CZ279848B6

CZ279848B6 - Zařízení pro měření přetvoření stavebního dílce

Info

Publication number: CZ279848B6
Application number: CS923557A
Authority: CZ
Inventors: Joachim Feldmann; Axel Stender
Original assignee: Wabco Standard Gmbh
Priority date: 1991-12-21
Filing date: 1992-12-03
Publication date: 1995-07-12
Also published as: JPH05248809A; RU2116614C1; EP0548487B1; CZ355792A3; EP0548487A2; DE4142671A1; EP0548487A3; US5353645A; DE59206419D1

Abstract

Zařízení sestává z přenosového členu (3) a jednoho nebo dvou snímačů (9, 10), umístěných ve stavebním dílci (4). Snímač je typ s měřicím povrchem, vysílající elektrický signál v závislosti na přetvoření měřicího povrchu. Přenosový člen (3) je na jednom konci opřen o snímač (9) a na druhém konci o stavební dílec (4) nebo o druhý snímač (10).ŕ

Description

(57) Anotace:

Zařízení sestává z přenosového členu (3) a jednoho nebo dvou snímačů (9, 10), umístěných ve stavebním dílci (4). Snímač je typ s měřicím povrchem, vysílající elektrický signál v závislosti na přetvoření měřicího povrchu. Přenosový člen (3) je na jednom konci opřen o snímač (9) a na druhém konci o stavební dílec (4), nebo o druhý snímač (10).

10 2 3

9

CZ 279 848 Ββ

Zařízení pro měření přetvoření stavebního dílce

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení pro měření přetvoření stavebního dílce.

Dosavadní stav techniky

Taková zařízení jsou známá. Obsahují obvykle měřicí prvky, nalepené nebo jinak připevněné na stavební dílec, například na principu průtažných měřicích pásků. Připevnění těchto měřicích prvků musí být prováděno velmi pečlivě. Tudíž jsou známá zařízení nákladná.

Úkolem vynálezu tudíž je vytvořit jednoduchými prostředky zařízení výše uvedeného druhu, které by bylo možno vytvořit při nepatrných nákladech.

Podstata vynálezu

Vynález řeší úkol tím, že vytváří zařízení pro měření přetvoření stavebního dílce, jehož podstata spočívá v tom, že ve stavebním dílci je uložen snímač s měřicím povrchem, který vysílá signál, závislý na přetvoření měřicího povrchu, a ve stavebním dílci je uložen přenosový člen, opřený jednak o stavební dílec a jednak o měřicí povrch snímače.

Podle výhodného provedení předloženého vynálezu je poloha přenosového členu vzhledem ke snímači nastavitelná.

Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezu jsou ve stavebním dílci umístěna alespoň dvě uspořádání snímače a přenosového členu.

Vynález dále vytváří zařízení pro měření přetvoření stavebního dílce, jehož podstata spočívá v tom, že ve stavebním dílci jsou uloženy dva snímače mající měřicí povrch, vysílající signál •závislý na přetvoření, a mezi snímači je uspořádán přenosový člen, opřený o měřicí povrchy snímačů.

Podle výhodného provedení předloženého vynálezu je poloha přenosového členu vzhledem ke snímačům nastavitelná.

Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezu jsou ve stavebním dílci uložena alespoň dvě uspořádání snímačů a přenosového členu, opřeného o měřicí povrchy snímačů.

Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezu jsou ve stavebním dílci uložena pod stejnými úhly k podélné ose, avšak v opačném sklonu, dvě uspořádání snímačů a přenosových členů.

V

Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezu je uspořádání snímače a přenosového členu uloženo v rovině, skloněné k podélné ose stavebního dílce, pod úhlem k příčné ose stavebního dílce.

-1CZ 279848 B6

Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezu jsou dvě uspořádání snímačů a přenosových členů uložena v rovině, skloněné k podélné ose stavebního dílce, pod stejnými úhly k příčné ose stavebního dílce, avšak v opačném sklonu.

Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezu jsou mimostředně ve stavebním dílci o 90° přesazené vedle sebe uložena dvě uspořádání snímačů a přenosových členů, přičemž přenosové, členy jsou umístěny rovnoběžně s podélnou osou stavebního dílce.

Upevnění měřicích prvků ve známých zařízeních neposkytuje přes pečlivé provedení vždy trvanlivost, požadovanou pro trvalý provoz sériových výrobků. Tuto trvanlivost však bez problémů zajišťuje zařízení podle vynálezu.

Snímač použitý v zařízení podle vynálezu je obvykle konstrukce, která je často nasazována a označována jako snímač tlaku nebo snímač . síly. Takový snímač je popsán například v prospektu firmy WIKA o názvu Datenblatt fůr Drucksensor D9/D7.

Vynález je možno využít ve všech oblastech techniky, kde se vyskytuje problém, řešený vynálezem.

Vynález zajišťuje výsledek měření prakticky nezávislý na vlivech teploty, když se pro stavební dílec a pro přenosový člen použijí materiály se stejným součinitelem roztažnosti, tedy například pro oba předměty se použije stejný materiál.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je znázorněn na výkresech, kde obr. 1 znázorňuje první základní příklad provedení vynálezu, obr. 2 znázorňuje druhý základní příklad provedení vynálezu, obr. 3 znázorňuje třetí základní příklad provedeni vynálezu v řezu kolmém k osám přenosových členů, obr. 4 znázorňuje podélný řez zařízením z obr. 3, obr. 5 znázorňuje čtvrtý základní příklad provedení vynálezu, obr. 6 a 7 znázorňují další základní příklad provedení vynálezu, obr. 8 znázorňuje příklad provedení ve spojce oje a obr. 9 znázorňuje příklad provedení ve spojce sedla.

Příklady provedení vynálezu

V obr. 1 je stavební dílec 4 uložen libovolným a tedy podrobněji nepopsaným způsobem v konstrukci 5, 6, 7, 8 tak, že může být zatížen silami a přinejmenším ohybovými momenty.

Stavební dílec 4 má vnitřní vybrání 2 probíhající v jeho podélném směru. Vybrání 2 je na svých koncích uzavřeno. Na jednom konci je uzavření provedeno snímačem 9. Snímač 9 je ve stavebním dílci 4 upevněn libovolným obvyklým a vhodným způsobem. Snímač 9 je takového druhu, který má měřicí povrch a vysílá elektrický signál, závislý na přetvoření tohoto měřicího povrchu. Takové snímače 9 jsou k dostání na trhu v četných provedeních. Často jsou používány a označovány jako snímače tlaku nebo snímače síly.

-2CZ 279848 B6

Ve vybrání 2 je uložen přenosový člen 3., který se opírá na jednom konci o měřicí povrch snímače 9 a na druhém konci o vybrání 2. Boční poloha přenosového členu 3 může být neznázorněným způsobem zajištěna obvyklými středícími opatřeními v oblasti konců vybrání 2, nebo vhodnými obvyklými způsoby uložení ve vybrání

2.

Přenosový člen 3 je umístěn ve stavebním dílci £ středově, může však také ležet mimo střed.

Je-li stavební dílec £ zatížen silami, popřípadě složkami sil, ve svém podélném směru, jak je znázorněno dvojšipkou F-F', je z toho vyplývající změna vzdálenosti opěrných míst přenosového členu 3 a tím změna délky stavebního dílce £ přenesena přenosovým členem .3 na měřicí povrch snímače 9, který je tím přetvořen a snímač 9 vyšle odpovídající elektrický signál. Tento signál, dále nazývaný tvarovací signál, může být také vyhodnocen jako silový signál, značící, výslednou sílu.

