DD222408A5

DD222408A5 - Elektromechanischer signalwandler fuer kraftmessungen

Info

Publication number: DD222408A5
Application number: DD84261476A
Authority: DD
Inventors: Sandor Kovacs
Original assignee: Vasipari Kutato Fejleszto
Priority date: 1983-04-07
Filing date: 1984-03-30
Publication date: 1985-05-15
Also published as: FR2544075A1; DE3407641A1; FR2544075B1; DE3407641C2; JPS6035232A; GB2137765B; HU186681B; PL247076A1; GB8408946D0; US4619148A; GB2137765A

Abstract

Der Signalwandler gemaess der Erfindung ermoeglicht eine Messung, bei der waehrend der Umwandlung der zu messenden Kraft in ein elektrisches Signal ausschliesslich die zu messende Kraft beruecksichtigt wird. Ihr Angriffspunkt ist eindeutig definiert und infolge der durch die Krafteinwirkung bewirkten Deformation kommt es zu einer Verschiebung des Angriffspunktes in Achsrichtung des Wandlers ohne Ausbildung von zusaetzlichen Kraeften und zusaetzlichen Spannungsfeldern. Erfindungsgemaess befinden sich zwischen den die messende Kraft aufnehmenden Teilen und den Messsonden (3 A, 3 B, 3 C) eine Verschiebung in Richtung der Messwandlerachse und/oder eine Verdrehung um einen Punkt desselben ermoeglichende Oberflaechen, z. B. Huelsen (14), waehrend die die Reaktionskraft uebergebenden Teile fest eingespannt sind. Fig. 6

Description

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Elektromechanischer Signalwandler für .Kraftmessungen

Anwendungsgebiet der'Erfindung;:

Die Erfindung /betrifft einen elektromechanischen Signalwandler für Kraftmessungen, mit einem die'zu messende Kraft aufnehmenden Teil, einem Meßelement und einem die Reaktionskraft übergebenden Teil.

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Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Es ist bekannt, daß das Maschinenbauwesen praktisch auf dem Gleichgewicht der mechanischen Kraftwirkungen beruht. Die Messung dieser Kraftwirkungen ist daher eine häufig auftretende Aufgabe. Zu diesen Aufgaben können noch Forderungen hinzukommen, indem neben der zu messenden Kraft die durch die Wirkungen der Umgebung auftretenden dynamischen Kräfte (z.B. Schwingungen) eliminiert werden sollen, damit sie die Messung nicht beeinflussen.

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Die Meßaufgaben werden häufig durch elektrische Meßmethoden gelöst. Die Kraftmessung mittels elektrischer Methoden wurde vor einigen Jahrzehnten eingeführt und hat sich in der Praxis der industriellen Meßtechnik gut bewährt. Die Umformung der Kraft in ein elektrisches Signal erfolgt meistens mit Hilfe piezoelektrischer Wandler. Bei diesen.Meßwandlern besteht die Meßsonde im allgemeinen aus piezoresistivem Material, das im Meßkörper.angebracht ist. Der Meßkörper in Form von zwei mechanischen Polen erfährt infolge der einwirkenden Kräfte (aktive Kraft und Reaktionskraft) eine Deformation. . ·

Dementsprechend kommt das Kräf tegleichgeY/icht durch, das im Meßkörper auszubildende mechanische Spannungsfeld zustande. Die Meßsondenwiderstände auf der Oberfläche des Meßkörpers · ändern sich infolge der durch die mechanische Spannung entstehenden Deformation und bringen im allgemeinen eine elektrische Meßbrücke aus dem Gleichgewichtszustand.

Die Kraftmeßzellen als Signalwandler können im allgemeinen durch die von der Form der Meßsonde, des Meßkörpers und der Meßbrücke abhängigen charakteristischen Merkmale beschrieben werden. Derartige; Signalwandler werden zum Beispiel häufig in industriellen Waagesystemen oder in Meßeinrichtungen für elektronische Materialprüfungen verv/endet.

