DD266413A1 - Vorrichtung zur kraftmessung mittels verformungskoerpers - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Kraftmessung mittels Verformungskoerpers und ist fuer hochgenaue Messungen geeignet. Sie kann in den verschiedensten Industriezweigen als Kontroll-, Abfuell- und Dosierwaage, als Preisauszeichnungs- und Zaehlwaage zur Anwendung kommen. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass am freien Ende des oberen Verformungskoerpers einer U-foermigen Doppelbiegeplatte, die aus einem oberen Verformungskoerper und einem unteren Verformungskoerper besteht, eine rueckwirkungsfreie Laengenmesseinrichtung angeordnet ist und die Anlenkung der Kraft F am oberen Verformungskoerper der Doppelbiegeplatte an einer Stelle angeordnet ist, die der Haelfte der Laenge des unteren Verformungskoerpers der Doppelbiegeplatte entspricht. Das Verhaeltnis des Abstandes a und der Laenge L des unteren Verformungskoerpers wird so gewaehlt, dass ein linearer Zusammenhang zwischen wirkender Kraft F und der gemessenen Verformung erfolgt, sowie eine lastortunabhaengige Kraftanlenkung entsteht. Figur 1 stellt die Erfindung am besten dar. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der Erlindung

Dio l-rfindung betrifft olno Vorrichtung zur Kraftmessung mittels Vorforrr.uneskörpor mit fost vorbundonorn Grundkörpor und oinor rückwirkungsfroien Liingonmoßoinrichtung für hochgonauo Mossungon, dio in don verschiedensten Industriezweigen als Kontroll-, Abfüll· und Dosierwaage, als Proisaujzolchungs- und Zählwaage zur Anwondung kommen kann.

Charakteristik dos bokannten Standos der Tochnlk

Noch DE-AS 1698108 und OE-AS 3043139 worden ein oberer VorformungtMrp jr und ein biogestoifor Hobel, an dom dio Kraftanlonkung orfolgt, fost miteinander verbunden. Auf dom Vorformungskörpor worden vier Dohnmeßstroiion angoordnot, c ie in oinor Brückenschaltung vorschaltot worden. Da jeweils zwoi Dehnmeßstreifen links und rochts von dor Kraftnnlonkung versetzt angoordnot si.cl, ontstohon Druck- und Zugspannungon boi gloichor Bolastungsrichtung. Ändort sich nun der Kraftangriffspunkt, so ..ndorn sich anteilmäßig dor Verlagerung dio Botritgo r'?r D uck- und Zugspannungon. In dor Brückonscholtung bowirkt das koino Änclorung der Brückondiagonalspannung bc.;iohungswoiso dos Briickonstroms. Dor Nachtoil diosor Anordnungen bostoht darin, daß dor Ausgleich oinor fohlorhnfton Kraftnnlonkung übor dio Dohnmoßstroifon und somit übor don Kröftofluß in Form dor Dehnung orfolgt. Damii wird dioso unompfindlichn Kraftanlonkung von don Eigenschaften dos Vorformungskörpors, dor Dohnmeßstroifon und des Klobstoffos, dor dio Dohnmeßstroifon auf dom Vorformungskörpor bofostigt, bestimmt.

Ein woitoror Nachtoil bestnht in dor Vorwondung von Dohnmoßstroifon. Sio müsson im Kraftfluß angebracht worden, was zur Folgo hat, daß dio zeitabhängige Vorformung (Kriochon) vom Material des Vorformungskörpors, dom dio Dohnmeßstroifon bofostigondon Klobstoff und don Dohnmoßstroifon selbst bestimmt werden und damit dio Unornpflndlkhkeit dos Kraftangriffspunktes von der zeitabhängigen Vorformung mit bestimmt wird.

Indan „Meßtochnischen Briefen" dor BRD-Firma „Hottingorund Baldwin" (MTB 18(1982), Heft 1) wird ein ,

Komponsationsvorfahren für das Kriechen von Vorformungskörporn beschrieben. Dabei werden bezüglich des Kriechens die gogonläufigen Eigenschaften vom Verformungsmatorial, dom Klebstoff und dor Dohnmoßstroifen genutzt. Während sich der Vorformungskörpor trotz konstantor Biogespannung zeitabhängig weiter dohnt, sind dor Klobstoff und das Trägermaterial dos Dohnmeßstroifens bestrebt, sich zeitabhängig zuspmmonzuziohon. Durch gezielte Abstimmung von Verformungskörpormatorial, Klobstoff und konstruktivem Aufbau dor Dehnmoßstroifon ist os somit möglich, eine Kompensation des Kriochons von Kraftsensoren zu erreichen.