Ve výše zmíněném případě, kde přenosový člen 3. a tím i uspořádání snímače 9 a přenosového členu £ ve stavebním dílci £ jsou umístěny mimo střed, je příklad provedení také vhodný pro měření přetvoření od sil, popřípadě složek sil, v příčném směru, jak je naznačeno dvojšipkou 0-0', popřípadě samotných sil a odpovídajících ohybových momentů. V tomto případě leží přenosový člen 3. a snímač 9 mimo neutrální vlákno stavebního dílce £, takže přenosový člen 3. přenáší na snímač 9 změny délek z těchto sil, popřípadě ohybových momentů, odpovídající jeho poloze ve stavebním dílci £.

Pro umožnění měření v obou směrech dvojšipky F-F' a/nebo dvojšipky Q-Q' je účelné provést opření přenosového členu 3. tak, aby již při nezatíženém stavu stavebního dílce £ byl snímač 9 ve stavu předpětí, to znamená konkrétně, aby jeho měřicí povrch byl přetvořen. Snímač 9 potom při nezatíženém stavu stavebního dílce £ vysílá základní signál, který je v závislosti na silách a/nebo ohybových momentech, zatěžujících stavební dílec £ modulován.

r

Předpětí snímače 9 může být výhodně jednoduchým způsobem doraženo a učiněno nastavitelným tím, že konec vybrání 2, odlehlý od snímače 9, je uzavřen šroubovací zátkou 1, o kterou je přenosový člen na tomto konci opřen. Šroubovací zátkou £ mohou být poloha přenosového členu 3. vzhledem ke snímači 9 a tím i jeho předpětí nastaveny. Jestliže se výhoda nastavitelnosti pomine nebo je dosažitelná jiným způsobem, může být uzavření příslušného konce vybrání 2 provedeno jakýmkoli jiným způsobem.

V příkladu provedení vynálezu podle obr. 2 je vybrání 2 na konci, odlehlém od snímače 9., uzavřeno stejným snímačem 10, o který se na tomto konci opírá přenosový člen 3_.

Ze signálů přetvoření obou snímačů 9, 10 mohou v tomto případě být sečtením získána zesílení signálů, nebo zprůměrováním vytvoření střední hodnoty signálů.

Snímač 10 je uložen ve . šroubovací zátce 11, zašroubované na příslušném konci nastavení polohy přenosového členu 3. vzhledem ke

-3CZ 279848 B6 snímačům 9_, 10 a tím dosažení a nastavení předpětí obou snímačů 9, 10 pro výše uvedený účel.

V příkladu provedení vynálezu podle obr. 3 a 4 tvoří stavební dílec 4 a ložiskové díly 15, 16 nosné ložisko. Přes oka 13, 14 jednoho ložiskového dílu 15 jsou, jak je naznačeno dvojšipkami Q₁~Q'₁ a Q₂~Q'₂, ve dvou navzájem kolmých směrech zavedeny do nosného ložiska síly, které namáhají stavební dílec 4. ohybem.

Ve stavebním dílci 4 jsou uložena dvě uspořádání přenosových členů 2 a snímačů 9, podobná onomu z obr. 1. Rozdíl těchto uspořádání oproti uspořádání podle obr. 1 spočívá v tom, že pro dosažení a nastavení předpětí je snímač 9, jako snímač 10 příkladu provedení vynálezu podle obr. 2, uložen ve šroubovací zátce 11 a protilehlý konec vybrání 2. je pevně uzavřen.

Uspořádání přenosového členu 2 ^a snímač 9 leží ve stavebním dílci 4 mimo střed o 90° přesazené vedle sebe, přičemž přenosové členy 2 leží rovnoběžně s podélnou osou AA, stavebního dílce 4, ale vždy středně k jednomu z příčných směrů a Q₂”Q'₂· Tím je každé uspořádání přenosového členu 2 ^a snímače 9 účinné pouze pro sílu v příčném směru, ke kterému leží středně.

Vzhledem k síle v příslušném jiném příčném směru leží každé uspořádání v neutrálním vláknu.

