DD269909A1

DD269909A1 - Anordnung fuer einen metallfolien-dehnungsmessstreifen mit veraenderbaren kriecheigenschaften

Info

Publication number: DD269909A1
Application number: DD31320488A
Authority: DD
Inventors: Andreas Kruse; Alois Nittner; Frank Meister
Original assignee: Robotron Messelekt
Priority date: 1988-02-26
Filing date: 1988-02-26
Publication date: 1989-07-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung fuer einen Metallfolien-Dehnungsmessstreifen mit veraenderbaren Kriecheigenschaften. Anwendungsmoeglichkeiten bestehen beim Bau von Praezisionskraftaufnehmern zur Kompensation des Materialkriechens des metallischen Verformungskoerpers. Die Merkmale der Erfindung bestehen darin, dass das Messgitter des Dehnungsmessstreifens aus mehreren Messgitterteilen besteht, die in Reihe mit dem Messgitter des eigentlichen Dehnungsmessstreifens liegen und unterschiedliche Kriecheigenschaften aber gleiche Widerstandswerte besitzen. Durch die Wahl entsprechender Messgitterteile erreicht man minimale Kriecheigenschaften. Fig. 1

Description

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Titel der Erfindung

Anordnung für einen Metallfolien-Dehnungsmeßstreifen mit veränderbaren Kriecheigenschaften

Anwendungsgebiet der Erfindung

Beim Bau von Präzisionskraftaufnehmern mit Metallfolien-Dehnungsmeßstreifen ist es erforderlich, die Kriechfehler der Verformungskörper mit den Kriechfehlern der Dehnungsmeßstreifen zu kompensieren. Die Erfindung ist mit Vorteil für Verformungskörper geeignet, die von ihrem Prinzip her eine Bestückung mit diskreten Dehnungsmeßstreifen erfordern.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, daß sich das Kriechen von Metallfolien-Dehnungsmeßstreifen durch die Anzahl und die Ausgestaltung der Leiterumkehrungen des Dehnungsmeßstreifens beeinflussen läßt.

So wird in der DE-PS 20 49 820 vorgeschlagen, an verschiedenen Stellen des Meßgitters des Dehnungsmeßstreifens Abgriffe vorzusehen, wodurch die Anzahl der kriechkompensierenden Leiterumkehrungen variiert werden kann. Durch die Wahl geeigneter Abgriffe des Dehnungsmeßstreifens läßt sich die Größe seines Kriechens so beeinflussen, daß das Kriechen des Verformungskörpers damit gerade kompensiert werden kann.

Diese Lösung führt aber dazu, daß als Folge des Kriechabgleiches sowohl der Grundwiderstand des Dehnungsmeßstreifens als auch seine Dehnungsempfindlichkeit beeinflußt werden. Die Korrektur dieser Veränderungen erfordert zusätzliche und aufwendige Abgleicharbeiten.

Eine weitere Beschränkung besteht darin, daß eine Kriechbeeinflussung durch Leiterumkehrungen einen Auegleich der Temperaturabhängigkeit des Kriechfehlers nicht bewirkt.

Eine Verbesserung bringt die In der DE-OS 29 16 427 dargestellte Lösung. Für die Kriechfehlerkompensation werden in Dehnungsrichtung mäanderförmig verlaufende Meßgitterkonfigurationen benutzt. Durch eine entsprechende Gestaltung dieser Elemente lassen sich gegenläufige Temperaturabhängigkeiten des Kriechfehlers erreichen. Zum Kriechabgleich werden die zunächst durch niederohmige Leiterbahnen überbrückten Kriechelemente durch ein schrittweises Auftrennen dem Dehnungsmeßstreifen zugeschaltet bis der Kriechfehlerabgleich erreicht ist.

Dieses Verfahren führt im Ergebnis des Abgleiches zu einer Vergrößerung des Grundwiderstandes des Dehnungsmeßstreifens. Durch ein weiteres Zuschalten nicht kriechender Elemente des Dehnungsmeßstreifens in einem anderen Brückenzweig muß diese Widerstandserhöhung ausgeglichen werden. Auf Grund der vielfältigen Abhängigkeiten dieses Verfahrens ist seine Anwendung nur für Metallfolien-Dehnungsmeßstreifen in Laminiertechnik sinnvoll. Bei dieser Technik sind in einem Dehnungsmeßstreifen-Laminat neben dem eigentlichen Dehnungsmeßstreifen auch Kompensationselemente enthalten, die einen komplexen Abgleich der meisten Aufnehmerfehler erlauben.