Dor Nachtoil diosos Verfahrens besteht im wosontlichen darin, daß oino sehr oxakto Abstimmung in diosom Mohrkomponentonsystom, bestehend aus Vorformungskörpor, Klebstoff, Trägermaterial und dohnungsabhangigen Draht oder Folio, orfolgen muß, um die gowünschte Komponsatiopn dor olastischon Nachwirkungen (Kriochon) zu erreichon. Ein woitoror Nachtoil diosos Komponsationsvorfuhroits bestellt darin, daß ein hoher technischer und ökonomischer Aufwand notwendig ist, um dieses Mohrkomponentensystem reproduziorbar für Kraftsensoren herstollon ?u können.

ZIoI der Erfindung

Das Ziel dor Erfindung bostoht darin, mit oinor Vorrichtung zur Kraftmessung, unter Vermeidung vorgenannter Nachteile, hochgenaue Messungen zu erreichen und don Aufwand am Kraftoinloitungssystem niedrig zu halten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Dor Erfindung liegt die Aufgi be zugrunde, oino Vorrichtung zur Kraftmessung mittels Vorformungskörpor zu schaffon, die einen linearen Zusammenhang zw schon wirkender Kraft und gemossenor Vorformung besitzt und unempfindlich gogonübor oinom sich ändernden Kraftangriffsort Ist.

Erfindungsgomäß wird die Aufg abe dadurch gelöst, daß am freien Finde dos oboron Vorformungskörpers einer U-förmigon Doppolbiogeplatte, dio aus oinorn oboron und oinom untoron Vorformungskörpor bestoht, oino Löngonmoßoinrichtung angeordnet ist, rlie aus oinom bowoglichon und einom foston Teil bontoht, woboi dor bowoglicho Toil am oboron Vorformungskörpor dor Ooppol'iiogoplnUo und der fosto Toil am Grundkörpor bofontigt ist.

Die Anlenkung der Kraft erfolgt am oboron Verformurigskörpor dor Doppolbiegoplatto an oinor Stollo, dio dor Hälfte der Länge dos unteren Vorformungskörpers dor Doppolbiogeplatto entspricht. Dio Vorbindung vom Ort der Anlenkung dor Kraft und dom beweglichen Teil dorLärgonmeßeinrichtung ist biegesteif ausgeführt.

Der Abstand zwlschon den< buv/eglichen Teil der La¹ ngenmoßeinrichtung und der Vorbindungsstelle von Doppolbiegeplatte und Grundkörpor ist so bemessen, daß or das 0,27- bis 0,64facho der Länge des unteren Verformungskörpors der Doppolbiegeplatte beträgt.

Dio auf die Verformungskörper einwirkende Kraft verformt beide Vorformungskörpor der U-förmigon Doppelbiegeplatte, die dabei eine Relativbewegung gegenüber dem Grundkörpor ausführt. Mittels einoi Längenmoßeinrichtung, deren fester und beweglicher Teil am Grundköi'per und der Doppolbiogeplatte befestigt sind, wird die Verformung in Form dor Wegänderung erfaßt. Dabei findet eine rückv/irkungsfroio Längenmeßoinrichtung Anwendung, ν Infolge der Kraftoinwirkung kommt es zu einer Verlagerung dos Kraftangriffspunktes am oberen Vorformungskörpor dor Doppnlbiegeplatte. In gleiche * Weise bewirkt der sich verformendo untore Vorformungskörpor dor Doppelbiogoplmte oino Vorlagei ung des Kraftangriffspunktes, a^er entgegengesetzt dor dos oberen Verformungskörpors. Dio resultierende Verlagerung des Kraftangriffspunktes wire Null,

In gleicher Weise heben sich die nichtlinoaren Antoile dor beiden Verformungskörpei· der Doppolbiogeplatto gogonsoitig auf.

