DE102008001242A1

DE102008001242A1 - Kraftmessbolzen mit geringer Nichtlinearität und Hysterese

Info

Publication number: DE102008001242A1
Application number: DE102008001242A
Authority: DE
Inventors: Joachim Hose von Wolfframsdorff; Oliver Jost
Original assignee: WIKA Alexander Wiegand SE and Co KG
Current assignee: WIKA Alexander Wiegand SE and Co KG
Priority date: 2007-11-22
Filing date: 2008-04-17
Publication date: 2009-05-28
Anticipated expiration: 2028-04-18
Also published as: DE102008001242B4

Abstract

Ein erfindungsgemäßer Kraftmessbolzen ist in seinem Mittelabschnitt und/oder an seinen beiden Endabschnitten mit Querkräften zur Biegung beaufschlagbar und weist eine Messeinrichtung zur Erfassung der zu messenden Querkraft aus der Verformung des Kraftmessbolzens auf. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist mindestens ein von einem zugeordneten Lasteinleitungselement überdeckter Mittel- oder Endabschnitt des Kraftmessbolzens von einer oder mehreren umlaufenden Aussparungen in zwei oder mehr umlaufende Lastaufnahmestege unterteilt. Durch eine Kanalisierung der Lastübertragungspfade durch die Stege und Nuten werden nachteilige Spannungsverlagerungen räumlich begrenzt. Dadurch können störende Einflüsse auf einen von dem Kraftmessbolzen gemessenen Wert reduziert werden.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Messachsen bzw. Kraftmessbolzen mit hoher Messgenauigkeit und geringer Nichtlinearität und Hysterese.
Stand der Technik
In Lasthebeeinrichtungen, Kränen oder ähnlichem ist es angebracht, Vorrichtungen anzubringen, die das Gewicht einer angehängten bzw. zu hebenden Last erfassen oder überwachen, um damit ein Kippen oder eine Überlastung der Kranstruktur durch rechtzeitige Abschaltung zu vermeiden.
Eine zu hebende Last kann beispielsweise erfasst werden, indem in einer Laufradachse, über die das betreffende Hebeseil über ein Laufrad läuft, Sensoren integriert werden, um eine Messachse auszubilden. Bei Belastung erfährt die Laufradachse eine Durchbiegung bzw. Dehnungen proportional zur anhängenden Last. Die Durchbiegung bzw. Spannungen oder Dehnungen können von den Sensoren erfasst und ausgewertet werden, d. h. einem anhängenden Lastwert zugeordnet werden.
Bei der Durchbiegung der Laufradachse treten jedoch Effekte auf, die zu einem fehlerbehafteten Messergebnis hinsichtlich der tatsächlich anhängenden Last führen können, was insbesondere in einem Grenzlastbereich relevant ist.
DE-U-20300940 zeigt eine zweiteilige Hülse, die an einer Messachse angebracht ist. Diese Hülse kann den vorangehend angesprochenen Problemen Rechnung tragen, das heißt parasitäre Kräfte oder Scheinkräfte können entkoppelt werden. Allerdings erstrecken sich diese Hülsenteile jeweils nur über die Endabschnitte der Messachse. Somit berühren sich die Messachse und die Laufrolle als das Lasteinleitungsbauteil im Mittelabschnitt gänzlich in dem überdeckten Bereich. Diese Messachse und ihre Hülse zeigen bei der Lasteinleitung und Lastdurchleitung nichtlineare Einflüsse auf den Messwert. Der bleibende Fehlerfaktor ist schwer kalkulierbar und die Messung wird ungenau.
DE-U-20300942 zeigt eine Ausbildung eines Überhangs durch eine Hinterschneidung der Messachse im Bereich ihrer Lagerung an den Endabschnitten. Diese Hinterschneidung soll einen Kraftfluss kanalisieren, wodurch eine Nichtlinearität verringert werden kann. Der Überhang wird einseitig für die jeweilige Lasche bzw. Lagerung vorgeschlagen. Ferner ist diese Messachse so gestaltet, dass sowohl im Lagerungsbereich als auch im Lasteinleitungsbereich ein flächiger Kontakt mit der Messachse zustande kommt. Auch diese Messachse zeigt nichtlineare Effekte.