Um die richtige Funktionstüchtigkeit zu gewährleisten, ist jedoch ein entsprechender Einbau der Wandler in das jeweilige Maschinensystem erforderlich. Eine Grundbedingung dafür ist jedoch, daß an der Umwandlung der Kraft in ein elektrisches Signal nur die zu messende Kraft beteiligt ist. Deshalb ist es notwendig, daß die'Meßrichtung des Wandlers und die Wirkungslinie der zu messenden Kraft zusammenfallen bzw. daß sich ihre relative Lage' während der. Messung nicht ändert. Es ist auch wichtig, daß der Angriffspunkt der Kraft'

an einer genau bestimmten Stelle liegt und daß bei der durch.-die Einwirkung der. Kraft auftretenden Deformation eine Verschiebung des Angriffspunktes der Kraft ohne Herausbildung zusätzlicher Kräfte und zusätzlicher Spannungsfelder erfolgt.

Man versuchte die gleichzeitige Erfüllung der obigen Anforderungen für die richtige Punktion durch zahlreiche Kon- ' struktionen zu lösen. Bekannt -ist zum Beispiel eine Lösung, bei der die Übergabe der Kraft mit Hilfe von vermittelnden Elementen erfolgt. Ein derartiges vermittelndes Element kann z.B. eine- in einem Nest gelagerte Kugel oder ein in eine Mulde bzw. in. einen Ausschnitt passender Keil sein. Verwendbar ist z.B. auch eine*linsenförmige Unterlage, die dem Ende einer Achse angepaßt ist. '

Der Angriffspunkt der Kraft kann auch unmittelbar auf dem Meßkörper liegen. In diesem Fall erfolgt die Lösung häufig so, daß d*ie den Angriffspunkt der Kraft bzw. der Reaktionskraft des Meßkörpers aufnehmenden Oberflächen kugelförmig Sind.

Bekannt ist ferner eine Lösung, bei der die Reaktionskraft auf einem aus Kugeln bestehenden Feld erzeugt wird.

Allen bekannten Lösungen haftet jedoch der- Mangel an, daß sie den gestellten Forderungen nicht restlos entsprechen.

Ziel der Erfindung:

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Signalwandlers der eingangs erwähnten Art, bei dem die für eine Funktion des Wandlers erforderlichen Bedingungen gleichzeitig und" restlos erfüllt werden.

Darlegung; des Wesens der Erfindung: . . '

Die gestellte Aufgabe wird erfindung.sgemäß dadurch gelöst, daß^ä'zwischen den die zu messende Kraft aufnehmenden Teilen und den Meßsonden anpassende, 'eine Verschiebung in Richtung der Achse des Wandlers und/oder eine Verdrehung um einen Punkt desselben zulassende Oberflächen befinden, während die die Reaktionskraft übergebenden Teile fest eingespannt sind. Zwischen dem die zu messende Kraft aufnehmenden Teil und der Meßsonde befindet sich zweckmäßig noch eine die Bewegungsenergie absorbierende elastische Schicht. . .

' '. ' . . ' '

Die eine Verschiebung in Richtung der Achse des Wandlers.. zulassenden Oberflächen können als äußere Oberflächen der '· Meßsonden und als innere Oberflächen einer Hülse ausgebildet werden. - .

Die die räumliche Verdrehung um einen Punkt ermöglichenden Oberflächen sind zweckmäßig als Kugelgelenk ausgebildet. .. '.

Die die Bewegungsenergie absorbierende Schicht ist ein elastisches Material, vorzugsweise¹ eine Gummieinlage. .

Mit der-Erfindung kann nicht nur die gleichzeitige und restlose 'Erfüllung der aufgezählten Forderung^erreicht werden, sondern, sie ermöglicht es. auch, daß an. den Stellen der Unterstützungen oder Aufhängungen in den zwei, drei oder mehrere Unterstützung- oder Aufhängung^punkte enthaltenden Systemen die Deformation'der Meßwandler unabhängig voneinander erfolgt. So hat die Deformation der Lastträgerkonstruktion auf den Meßwandler keinen Einfluß. Das ist nicht nur., bei .irgendeiner Deformation der aus der zu me &s end en Kraftwirkung stammenden Lastträgerkonstruktion, sondern auch im Fall einer davon unabhängigen, infolge von Wärmeausdehnung, Winddruck usw. bewirkten Deformation der Fall.