AusfOhrungsboisplol

Dio Erfindung soll anhand eir es Ausführungsbeispiels erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung ioigt dio

Figur 1: oino Seitenansicht einer Vorrichtung zur intorferenzoptischon Kraftmessung mittels Verformungskörpors

und die Figur 2: eine Draufsicht diosir Kraftmeßvorrichtung.

Die Voi richtung zur interferonz-optischen Kraftmessung mittels Verformungskörpers besteht nach Figur 1 aus einer U-förmigon Doppelbiegeplatte 1 als Verformungskörper, die aus dem oboron Vorformungskörper 1.1 und dem unteren Verfoimungskörper 1.2 besteht.

Der untere Verformungskörper 1.2 der Ooppelbiegeplatte 1 und somit sie selbst, ist fost mit dem Grundkörper 2 verbundon. An diesem ist die Montageplatte 5 befestigt, auf der ein fester Teil 3, bestehond aus einem optischen Strahltoilor und oinom Referenztripolrefloktor, einer Längenmeßeinrichtung angeordnet ist.

Ein 'jowoglicher Teil 4 der La lgenmeßeinrichtung, ausgebildet als Tripolroflektor, wird am froien Ende dos oberen Vorformungskörpors 1.1 befe stigt. Dabei findet sich die Zentralachse dos bowoglichon Teils 4 im Abstand a vom Anfang der Bovestigung der Doppelbioge platte 1 am Grundkörper 2. Der Abstand a ist dabei das 0,27- bis 0,64fache der Biegezonenlänge L des untoron Verformungskörpors 1.1. Das in oinor monochromatischen Lichtquollo Gorzougto Licht wird über optische Systeme 7 auf das Interferometer gebracht das aus dem optischen Strahltoilor, dom feston Teil 3 und dem bowerjlichon Teil 4 besteht. Das entstehende Int jrferonzbild wird nach Figur 2 mit den fotoelektrisch^ Empfängern 8 In ein elektrisches Signal f/ewandelt, das in der Impulsformerstufe 9 umgeformt und im Vor-Rünkwärtszähler 10 ausgewertet wird.

Die Kraftanlenkung der Kraft F erfolgt am oboron Verformungskörper 1,1 der Doppelbiegeplatte I, wobei diese in der Hälfte der Bieguzonedesuntoren Ver'ormungskörpers 1.2 der Doppolbiegeplatte 1 liegt Der bewegliche Teil 4 wird am freien Ende des oberen Verformungskörpors 1.1 der Doppelbiogeplatte 1, das über die Befestigung des unteron Verformungskörpors 1.2 der Doppelbiegeplatte 1 am Grundkörpor 2 hinausragt, angeordnet.

Claims (1)

1. Vorrichtung zur Kraftmessung mittels Vorformungskörpor mit fest verbundenem Grundkörpor und einer rückwirkungsfreien Längonmeßeinrichtung, daduich gekennzeichnet, daß am freien Ende dos oberen Verformungskörpors (1.1) einer U-förmiyen Dop.ielbiogeplatto (1), bestehend aus einem oberen Verformungskörper (1.1) und einem unteren Verformungskörper (1.2), eine rückwirkungsfroio Löngonmeßeinrichtung angeordnet ist, die aus dem festet Teil (3) und dom beweglichen Teil (4) besteht, wobei der bewegliche Teil (4) am oboren Verformu.igskörper (1.1) der Doppelbiegeplatte (1) und der feste Teil (3) am Grundkörpor (2) befestigt ist, daß dit Vorbindung vom Ort der Anlenkung der Kraft (F) und dem beweglichen Toil (4) dor Löngenmeßeinrichtung biegestoif ausgeführt ist, daß die Anlenkung der Kraft (F) am oberen Verformungskörper (1.1) der Doppelbiegeplatte (1) an einer Stelle angeordnet ist, die der Hälfte der Längo (L) des unteren Verformungskörpers (1.2) der Doppelbiegeplatte (1) entspricht und cinßdio Länge (a), der Abstand zwischen beweglichen Teil (4) dor Längenmeßeinrichtung und dem Anfang der Verbindungsstelle von Doppelbiegeplatte (1) und Gmndkörper (2) das 0,27- bis 0,64facho dor Länge (L) des unteren Verformungskörpors (1.2) beträgt.

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