Aufgabenstellung
Die angefügten 6 und 7 stellen den technischen Hintergrund dar, vor dem vorliegende Erfindung gemacht wurde.
Eine in 7 gezeigte Laufradachse 100 weist ein Laufrad 2 auf, das drehbar auf der Laufradachse gelagert ist. Über dieses Laufrad 2 ist ein Hebeseil 3 geführt. Durch das Hebeseil 3 eingeleitete Lasten werden über das Laufrad 2 an die Laufradachse 100 übertragen. Die Laufradachse ist durch zwei angedeutete Laschen bzw. Lager 4, 5 abgestützt, die die Last abstützen.
In die Laufradachse 100 sind zwei Sensoren 7 und 8 integriert, um eine Ausfallsicherheit zu gewährleisten, und/oder um die tatsächliche Hebekraft summarisch zu ermitteln. Die Laufradachse erfährt aufgrund der Last eine Durchbiegung, wodurch eine ungleichmäßige Lasteinleitung verursacht wird. Die in 7 dargestellte Biegelinie 6 ist stark überhöht gezeigt.
Das Laufrad 2 verlagert bei einer Durchbiegung der Laufradachse 100 die Lasteinleitung an die Randbereiche des Laufrades. Der Verlauf der resultierenden Last ist exemplarisch mit Pfeilen 10 dargestellt. Gleiches erfahren die Laschen bzw. Lager 4 und 5. Die Lasteinleitung in der Abstützfläche 11 verschiebt sich zur Achsmitte hin. Der entsprechende Lastverlauf ist mit Pfeilen 12 dargestellt.
Falls die Laufradachse und die Lasteinleitungselemente, welche in 7 das Laufrad 2 und die Lager 4 und 5 sind, aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind, könnten sich zusätzliche Spannungen ergeben. In dem in 7 gezeigten Beispiel entstehen durch Materialunterschiede neben den vorhandenen Querkräften zusätzliche Normalkräfte in der Laufradachse. Diese Normalkräfte wirken in axialer Richtung.
In Abhängigkeit von den gewählten Abmessungen der Laufradachse und der Lasteinleitungselemente tritt aufgrund der Durchbiegung der Laufradachse eine Verschiebung der Kontaktränder auf der Laufradachse auf. In einem Längsschnitt durch die Anordnung bildet die gleichbleibende Kontaktfläche des Laufrades 2 im mathematischen Sinne die Sehne und die Kontaktfläche der Laufradachse bildet im mathematischen Sinne den Bogen, der länger als die Sehne ist. Diese einseitige Längenänderung erzeugt Spannungen in der Laufradachse. Diese Spannungen sind der Grund für die Nichtlinearität. Ferner ergeben sich bei wiederholten Belastungs-/Entlastungszyklen aufgrund einer Hysterese Restspannungen in der Achse. Diese Restspannungen führen zu Abweichungen im Messergebnis. Diese Spannungen sind abhängig davon, ob die Last zunehmend oder abnehmend aufgebracht wird.
An der Kontaktfläche 9, insbesondere im Randbereich, treten Normalkräfte in axialer Richtung auf, hervorgerufen durch die Relativbewegungen der Kontaktfläche 9 zwischen dem Laufrad 2 und der Laufradachse 100, die durch die Durchbiegung hervor gerufen werden. Aufgrund der Reibung können diese Normalkräfte nicht abgebaut werden und beeinflussen den Lastübertragungspfad 13 durch den Sensor 7. Gleiches gilt analog für den Sensor 8.
Theoretische Überlegungen zu obigen Gedanken bestätigen diese. In Übereinstimmung mit der Theorie des Biegebalkens wird sich der Kraftmessbolzen in der Mitte durchbiegen. Unter der Annahme des Ebenbleibens der Querschnitte treten an der Oberseite der Achse Druckkräfte und an der Unterseite Zugkräfte auf. Folglich werden sich Bereiche an der Oberseite der Achse verkürzen und Bereiche an der Unterseite der Achse werden sich verlängern. Daher treten Relativverschiebungen zwischen der Achse und dem Laufrad in axialer Richtung auf. Durch diese Relativverschiebungen entstehen Reibungskräfte. Diese Kräfte haben unerwünschte Auswirkungen auf ein gewünschtes Messergebnis der Messachse, denn beispielsweise führt eine sich ändernde Belastung der Achse zu einer Reibungshysterese, die bei gleichbleidender Last ein anderes Messergebnis liefert, je nachdem ob die Last zunehmend oder abnehmend aufgebracht wurde.