Die erfindungsgemäßen Meßwandler haben in erster Linie die Form von Stiften oder Trägern, es sind jedoch auch andere Formen möglich. Die Konstruktion ist auch bei den traditionellen Meßwandlern gut anwendbar. ,

Sin weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die verwendete elastische Schicht einen großen Teil von störenden Einflüssen bei der Messung beseitigt. In der elastischen Schicht wird' d,ie durch Schwingungen hervorgerufene Bewegungsenergie in Wärme umgewandelt und an die Umgebung abgegeben.

^₁ Der erfindungsgemäße Signalwandler bildet an"der jeweiligen ' - ' Meßsteile als Maschinenelement einen Teil der mechanischen .Konstruktion. Das Meßelement oder der Meßkörper des Signalwandlers wird im Kraftwirkungsprozeß zwischen der belastenden Kraft und der den Widerstand sichernden Reaktionskraft angeordnet. / .

Ausführungsbeispiele:

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind aus den nachfolgend beschriebenen Beispielen ersichtlich. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

.--,. ' Fig. 1: die Verwendung einer Ausführungsform des Signalwandlers gemäß der Erfindung bei der Unterstützung eines Behälters,-

Fig. 2: ein Einbauschema des Meßwandlers,

Fig. 3: ein Schema einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wandlers,

Fig. 4: das Getriebeschema einer anderen Ausführungsform,

Pig. 5: die Skizze der Ausführung und Anordnung des in . . Pig. 1 dargestellten Wandlers, · . ·

Pig. 6:.· die Skizze eines anderen Systems des Meßwandlers, Pig. 7: eine eingebaute Meßsonde im Querschnitt,

Pig. -8: eine andere Ausführungsform'der Meßsonde nach-der ': ' ' ' " Erfindung, . ,

Pig. 9: eine weitere Ausführungsform der Meßsonde ent- ^ -.. . ' sprechend der Erfindung im eingebauten Zustand.

Seit einigen Jahren werden immer häufiger Signalwandler, mit einem Meßkörper vom Träger- oder Stifttyp verwendet. Der Träger kann, an einem Ende eingespannt, an beiden Enden unterstützt oder an beiden Enden eingespannt sein.

Im allgemeinen Pail wirkt die Kraft*P im Angriffspunkt D auf einen Meßkörper (Pig. 3 und 4) ein. Der Meßkörper und die Kraft P können in einem Koordinatensystem (x, y, z) , verschoben werden. Die Geometrie des Meßkörpers, die Rich- ;· tung der Wirkungslinie, der Angriffspunkt und'die Größe der

" , ' Kraft P bestimmen die Belastung des Meßkörpers. Diese Be-,.- „ lastung .setzt sich in Abhängigkeit vom Aufbau usw·, des Meß- >""'·, körpers aus mehreren elementaren Belastungen zusammen. Im einzelnen¹ sind dies.die Druck-, die Zug- und die Schubbelastung, die Biegung und die Dehnung. Diese Belastungen verursachen im Meßkörper ein Spannungsvektorfeld p~ (v)$ wodurch der Kraftfluß.an der bzw. den Einspann- oder Unter-' stützungssteilen mit der Reaktionskraft R (mit mehreren einzelnen Reaktionskräften) geschlossen wird. ·

'.'. Pig. 1 zeigt als Beispiel die Verwendung einer stiftförmigen Meßsonde. Ein Behälter 1 ruht mit Beinen 2 auf einem Punda-

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ment. Zwischen dem Behälter 1 und den Beinen 2 sind die Meßsonden 3 angeordnet. Die Meßsonden 3 sind in Spannvor-r richtungen gehaltert, die eine feste -Verbindung .sowohl mit-., dem Behälter 1 als auch mit den Beinen 2 sichern.