Aus der DE-PS 29 33 676 ist weiterhin bekannt, den Dehnungsmeßstreifen mit auftrennbaren Leiterbahnen und zusätzlichen Anschlußpunkten auszustatten, um ihn nach erfolgter Applikation bezüglich seiner Lage im Dehnungsfeld ausrichten zu können. Das ausschließliche Ziel dieser Anordnung besteht darin, die Empfindlichkeit des kompletten Kraftaufnehmers gegenüber einer exzentrischen Krafteinleitung möglichst klein zu halten.

Eine andere Möglichkeit zur Verringerung des Kriechfehlers enthält die DE-OS 34 25 147. Zur Realisierung werden mindestens zwei Dehnungsmeßstreifen-Vollbrücken benötigt, deren Kriechfehler aich in Betrag und beziehungsweise Vorzeichen voneinander unterscheiden. Die Vollbrücken werden über Wiederstände in den Ausgangsleitungen zusammengeschaltet. Der insgesamt erforderliche Aufwand verbietet jedoch eine Anwendung in der Serienproduktion. Eine weitere Beschränkung stellt der erhöhte Platzbedarf für die Applikation der zusätzlich erforderlichen Dehnungsmeßstreifen dar.

Ziel der Erfindung

Durch die Anwendung der Erfindung soll mit geringem Arbeite- und Materialaufwand eine möglichst umfassende Kompensation von Fehlereinflüssen bei Kraftaufnehmern und Wägezellen erreicht werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Metallfolien-Dehnungsmeßstreifen vorzuschlagen, der die bei der Produktion von Kraftaufnehmern und Wägezellen vorhandenen applikationsbedingten Streuungen des Kriechfehlers ohne Beeinflussung sonstiger Parameter wie elektrischer Widerstand und Empfindlichkeit des Dehnungsmeßstreifens auszugleichen gestattet. Im Interesse geringen Arbeitsaufwandes beim Abgleich soll das Auftrennen von Leiterbrücken vermieden werden.

Erfindungsgemäß wird der Metallfolien-Dehnungsmeßstreifen dazu mit mindestens zwei zusätzlichen Folienstücken versehen, die zu separaten Anschlüssen führen, wobei diese Folienstücke übereinstimmenden elektrischen Widerstand aber unterschiedliches Kriechverhalten besitzen.

Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung des Metallfolien-Dehnungsmeßstreifens besteht darin, daß die Folienstücke, die ein erhöhtes Kriechverhalten aufweisen sollen, in Dehnungsrichtung gesehen mäanderförmig verlaufen.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Metallfolien-Dehnungsmeßstreifens ergeben sich insbesondere beim Bau von Kraftaufnehmern, bei denen eine örtliche Trennung der Dehnungsmeßstreifen erforderlich ist und sich demzufolge die Anwendung von Volloder Halbbruckenanordnungen mit integrierten Abgleichelementen verbietet, beachtliche Vorteile. Werden die erfindungsgemäßen Metallfolien-Dehnungsmeßstreifen mit drei Anschlußpunkten als Vollbrücke angeordnet, so stehen für den Kriechfehlerabgleich des Aufnehmers ingesamt fünf unterschiedliche Kompensationsmöglichkeiten zur Verfügung. Dabei wird die Brückensymmetrie nicht beeinträchtigt.

Ebenso ist es möglich, die Kriechabhängigkeit des Aufnehmers im Arbeitstemperaturbereich gezielt zu beeinflussen, sofern die erfindungsgemäßen Metallfolien-Dehnungsmeßstreifen mit unterschiedlichen Temperaturabhängigkelten des Kriechfehlers zu einer Vollbrücke kombiniert werden.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen erläutert werden.

In der zugehörigen Zeichnung zeigen

- Figur 1 einen Metallfolien-öehnungsmeßstreifen mit zwei Zusätzlichen Folienstücken und

- Figur 2 einen Metallfolien-Dehnungsmeßstreifen in symmetrischer Ausführung mit vier zusätzlichen Folienstücken.