Treten Relativverschiebungen zwischen der Kontaktfläche des Laufrades und der Kontaktfläche der Laufradachse auf, führen diese Verschiebungen zu Reibungskräften, die unerwünschte Spannungen zur Folge haben.
Eine Durchbiegung ist in der Mitte der Achse am größten, wohingegen die Durchbiegung an den Lagerungsstellen gleich null ist. Nachdem die Lasteinleitung auf der Achse nicht punktuell, sondern über eine Fläche verteilt erfolgt, gibt es über diesen Bereich verteilt auch unterschiedliche Durchbiegungen. Aufgrund dieser Unterschiede wird sich eine anfangs gleichmäßige, flächige Verteilung der Last über den Lasteinleitungsbereich mit zunehmender Durchbiegung in Richtung zu den Rändern des Lasteinleitungsbereichs hin verlagern. Die dadurch geänderten Lastübertragungspfade verändern ein Messergebnis der Messachse zusätzlich hinsichtlich einer aufgebrachten Last bzw. einer dadurch resultierenden Querkraft in der Achse.
Wie vorangehend beschrieben ist, führt die Durchbiegung einer Messachse unter Last zu einer axialen Verlagerung der Lasteinleitung. Durch diese ungleichmäßige Belastung der Lasteinleitungsflächen ändern sich die Lastableitungspfade durch die Achse selbst. Dies führt zu Abweichungen, die aufgrund einer hohen Sensitivität der in die Messachse eingebrachten Sensoren miterfasst werden. Mit Hinblick auf eine Auswertung der Sensorenergebnisse führt dies zu einer Nichtlinearität. Mit anderen Worten, Spannungen in der Messachse, die durch das Verlagern der Lasteinleitung zusätzlich hervorgerufen werden, werden gleichermaßen von den Sensoren aufgenommen und beeinträchtigen die Lasterfassung über ein großes Lastspektrum hinweg.
6 zeigt eine konventionelle Messachse 101 mit schematischen Lasteinleitungselementen 20, 21. Wie vorangehend bereits beschrieben wurde, kommt es durch eine Durchbiegung der Laufradachse innerhalb der Flächen zu einer unterschiedlichen Verteilung der Lasteinleitung, und somit unterschiedlichen, möglichen Lastübertragungspfaden A und B. Diese Änderung der Lastübertragung von A nach B verändert ein entsprechendes Messergebnis.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kraftmessbolzen vorzusehen, der eine darauf einwirkende Last genau erfassen kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung wird mit einem Kraftmessbolzen gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Ein erfindungsgemäßer Kraftmessbolzen ist in seinem Mittelabschnitt und/oder an seinen beiden Endabschnitten mit Querkräften zur Biegung beaufschlagbar und weist eine Messeinrichtung zur Erfassung der zu messenden Querkraft aus der Verformung des Kraftmessbolzens auf. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist mindestens ein von einem zugeordneten Lasteinleitungselement überdeckter Mittel- oder Endabschnitt des Kraftmessbolzens von einer oder mehreren umlaufenden Aussparungen in zwei oder mehrere umlaufende Lastaufnahmestege unterteilt.
Die Kontaktflächen der Lasteinleitungselemente stehen Kontaktflächen des Kraftmessbolzens gegenüber, welche in ihrer axialen Erstreckung kleiner sind als die Kontaktflächen der Lasteinleitungselemente. Die Umfangsflächen der Stege sind die Kontaktflächen des Kraftmessbolzens. Ferner ist jede Stegfläche zu beiden Seiten hin durch Bereiche begrenzt, die einen geringeren Abstand zur Mittelachse als die Stegflächen haben. Aus diesem Grund stehen diese angrenzenden Flächen nicht in Kontakt mit den Kontaktflächen der Lasteinleitungselemente.