Při vyhodnocení signálů přetvoření snímačů 9 jako silových signálů umožňuje toto uspořádání určit směr výsledné síly, popřípadě roviny výsledného ohybového momentu. Naopak umožňuje toto uspořádání v případech, ve kterých síla nebo výsledná síla libovolného směru nebo ohybový moment v libovolné rovině působí na stavební dílec 4, určení jejich složek v příčných směrech Qi~Q'i ^a ®2~®'2°

V obr. 5 jsou uspořádání umístěna ve stejných úhlech a a snímačů 9 a a'vzhledem k vebního dílce 20, avšak s opačným sklonem, ve přenosových členů 3 podélné ose AA stastavebním dílci 20.

Tento příklad provedení vynálezu umožňuje měření smykových napětí, která jsou ve stavebním dílci 20 vyvolána ohybovými momenty. Signály přetvoření obou snímačů 9 se vedou do schematicky vyznačeného sečítacího zařízení 21. Sečítací zařízení 21 vyloučí podíly signálů přetvoření, pocházející od ohybových napětí, a vyšle podíly signálů přetvořeni, pocházející od smykových napětí .

V příkladu provedení vynálezu, znázorněném v obr. 6 a 7, je stavební dílec 30, znázorněný v obr. 6 v nárysu, upevněn proti otáčení v tělese 21· ^v obr. 6 je dále vyznačena čára řezu, skloněná k podélné ose AA stavebního dílce 30. Tato čára řezu je průniková čára BB roviny kolmé k nákresně.

Obr. 7 znázorňuje průnikovou čarou BB. 2 uložena dvě uspořádání z těchto uspořádání je řez stavebním dílcem 30 v rovině určené obr. 7 je patrno, že v této rovině jsou snímačů 9 a přenosových členů 2· Každé umístěno pod stejným úhlem β, popřípadě

-4CZ 279848 B6 β', vzhledem k příčné ose CC stavebního dílce .30, avšak s opačným sklonem.

Při tomto uspořádání leží opěrná místa přenosového členu

3. v průřezech stavebního dílce 30., které jsou nestejné roztaženy působením kroutivých momentů. Rozdíly roztažení v těchto průřezech přenášejí přenosové členy 3. na příslušný snímač 9.. Signály přetvoření snímačů 9. jsou tudíž v tomto příkladu provedení vynálezu zvláště vhodné pro měření kroutících momentů, popřípadě kroutících sil, působících na stavební dílec 30.

Tento příklad provedení vynálezu působí také popsaným způsobem, když je použito pouze jedno uspořádání snímače 9 a přenosového členu 3..

V tomto příkladu provedení vynálezu protíná rovina, určená průnikovou čarou BB, stavební dílec 30 a nákresu kolmo. To není bezpodmínečně nutné... Zmíněná rovina může protínat stavební dílec 30 a nákresnu i v jiných úhlech.

Příklad provedení podle obr. 8 znázorňuje schematicky jako případ použití vynálezu spojku oje. V technické oblasti silničních vozidel se takové spojky oje používají například k připojení návěsu k tažnému vozidlu.

Stavební dílec 4 je v tomto případě pevně spojen s tažnou hlavicí 40 a přenáší síly z ní vycházející na konstrukci 5, 6., 7, 8, která v tomto případě tvoří součást tažného vozidla. Ke snížení nárazů jsou normálně některé díly 6., 7 této konstrukce vyrobeny z elastomeru.

Ve stavebním dílci 4 jsou mimostředně uložena dvě uspořádání snímačů 9. a přenosových členů 3 podle příkladu provedení vynálezu z obr. 1. Signál přetvoření se v tomto případě vyhodnocuje jako silový signál, který určuje výslednou sílu oje, popřípadě výsledný ohybový moment oje.

Příklad provedení vynálezu podle obr. 9 znázorňuje schematicky jako příklad použití vynálezu sedlovou spojku. V technické Oblasti silničních vozidel se taková sedlová spojka používá na tažném vozidle k jeho spojení se sedlovým návěsem.