Die Spannvorrichtung ist aus Pig. 2 ersichtlich. Sie ist an den Beinen 2 und dein Fundament 4 befestigt, bei dem dargestellten Beispiel durch eine lösbare Verbindung-5..Auf das Fundament sind Auflageböcke aufgeschraubt, in die die Meßsonde eingespannt ist. So besteht zwischen der Meßsonde 3 und' dem Fundament 4 eine feste Verbindung und die Meßsonde ^:3 wirkt als ein an den beiden Enden eingespannter Träger. Auf ihrem mittleren Teil ist ein mittleres Halterungselement 6 angeordnet, das mit einer oberen Halt erdungsplatte 7 fest verbunden ist. Die obere Halterungsplatte 7 sichert den Anschluß zu einer am Behälter 1 befestigten.Konsole 8. Die Meßsonde 3 ist durch ein Isabel 9 mit einem Meßgerät verbunden.

Bei der Belastung werden sowohl der Behälter 1 als auch die Beine 2 deformiert. Zu diesen Deformationen tritt noch die Deformation der Meßsonde 3. Diese v/irken infolge ihrer festen Verbindung aufeinander ein.

Indem man die theoretisch mögliche Deformation der- Meßsonden überprüft, können mit den eingespannten Halterungen.folgende Werte gewonnen werden: .

Die zu messende Kraft und die räumliche Position der Reaktionskraft und ihre relative Lage im Verhältnis zum Meßkörper machen durch seine mögliche geometrische Form eine unendliche Anzahl von Meßwandlern νerwirkiichbar.

Unter diesen Kräften treten das sich im Meßkörper ausbildende Spannungsfeld -und der für. das Meßkörpermaterial charakteristische Schubelastiziiätsmodul als relative Dehnung (Ver-

kürzung) und/oder als relative Winkelverdrehung in Erscheinung. Ebenso tritt in jedem mit den Meßsonden 3 fest verbundenen Konstruktionselement infolge der Belastung irgendeine Deformation auf. Die Deformationen ergeben zusammen eine Resultierende, die durch die Komponenten von Verschiebung und Verdrehung beschrieben werden kann.

Im Meßkörper können zu jeder Zeit eine Richtung und eine Achse angegeben werden, z.B. die neutrale Achse, um die eine Verdrehung erfolgt. In ähnlicher Weise kann eine auf der durch die Wirkungslinien der erwähnten Kräfte bestimmten Ebene, liegende "Achslinie¹¹, , deren Richtung in einer ausgewählten Richtung des gegebenen Koordinatensystems liegt, im .Meßkörper angegeben werden. Am Meßwandler können eine : Wirkungslinie und ein ,Angriffspunkt angegeben werden.

Diese Wirkungslinie ist die "Meßrichtung". Beim Einsatz des Signalwandlers muß die Unveränderlichkeit der gegenseitigen Lage der Wirkungslinien von Meßrichtung und zu messender Kraft gewährleistet sein. Pur eine richtige Messung ist also eine solche Ausführung der Signalwandler erforderlich, die diesen Anforderungen genügt. Einige Wandler können diese Bedingung so nur annähernd erfüllen, weil die Verschiebung und die Verdrehung immer vorhanden sind. .

Die soeben beschriebenen Zusammenhänge können in einfacher Weise, z.B. anhand des' in Fig. 3 dargestellten eingespannten Trägers, erkannt werden. Die zu messende Kraft F greift quer zur neutralen Linie an, und ihre Wirkungslinie kann sich im Fall der am Träger aufgehängten Masse G parallel zu sich selbst verschieben. Die Masse G ist am'Aufhängungspunkt D ,des Trägers so angebracht, daß die durch den Schwerpunkt S der Masse G und den Aufhängungspunkt bestimmte Gerade mit der Richtung der Fallbeschleunigung g bzw. der Wirkungslinie der Kraft F stets zusammenfällt. Der verbieg-

bare Teil des Trägers" hat im nicht belasteten Zustand die Lage 1. Durch die Belastung erleidet der Träger eine Durchbiegung um das Maß v, wobei sich die Länge 1 nicht ändert.. Es ändert sich jedoch der Abstand 1 des Aufhängungspunktes D von der Einspannstelle, und zwar wird dieser kurzer (1 wird kleiner als 1)· '

Der verschobene Schwerpunkt ist mit S^s bezeichnet.