Diese als Stege bezeichneten Erhebungen bzw. als Nuten bezeichnete Aussparungen können durch kontinuierliche und/oder abrupte Querschnittsänderungen ausgebildet sein. Die Aussparungen können einen U-förmigen oder einen V-förmigen Querschnitt aufweisen. Ferner können die Stege gerundete Kanten aufweisen.
Die Aussparungen können des Weiteren unterschiedliche Einschnitttiefen aufweisen. Die unterschiedlichen Einschnitttiefen können sich stufenweise oder stetig ändern. Ein Kraftmessbolzen kann seinen Lasteinleitungsbereich in dem Mittelbereich des Kraftmessbolzens haben und seine Lagerungsbereiche an den Endabschnitten haben. Allerdings können die Lagerung auch in dem Mittelbereich und die Lasteinleitung an den Endabschnitten vorgesehen sein.
Um unerwünschte Biegungseinflüsse des Kraftmessbolzens zu reduzieren, wird eine Lasteinleitung in ihrer räumlichen Ausdehnung konzentriert. Die entsprechenden Lasteinleitungselemente überdecken zugehörige Bereiche auf dem Kraftmessbolzen. Diese zugehörigen, überdeckten Bereiche des Kraftmessbolzens sind unterteilt in Lastaufnahmestege und Aussparungen. Deren Verhältnis kann in einem Bereich von 1:2 bis 1:10 liegen, vorzugsweise aber in einem Bereich von 1:2 bis 1:4.
Aufgrund dieser Gestaltung werden die Lastübertragungspfade von einer Lasteinleitung über den Kraftmessbolzen hin zu einer Lagerung in einer Art und Weise geführt, die auch bei einer steigenden Last gleichbleiben.
Durch ein Ausbilden von Stegen und Aussparungen auf der Oberfläche des Kraftmessbolzens wird der unerwünschte Einfluss einer Durchbiegung des Kraftmessbolzens reduziert. Durch eine gewollte Reduzierung des Kontaktbereichs in seiner axialen Erstreckung wird ein Grad der Entkoppelung zwischen Lasteinleitungselementen und Kraftmessbolzen erreicht, der unerwünschte Spannungseffekte reduziert. Folglich werden auch eine Nichtlinearität und Hysterese reduziert.
Ferner kann der Kraftmessbolzen mit einer ein- oder mehrteiligen Hülse versehen sein. Diese Hülse weist mehrere Vorteile auf. Zum einen kann sie unerwünschte Spannungen weiter entkoppeln. Diese Spannungen können zum Beispiel Schubspannungen sein. Darüber hinaus kann sie eine abdeckende, abdichtende oder schützende Wirkung auf den Kraftmessbolzen haben. Dadurch kann die Wirkung der Aussparungen und Freistiche über einen langen Zeitraum aufrecht erhalten werden. Wenn die Hülse gezielt mit Öffnungen versehen ist, kann die Hülse eine neutrale Wirkung bei einer Biegung des Kraftmessbolzens haben.