In Figur 1 ist die Grundform des erfindungsgemäßen Metallfolien-Dehnungsmeßstreifens dargestellt. Der eigentliche Dehnmeßstreifen wird durch das Folienstück O mit dem Widerstand R_Q repräsentiert, von dem die beiden Folienstücke 1 und I¹, die die Widerstände R₁ und R₁' besitzen, abzweigen. Die Folienstücke 1 und 1' verfügen über je einen Anschluß A₁ bzw. A₁'. Die Verbindung der Folienstücke O, 1 und I¹ erfolgt im Punkt P. Entsprechend der erfindungsgemäßen Lösung stimmen die Werte der Widerstände R. und R₁' überein, jedoch unterscheiden sich die Kriecheigenschaften der Folienstücke 1 und 1'. Zum externen Anschluß des gesamten Metallfolien-Dehnungsmeßstreifen, dienen entweder die Anschlüsse A und A₁ oder A und A₁'. Dabei stellt der Anschluß A das freie Ende des Folienstückes O dar. Durch die Anschlüsse A und A₁ bzw. A und A₁' ergeben sich somit zwei Kombinationen des Metallfolien-Dehnungsmeßstreifens mit gleichem Gesamtwiderstand aber unterschiedlichem Kriechverhalten, wobei entsprechend Figur 1 die Kombination der Anschlüsse A und A-' ein gesteigertes Kriechen aufweist.

Figur 2 stellt eine symmetrische Anordnung dar. Dazu wurde das bisherige freie Ende des Folienstückes O im Punkt P' mit zwei weiteren Folienstücken 2 und 2', deren Widerstände R„ und R,¹ gleichgroß sind, verbunden. Oie Folienstücke 2 und 2¹ enden in den Anschlüssen A₂ und A₂'. Die Anordnung gemäß Figur 2 weist vier mögliche Anschlußkombinationen der Anschlüsse Ά^ A₁, A₁', A₂ und A₂' auf, nämlich: A₁ und A₂ ofJer A₁ und A₂' oder A₁' und A₂ sowie A₁' und A₂'.

Die Kriecheigenschaften der verschiedenen Anschlußkombinationen hängen von der Gestaltung der Folienstücke 1, i', 2 und 2' ab. Im gewählten Beispiel nach Figur 2 besitzt die Kombination aus den Anschlüssen A₁' und A₂* das größte Kriechen, während die Kombination aus den Anschlüssen A₁ und A₂ das geringste Kriechen aufweist.

Eine günstige Ausführung besteht darin, die Folienstücke 1; 1'; 2; 2' , die ür hohes Kriechen vorgesehen sind, in Oehnungsrichtung mäanderförmig zu gestalten.

Claims

Patentanspruch

1. Anordnung für einen Metallfolien-Dehnungsmeßstreifen mit veränderbaren Kriecheigenschaften, der aus einem isolierenden Träger und einem darauf aufgebrachten metallischen Meßgitter mit mehreren Anschlußpunkten besteht, in welchem sich Meßgitter teile befinden, die einen größeren Kriechanteil als die übrigen Meßgitterteile aufweisen, gekennzeichnet, daß der Metallfolien-Dehnungsmeßstreifen sich aus einem Folienstück (O) mit dem Widerstand (R₀) sowie zwei weiteren Folienstücken (1; 1') mit Jen Widerständen (R-; R₁') zusammensetzt, daß jeweils ein Ende der Folienstücke (0; 1; 1') im Punkt (P) miteinander verbunden wird während die anderen Enden zu den Anschlüssen (A; A₁; A.,') führen und daß die Folienstücke (1; 1') unterschiedliche Kriecheigenschaften aufweisen, aber ihre Widerstände (R₁; R₁') übereinstimmen.
2. Anordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet, daß an Stelle des Anschlusses (A) ein zweiter Punkt (P') angeordnet ist, von dem zwei weitere Folienstücke (2; 2') mit den Widerständen (R₂; R₂' abzweigen und daß die Folienstücke (2; 2') unterschiedliche Kriecheigenschaften aufweisen, aber ihre Widerstände (R₂; R₂') gleichgroß sind und mit den Widerjtänden (R₁; R₁') übereinstimmen.
3. Anordnung nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet, daß von den Punkten (P oder P') jeweils mehr als zwei Folienstücke (1; 1'; ...; 2; 2'; ...) mit den Widerständen (R₁; R₁', ...; R₂; R₂'; .··) abzweigen, wobei die Folienstücke (1; 1'; ...; 2; 2'; ...) unterschiedliche Kriecheigenschaften aber übereinstimmende Widerstände (R₁; R₁'; ...; R₂; R₂'; ...) aufweisen.
4. Anordnung nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet, daß die für hohes Kriechen vorgesehenen Folienstücke (1; 1'; ...; 2; 2'; -...) in bekannter Weise in Dehnungsrichtung mäanderförmig verlaufen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnunge/i