Tento příklad provedení vynálezu odpovídá příkladu podle obr. 3a 4. Ložiskový díl 15, opatřený oky 13 a 14 pro zavedení sil, je zde dále vytvořen jako sedlová deska 50., popřípadě je s takovou pevně spojen.

V tomto příkladu provedení přenáší sedlová deska 50 na stavební dílec 4 výslednou sílu, popřípadě výsledný ohybový moment, jejichž složky v příčných směrech QiQ'i ^a §2®'2 zjišťují uspořádání snímače 9. a přenosového členu 3.. Toto zjištění je nutné, neboť složky se vyhodnocují pro rozdílné účely. Složka v kolmém směru Qj-Q^ může být vyhodnocena například pro řízení tlaku brzd v závislosti na zatížení, složka ve vodorovném směru Q2“Q'2 ^múže být vyhodnocena například pro řízení tak zvané vazební síly.

-5CZ 279848 B6

Pokud z výše uvedených informací nevzniknou žádné protichůdné závěry, platí vysvětlení, podávané k určitému příkladu provedení vynálezu, pro jiné příklady provedení vynálezu přímo nebo v odpovídajícím využití. Příklady provedení vynálezu, popřípadě z nich vyplývající principy vynálezu, mohou být také využity kombinovaně.

Odborníkovi bude zřejmé, že rozsah patentové ochrany předloženého vynálezu není uvedenými příklady provedení popsán vyčerpávajícím způsobem, nýbrž že zahrnuje všechna provedení, která mají význaky, obsažené v patentových nárocích.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

1. Zařízení pro měření přetvoření stavebního dílce , vyznačující se tím, že ve stavebním dílci (4,30) je uložen jednak snímač (9) s měřicím povrchem, který vysílá elektrický signál, závislý na přetvoření měřicího povrchu, a jednak je ve stavebním dílci (4,30) uložen přenosový člen (3), opřený jednak o stavební dílec (4,30) a jednak o měřicí povrch snímače (9).

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že poloha přenosového členu (3) vzhledem ke snímači (9) je nastavitelná.

I

3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že ve stavebním dílci (4,30) jsou umístěna alespoň dvě uspořádání snímače (9) a přenosového členu (3).

4. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že ve stavebním dílci (4) jsou uloženy dva snímače (9, 10) s měřicím povrchem, vysílající elektrický signál, závislý na přetvoření měřicího povrchu, a mezi snímači (9, 10) je uspořádán přenosový člen (3), opřený o měřicí povrchy snímačů (9, 10).

5. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že poloha přenosového členu (3) vzhledem ke snímačům (9, 10) je nastavitelná.

6. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 4a5, vyznačující se tím, že ve stavebním dílci (4) jsou uložena alespoň dvě uspořádání snímačů (9) a přenosových členů (3).

7.

Zařízení podle kteréhokoli z nároků 3 až 6, vyznačující se tím, že ve stavebním dílci (20) jsou uložena pod stejnými úhly (a, v opačném sklonu, dvě uspořádání snímačů členů (3).

a' ) k podélné ose (9) a (AA) , avšak přenosových

8. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 1, 2, 4 a 5 , vyznačující se tím, že uspořádání snímače (9) a přenosového členu (3) je uloženo v rovině, skloněné k podélné ose

-6CZ 279848 B6 (AA) stavebního dílce (30), pod úhlem (β) k příčné ose (CC) stavebního dílce (30).

9. Zařízení podle nároku 3 nebo 6, vyznačující se tím, že dvě uspořádání snímačů (9) a přenosových členů (3) jsou uložena v rovině, skloněné k podélné ose stavebního dílce (30), pod stejnými úhly (β, β') k příčné ose (CC) stavebního dílce (30), avšak v opačném sklonu.

10. Zařízení podle nároku 3 nebo 6, vyznačující se tím, že mimostředně ve stavebním dílci (4) o 90° přesazené jsou vedle sebe uložena dvě uspořádání snímačů (9) a přenosových členů (3), přičemž přenosové členy (3) jsou umístěny rovnoběžně s podélnou osou (AA) stavebního dílce (4).