Ein erfindungsgemäßer Kraftmessbolzen kann einen, zwei oder mehrere Sensoren aufweisen. Die Sensoren können angeordnet sein, um ein redundantes System zu bilden und eine Ausfallsicherheit zu erhöhen. Sie können auch ein System bilden, das eine Asymmetrie, Außermittigkeit oder Schwankung einer Last erkennt. Entsprechende Signale können auch drahtlos übertragen werden. Die Messeinrichtung kann bei einem Überschreiten vorgegebener Grenzwerte ein Signal ausgegeben. Dieses Signal kann die Basis für eine Notabschaltung bilden. Außerdem kann eine Kopplung mit einem oder mehreren Temperatursensoren stattfinden, um die gemessenen Werte zu korrigieren. Die Messwerte zweier Sensoren können durch eine übergeordnete Schaltung oder Logik ausgewertet werden, und bei einem vorgegebenen Differenzwert ein Fehlersignal übermitteln.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt eine Detailansicht des Kraftmessbolzens aus 2;
4 zeigt eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 zeigt eine Ausführungsform einer Hülse der Messachse der vorliegenden Erfindung;
6 ist eine seitliche Ansicht einer Messachse des Stands der Technik im unbelasteten Zustand; und
7 ist eine seitliche Ansicht einer Messachse des Stands der Technik im belasteten Zustand.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
1 zeigt einen Kraftmessbolzen 102 gemäß einer ersten Ausführungsform, der in der Form derart geändert wurde, dass die Lasteinleitung durch Stege 40 örtlich begrenzt ist, und entsprechend entlang eines Lastübertragungspfads C erfolgt. Dies führt in einem ersten Schritt zu einer örtlichen Konzentration der Lasteinleitung, wobei die Lasteinleitungsflächen auf schmale Umfangsbereiche des Kraftmessbolzens begrenzt sind und daher zu einer besseren Linearität führen. Der in 1 gezeigte Kraftmessbolzen weist eine symmetrische Gestalt auf. Zur Vereinfachung der Darstellung, wurde das Lasteinleitungselement, das das Lager bildet, nur auf einer Seite dargestellt. Die Stege 40', 40' im Mittelbereich des Kraftmessbolzens werden durch eine zwischen den Stegen liegende Aussparung 63 erzeugt. Die axial äußeren Begrenzungen der Stege 40' könnten auch mit den axial äußeren Begrenzungen des Lasteinleitungselements 30 zusammenfallen. Die Stege können aber auch durch eine weniger breite Aussparung 63 zwischen ihnen beabstandet sein. Bei einer Durchbiegung des Kraftmessbolzens 102 tritt eine Lastverlagerung auf, wie bei der Messachse 100 in der 7. Jedoch wird eine potentielle Lastverlagerung örtlich begrenzt. Mit anderen Worten tritt eine Lastverlagerung nicht über die ganze Breite des Lasteinleitungselements 30 auf, sondern nur über die Breite des Stegs 40'. Im Gegensatz dazu kann in 7 eine Lastverlagerung über die ganze Kontaktfläche 9 stattfinden, wobei die Breite der Kontaktfläche 9 gleich der Breite des Lasteinleitungselements bzw. Laufrads 2 ist. In 1 ist diese Lastverlagerung auf einen Bereich begrenzt, der durch die axiale Erstreckung des Steges 40' definiert ist.
2 zeigt einen Kraftmessbolzen 103 gemäß einer zweiten Ausführungsform, der zusätzlich zu den reduzierten Kontaktflächen 50 und 51 radiale Freistiche 60 und 61 aufweist. Dies führt zu einer weiteren Entkopplung von durch die Durchbiegung und Reibung verursachten Spannungen. Die Kontaktflächen der Stege können bei einer Durchbiegung des Kraftmessbolzens entsprechend mitwandern, da die Stege durch die Einstiche bzw. Freistiche 60, 61 flexibel sind.
Aufgrund der elastischen Nachgiebigkeit der umlaufenden Stege 50 und 51 in axialer Richtung können Spannungen durch eine Eigenverformung der Stege in axialer Richtung abgebaut werden. Eine weitere Reduzierung der Reibungshysterese ist die Folge. Je größer der Unterschied im Durchmesser zwischen den Stegen und den Aussparungen ist, desto größer ist der Effekt einer Kanalisierung der Lastübertragungspfade A, B, C, D. Eine zunehmende Kanalisierung (A/B → C → D) resultiert in einem weiteren Reduzieren der Nichtlinearität. Erfindungsgemäß kann sich die in 2 gezeigte Aussparung zwischen den Stegen 50 und 50 aus mehreren einzelnen Aussparungen 60, 62, 60 zusammensetzen, die verschieden tief sein können.
3 zeigt den Kraftmessbolzen 103 aus 2, wobei ein Detail in einem vergrößerten Maßstab dargestellt ist. Die Zeichnung zeigt eine Anordnung von Aussparung 62, Freistich 60 und Steg 50. Die Anordnung ist symmetrisch. Die Freistiche auf beiden Seiten des Stegs ermöglichen eine ausgleichende Bewegung des Stegs. Die Einschnitttiefe der Aussparung 62 ist als d1 und die Einschnitttiefe des Freischnitts 60 ist als d2 bezeichnet. Die Einschnitttiefe d2 ist bei diese Ausführungsform tiefer als die Einschnitttiefe d1 der Aussparung 62 (d2 > d1).