Das ursprünglich lineare Kennliniendiagramm verliert infolge der Verkürzung seine Linearität,und das Ausmaß der Änderung überschreitet die zulässigen Fehlergrenzen.

Die! Verkürzung muß durch Beibehalten der ursprünglichen Aufhängung verhindert werden. Dieses Problem ist durch eine Konstruktion mit einem Kugelgelenk und zwei Kulissenanordnungen zu lösen (Fig. 4). Das Kugelgelenk ermöglicht eine Verdrehung, so daß die Gerade DS (oder D^s S^s) stets mit der Richtung der Fallbeschleunigung (oder mit' einer anderen Richtung) zusammenfällt.

D'ie Kulissenanordnung 11 gewährleistet die Konstanz der Länge 1 und die Kulissenanordnung 10. ermöglicht eine Verschiebung des' Aufhängungspunktes D auf dem Träger, und verhindert somit zusammen mit den übrigen vorgenannten Teilen eine Verkürzung von 1 gegenüber.1 (Fig. 3).

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Dieses Prinzip, liegt der Ausführungsform nach Fig. 5 zugrunde. Diese zeigt das kinematische Schema einer Meßsondenanordnung mit den drei Sonden 3A, 3B und 3C, In den Halterungselementen 5 an den Beinen 2 des Behälters 1 sind die Enden der stiftförmigen Meßsonden 3A, 33 und 3C eingespannt. In den am Behälte'r 1 befestigten Halterungselementen 6 auf der oberen Haiterungsplatte 7 sind Kugelsitze 12 ausgebildet, in welchen die an den Kanteloberflachen der Meßsonden

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3Α, 3Β und. 3-C befestigten oder daran ausgebildeten Kugelmanteloberflachen gelagert sind, ,

An der Meßsonde'3A ist eine Kugelmanteloberfläche unmittelbar ausgebildet, so daß sie in dem ICugelsitz 12 des Halterungselementes 6 nur räumlich verdrehbar ist. Auf die Mantel der Meßsonden 3B und 3C sind kugelmantelförmige Teile 13 aufgezogen,¹ und dementsprechend ist a~n diesen Abstützpunkten neben der räumlichen Verdrehbarkeit auch eine Verschiebung in'Achsrichtung möglich.

Im montierten Zustand sind die Meßsonden 3A, 3B und 3G auf einem Kreis mit dem Radius R angeordnet und ihre Längsachsen schneiden einander im Punkt K-,. - .'

Infolge der Belastung und der Temperatur werden die Abstützkonstruktion (die Beine 2) und der das zu messende Material enthaltende Behälter in unterschiedlicher Weise deformiert,¹ da man .beide'nicht absolut stabil 'ausbilden kann. Diese Unterschiede wirken auf die Me'ßsonden noch als zusätzliche. . Kräfte ein, die man. bei- der Messung ausschalten muß.

Weil sich der Behälter 1 gegenüber der_Meßsonde 3A in radialer Richtung nicht verschieben-kann, kann er sich nur . · an einer Kreislinie bewegen, deren Radius R vom Mittelpunkt des Kugelmantels der Meßsonde 3A ausgeht. Infolge der eine . Verschiebung der Meßsonden 3B und 3C in radialer Richtung ermöglichenden Ausführung verschiebt sich infolge der unterschiedlichen Deformation der Mittelpunkt K-, des Behälters 1 im Verhältnis zu seiner ursprünglichen Lage auf dem Kreisbogen mit dem Radius R gegenüber den Meßsonden 3B, 3C-um.· eine Entfernung von R₂+ R₂. bzw. R-, - R^. Die Lage der Meßsonden 3A, 3B und 3C bleibt dabei natürlich im Verhältnis zum Behälter unverändert. Die Bedeutung von Rp, R^, R₂ und Ry ist -aus Fig. 5 ersichtlich. '.'.'.

