子2--也被称为绳轮、通过轴A的中间部分8被引入其中。中间部分8从轴A的周面A1隆起并且在构成为用于接收上侧的负载的区域B中包围周面A1。在此，中间部分8具有截球形的横截面，或者，被构成为截球。这个隆起的中间部分降低了中间部分中此外出现的弯曲造成的影响。在此，球半径降低了负载条件中的其他的变化。

此外，轴A的上面部分7在周面A1的上部区域中包括与传感器S对齐设置的凹槽5。凹槽5构成为，将机械压力或者机械应力集中到传感器S上。

轴A额外包括凹槽15，用于固定负载销1以防止在相应的运用或者应用中转动。其它的被负载销1领域的专业人士已知的抗旋转机构也可被使用。

轴A的中间部分8和末端9可以按照被负载销1领域的专业人士已知的不同类型进行改型。

在示例性的实施形式中，凹槽5、15、侧凹、浮雕和其它结构只在负载销1的上面部分7被铣削出来。因此，在支座21处凹槽的数量被最小化。这样使更少地改变负载条件变为可能，从而使下面部分6被更刚性地形成。

图3A示意性地示出了带有根据本发明的负载销1的一个可能的实施例的设置结构在非负载状态下的剖视图。图3B示出了这个设置结构在负载状态下的剖视图。

除了在图2C中所示的负载销1，在图3A和3B中所示的负载销1包括一个在轴A内设置的通道10，其中该通道10被设计为用于容纳与传感器S相连接的、且从轴A的一个端面C1引导到传感器S的电缆11。通道10被设置在周面B上或者完全集成在轴A的内部。

绳索20、链条或者电缆在负载情况下将力F通过轮子2引导到完全包围轴A的隆起的中间部分8上，并因此引导至负载销1的轴A上。

狭缝3将轴A分为一个下面部分6和一个在负载下具有比下面部分6更大的弯曲度的上面部分7。

狭缝3在轴A的轴向方向上、两个端面C1、C2之间的长度D与两个传感器S之间的距离d相对应。替选地，在两个传感器S之间的距离d比狭缝的长度D长或者短约5毫米到10毫米的范围。例如，负载销1的轴A直径可以最小为7毫米。直径的最大大小没有固有的限制。

在一个示例性的实施形式中，传感器S被构成为传统的被压焊的电阻应变片。在此每个传感器S包含一个或多个电阻应变片。用于测量机械压力和/或机械应力的测量装置的其它实施结构，也可以替选地或者额外地比如按照硅或者薄膜技术被集成。其它已知的基于纤维光学、磁弹性效应或者压电电阻的原理的测量力的方法也可以被使用。

在其它的实施例中只设有一个用于测量力F的传感器S。

在其它的实施例中，一个没有示出的凹部将轴A分为一个下面部分6和一个上面部分7，其中该凹部基本上在轴A的轴向方向上延伸。在此，凹部包括一个从周面A的一个侧面通过轴A延伸直至周面A的另一侧面的材料凹槽，或者一个从周面的一个侧面向轴内延伸直至一个限定的深度的材料凹槽，或者从周面的不同侧面向轴内延伸直至一个限定的深度的两个材料凹槽。在此，凹部可以通过铣削被产生。在一种实施形式中，凹部至少具有两个末端并且在末端的区域中被构成为半圆形的。

图4A至4D示出了根据本发明的的负载销1的一个可能的实施例的不同视图。

附图标记列表

1 负载销

2 轮

3 狭缝

4 凹槽

5 凹槽

6 下面部分

7 上面部分

8 中间部分

9 轴的末端

10 通道

11 电缆

12 狭缝的末端

15 凹槽

20 绳索

21 支座

50 起重机

A 轴

A1 周面

B 区域

C1 端面

C2 端面

d 距离

D 长度

F 力

G1 间隙

G2 间隙

S 传感器

Claims (10)

1.用于测量力(F)的负载销(1)，包括：

-一个带有两个相互间隔的用于测量机械压力或者机械应力的传感器(S)的轴(A)，其中

-所述轴(A)包括一个周面(A1)，该周面构成为：在传感器(S)之间的区域(B)中接收从上侧出发的负载，

-所述轴(A)包括两个末端(9)，通过这两个末端，该轴设置在两个支座(21)上，

-一个狭缝(3)，将轴(A)分为下面部分(6)和上面部分(7)，并且

-所述狭缝(3)基本上在轴(A)的轴向方向上延伸，其中，上面部分(7)大于下面部分(6)。

2.根据权利要求1所述的负载销(1)，其特征在于，上面部分(7)在所述周面(A1)的一个上部区域中包括凹槽(5)，其中所述凹槽(5)构成为：将机械压力或者机械应力集中到传感器(S)上。

3.根据权利要求1或2所述的负载销(1)，其特征在于，轴(A)包括一个中间部分(8)，该中间部分构成为：将负载从一个构件传递到轴(A)上。

4.根据权利要求3所述的负载销(1)，其特征在于，中间部分(8)是从周面(A1)隆起的。

5.根据权利要求3所述的负载销(1)，其特征在于，中间部分(8)在区域(B)中包围轴(A)的周面(A1)，该区域构成为用于接收来自上侧的负载。

6.根据权利要求3所述的负载销(1)，其特征在于，中间部分(8)具有一个截球形的横截面。

7.根据权利要求1或2所述的负载销(1)，其特征在于，狭缝(3)在轴(A)的轴向方向上的长度(D)与两个传感器(S)之间的距离(d)的长度相对应。

8.根据权利要求1或2所述的负载销(1)，其特征在于，狭缝(3)具有两末端(12)并且在末端(12)的区域中半圆形地构成。

9.根据权利要求1或2所述的负载销(1)，其特征在于，

－狭缝(3)从周面(A1)的一侧通过轴(A)延伸至周面(A1)的另一侧，或者

－从周面(A1)的一侧向轴(A)内延伸直至一个限定的深度。

10.根据权利要求1或2所述的负载销(1)，其特征在于，在轴(A)的内部设置有通道(10)，其中所述通道(10)被设定用于容纳与传感器(S)相连并且从轴(A)的端面(C1、C2)引导至传感器(S)的电缆(11)。

Images