4 zeigt eine Anordnung, bei der über die Messachse 105 zusätzlich eine Hülse 70 geschoben ist. Die Hülse führt zu einer zusätzlichen Entkopplung der Lasteinleitungselemente 30, 31 und 32, wie vorangehend beschrieben ist. Weiterhin ist gezeigt, dass die zweiteilige Hülse aus den Teilen 75 und 76 besteht. Diese können an einem Punkt 73 zusammengesetzt oder verbunden sein. Eine Befestigung der Hülse gegen axiales Verrutschen kann umlaufend im Bereich 80 erfolgen, oder mittels Fixierung an einer Ausnehmung 82. Ein Anschlussstecker 90 verbindet die beiden Sensoren 7 und 8 mit einer Auswerteeinrichtung (nicht gezeigt). Die Sensoren können beispielsweise Dehnungsmessstreifen (DMS) oder integrale eingeschweißte Verformungskörper mit aufgesputterten Dünnfilmwiderständen zur Erfassung von Verformungen sein. Ferner können Piezo- und/oder Glasfasersensoren oder andere bekannte Sensoren eingesetzt werden.
5 zeigt eine Hülse 70 in räumlicher Darstellung mit Öffnungen 71. Diese Öffnungen bzw. Schlitze sind in der Umfangsrichtung der Hülse ausgebildet. Dadurch werden die Lasteinleitungsbereiche entkoppelt. Aufgrund der Öffnungen bzw. Schlitze in der Hülse werden bei einer Durchbiegung des Kraftmessbolzens innerhalb der Hülse keine Zug/Druckspannungen erzeugt. Die Öffnungen können mit einem elastischen Dichtungsmittel abgedichtet sein, um ein Eindringen von Fremdstoffen zu verhindern. Vorzugsweise hat das hierzu verwendete Dichtungsmaterial einen deutlich geringeren Elastizitätsmodul als das Hülsenmaterial. Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das Hülsenmaterial einen geringeren Elastizitätsmodul als das Material des Kraftmessbolzens aufweist.
In den Figuren sind nur beispielhaft ein paar wenige Formen von Stegen, Aussparungen und Freistichen vorgestellt, die die Erfindung nicht begrenzen sollen. Andere Nut- oder Stegformen können die erfindungsgemäße Reduzierung der Nichtlinearität ebenfalls bewirken. Ferner wurden in den Ausführungsformen eine Lagerung der Achse bzw. des Kraftmessbolzens an den Endabschnitten und eine Lasteinleitung an dem Mittelabschnitt gezeigt. Jedoch ist es ebenfalls möglich, dass eine Lagerung an dem Mittelabschnitt und eine Lasteinleitung an einem und/oder beiden Endabschnitten vorgesehen sind.
Ein erfindungsgemäßer Kraftmessbolzen ist in seinem Mittelabschnitt und/oder an seinen beiden Endabschnitten mit Querkräften zur Biegung beaufschlagbar und weist eine Messeinrichtung zur Erfassung der zu messenden Querkraft aus der Verformung des Kraftmessbolzens auf. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist mindestens ein von einem zugeordneten Lasteinleitungselement überdeckter Mittel- oder Endabschnitt des Kraftmessbolzens von einer oder mehreren umlaufenden Aussparungen in zwei oder mehrere umlaufende Lastaufnahmestege unterteilt. Durch eine Kanalisierung der Lastübertragungspfade durch die Stege und Nuten werden nachteilige Spannungsverlagerungen räumlich begrenzt. Dadurch können störende Einflüsse auf einen von dem Kraftmessbolzen gemessenen Wert reduziert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 20300940 U [0005]
- DE 20300942 U [0006]

Claims

Kraftmessbolzen, der in seinem Mittelabschnitt und/oder an seinen beiden Endabschnitten mit Querkräften zur Biegung beaufschlagbar ist und eine Messeinrichtung (7, 8) zur Erfassung der zu messenden Querkraft aus der Verformung des Kraftmessbolzens (102; 103; 105) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein von einem zugeordneten Lasteinleitungselement (2, 4, 5; 20, 21; 30, 31, 32) überdeckter Mittel- oder Endabschnitt des Kraftmessbolzens von einer oder mehreren umlaufenden Aussparungen (60, 61, 62, 63) in zwei oder mehrere umlaufende Lastaufnahmestege (40', 50) unterteilt ist.