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Schließlich ist, bezogen auf die räumliche Lage des Behälters, der Mittelpunkt der Meßsonde 3A ein sich nicht bewegender Punkt und der Behälter 1 kann sich gegenüber den ., Beinen 2 um diesen Punkt bewegen, während die' Deformation der Meß'sonden 3A, 3B und 3C allein durch das'Gewicht bewirkt wird. . ,

In Fig. 6 ist eine Anordnung dargestellt, bei der der Behälter auf dem Sockel in .einer bestimmten Richtung festgelegt sein soll.· Dies wird durch die in einer Hülse 14 verschiebbare Auflage der Meßsonde 3C ermöglicht.

Die Hülse 14 ist, ähnlich wie die ieile (Einsätze) 13 in dem Halterungselement 6, zweekmäßigerweise unter Verwendung '" einer elastischen Schicht, eingebettet. Die Ausführung der Meßsonden 3A und 3B.entspricht bei dieser Lösung der Ausführung der Meßsonde 3B nach Fig. 5«

Weil bei der Meßsonde 3C nur eine Verschiebung in radialer Richtung möglich ist, werden die durch die Belastung und die Temperatur verursachten unterschiedlichen Deformationen durch die Verdrehung und Verschiebung der Meßsonden 3A und 3B in radialer Richtung und durch die Verschiebung der Meßsonde 3C in Achsrichtung (Achsrichtung = radiale Richtung) ausgeglichen, d.h. es wird ausschließlich das aus der Belastung resultierende Gewicht erfaßt. Damit ist die Möglichkeit einer Verfälschung des Meßergebnisses durch zusätzliche Kräfte ausgeschaltet.

Im dargestellten Beispiel schneiden sich die Längsachsen der Meßsonden in einem Punkt, d.h. sie sind sternförmig angeord- ., net. Die Meßsonden können aber auch so angeordnet werden, daß sich ihre Achsen einander paarweise schneiden. In diesem Fall kann die richtige Funktion der Meßsonden dadurch gesichert werden, daß ihre Halterung außerhalb der Schnittpunkte erfolgt. _ ;

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In Pig. 7 ist eine Meßsonde in eingebautem Zustand dargestellt, die der in Pig..6 gezeigten Meßsonde entspricht. Dieser Einbau ermöglicht eine Verschiebung der Meßsonden in 'axialer Richtung und eine räumliche Verdrehung. Der Meßwandle:; 3B ist in "das Halterungselement 5 der befestigten Anlage eingespannt. Die verdrehungssichere Einspannung des Meßwandlers 3B erfolgt mit Hilfe von Abflachungen 15.

Der Meßwandler 3B ist als Zylinderstjft ausgebildet, und auf dem aus dem Halterungselement 5 herausragenden Teil ist eine Hülse 14 angebracht. Auf die Hülse 14 ist unter Zwischenfügung einer elastischen Schicht 16 ein Teil 13 mit einer Kugelmanteloberfläche angeordnet. Dieses Teil 13 hält das die Belastungskraft aufnehmende Halterungselement 6 der · Konstruktion.

Unter der Einwirkung der Belastungskraft P wird der Meßwandler '3B deformiert. Weil aber die Hülse 14 parallel zur Achse des Meßwandlers 3B verschiebbar ist und sich das Halterungselement 6 auf dem Kugelmantel des Teiles 13 in. eine beliebige. Richtung verdrehen kann, bleibt die Wirkungslinie der Belastungskraft P unverändert. Darüber hinaus bewirkt die elastische Schicht 16 eine Dämpfung der verschiedenen dynamischen Schwingungen.

Es ist 'zweckmäßig, die Passungen der Konstruktion derart zu wählen, daß die an den Mänteln des Meßwandlers 3B und des Teiles 13 auftretenden Reibungskräfte keine Schäden hervorrufen können, bzw. daß ihre Auswirkungen auf mechanischem und/oder elektrischem Y/ege kompensierbar sind.