Kraftmessbolzen nach Anspruch 1, wobei die umlaufenden Aussparungen (60, 61, 62, 63) einen U-förmigen oder V-förmigen Querschnitt aufweisen.
Kraftmessbolzen nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Lastaufnahmestege (40', 50) im Querschnitt einen stetigen oder diskreten Verlauf aufweisen.
Kraftmessbolzen nach Anspruch 1 oder 3, wobei der Mittelabschnitt mindestens ein Viertel einer gesamten Länge des Kraftmessbolzens 102; 103; 105) beträgt.
Kraftmessbolzen nach Anspruch 1 oder 4, wobei der Mittelabschnitt höchstens drei Viertel einer gesamten Länge des Kraftmessbolzens (102; 103; 105) beträgt.
Kraftmessbolzen nach Anspruch 1 oder 5, wobei das Verhältnis zwischen einer Umfangsfläche der Lastaufnahmestege (40', 40''; 50, 51) und einer von einem zugeordneten Lasteinleitungselement (30, 31, 32) überdeckten Umfangsfläche in einem Bereich von 1:2 bis 1:10 vorzugsweise in einem Bereich von 1:2 bis 1:4 liegt.
Kraftmessbolzen nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zwischen dem Kraftmessbolzen (102; 103; 105) und den Lasteinleitungselementen (2, 4, 5; 20, 21; 30, 31, 32) eine Hülse (70) vorgesehen ist.
Kraftmessbolzen nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hülse (70) an ihrer Umfangsfläche mit Öffnungen (71, 82) versehen ist.
Kraftmessbolzen nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hülse (70) einstückig oder mehrteilig ausgeführt ist.
Kraftmessbolzen nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hülse in offenen Bereichen mit einem elastischen Dichtungsmaterial abgedichtet ist.
Kraftmessbolzen nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Messeinrichtung (7, 8) mindestens einen Sensor aufweist.
Kraftmessbolzen nach Anspruch 11, wobei der Sensor ein Dünnfilmimplantat ist.
Kraftmessbolzen nach Anspruch 11, wobei der Sensor ein Piezosensor ist.
Kraftmessbolzen nach Anspruch 11, wobei der Sensor ein Glasfasersensor ist.
Kraftmessbolzen nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei der mindestens eine Sensor einer Auswerteeinrichtung zugeordnet ist, die eine asymmetrische Belastung auf dem Kraftmessbolzen (102; 103; 105) oder eine schwankende Belastungsamplitude in Verbindung mit Grenzwerten auswertet und dazu gesonderte Signale ausgibt.
Kraftmessbolzen nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Messeinrichtung die Messwerte drahtlos überträgt.
Kraftmessbolzen nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinrichtung bezüglich Langzeitverhalten in unbelasteten Ruhezuständen oder definierten Lastzuständen Nullpunktverschiebungen oder Abweichungsfehler auswertet, und bei Überschreiten vorgegebener Grenzwerte ein Signal ausgegeben kann.
Kraftmessbolzen nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Auswerteeinrichtung zwei separate Messeinrichtungen zur Erhöhung der Ausfallsicherheit aufweist.
Kraftmessbolzen nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Messeinrichtung ein Temperaturfühler zugeordnet ist, um Temperatureinflüsse zu kompensieren.
Kraftmessbolzen nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die umlaufenden Lastaufnahmestege (50, 51) von Freistichen (60, 61) benachbart sind.
Kraftmessbolzen nach Anspruch 20, wobei die Freistiche (60, 61) eine größere Einschnitttiefe als die umlaufenden Aussparungen (62) aufweisen.