•Heim, das Maschinenelement der Konstruktion^auf das die Belastungskraft P einwirkt^ in einer bestimmten Richtung orientiert gehalten werden muß und eine Verschiebung' desselben nur in Richtung der Wirkungslinie der Kraft zulässig

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ist, während sich der Meßwandler verdrehen kann (Fig.. 5> Meßwandler 3A), kann die Konstruktion nach Pig. 8 verwendet werden. Hier ist der'Meßwandler 3A ebenfalls im Hai- . terungselement 5 orientiert eingespannt. Auf seiner Manteloberfläche befindet sich ohne Zwischenhülse unmittelbar die elastische Schicht 16 und auf dieser das Teil .13 mit einer Kugelmänteloberfläche. Dementsprechend kann sich das Halterungselement ohne Axialverschiebung nur auf dem Kugelmantel des.Teiles 13 verdrehen. Die Schicht 16 besteht zweckmäßig aus Gummi. .

In Pig. 9 ist die dem Meßwandler 3C der Pig. 6 entsprechende Konstruktion dargestellt. Der Meßwandler 3C wird auch in diesem Pail durch die Abflachung 15 im Halterungselement 5 gegen eine Verdrehung gesichert. Auf dem Mantel des Meßwandlers 3C befindet sich auch hier unmittelbar die elastische Schicht i6,auf der die Hülse 14 angeordnet ist. Bei der Deformation aufgrund der Einwirkung der Meßkraft P kann sich das Halterungselement 6 gegenüber dem Meßwandler 30 nur in Richtung der Achse des Meßwandlers verschieben,d.h., es bleibt axial orientiert.

Selbstverständlich stellen die in den Pig. 7 bis 9 dargestellten Konstruktionen nur Beispiele für die Ausführung der Meßsonde entsprechend der Erfindung dar. In der Praxis können davon zahlreiche abweichende Konstruktionen herge-' stellt werden. So kann man z.B. die Kugelmanteloberfläche unmittelbar auf dem Meßwandler ausbilden (Pig. 5: 3A) in diesem Pail ist es aber zweckmäßig, die elastische Schicht im Halterungselement unterzubringen.

Man kann auch eine derart eingebaute Konstruktion schaffen, bei der der Meßwandler als ein an beiden Seiten eingespannter Träger mit zwei oder mehr Unterstützungen ausgebildet ist (Fig. 5: 3B, 3C; Pig. 6: 3A, 3B) .

Ein gemeinsamer Vorteil aller. lionstruktion liegt darin, daß die Meßwandler infolge der erfindungsgemäßen Ausführung nur durch die zu messende Kraft beiastet werden während die Bildung von sich aus verschiedenen Deformationen der Konstruktion und der Meßsonden ergebenden sonstigen Eraf Wirkungen vermieden .werden kann. . ' .

Claims

Erf indungs ans rruch:

. Elektromechanischer Signalwandler für Kraftmessungen,-, nix die zu messende !Craft aufnehmenden Teilen, mit. Meßsonden und mit die Reaktionskraft übergebenden Teilen, gekennzeichnet dadurch, daß sich'zwischen den die zu niessende Kraft F aufnehmenden Teilen Und den Meßsonden (3A, 33, 3C) anpassende, eine Verschiebung in axialer Richtung der Wandler und/oder.eine Verdrehung um einen Punkt desselben zulassende Oberflächen befinden, während die die Reaktionskräft übergebenden Teile fest eingespannt sind» ·
2. Signalwandler nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die eine Verschiebung in axialer Richtung zulassenden Oberflächen als äußere Oberfläche der Meßsonden (3A,

. 33, 3C) und als innere Oberfläche einer Hülse (14) bzw. eines entsprechenden anderen Teiles (13) ausgebildet sind.
3. Signalwandler nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die die räumliche.Verdrehung um einen Punkt ermöglichenden Oberflächen auf den äußeren Oberflächen, der Meßsonden (3A, 3B, 3C) oder auf den den Hülsen, entsprechenden Teilen (13) ausgebildete Kugelmanteloberflächen sind.
4. Signalwandler nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß sich zwischen den Γ/Ießsonden (3A, 33, 3C) und dem die zu messende Kraft F aufnehmenden Teil eine die Bewegungsenergie absorbierende elastische Schicht (16) befindet.

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5. Signalwandler nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß die die Bewegungsenergie absorbierende Schicht ^J (16) aus einem elastischen Material, zweckmäßig einer Gummieinlage besteht.

--Hierzu 8^:Blatt Zeichnungen -