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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schäkelbaugruppe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Eine gattungsgemäße Schäkelbaugruppe ist aus der
US 6 774 320 B2 bekannt. Die Schäkelbaugruppe weist eine Messeinrichtung auf, um eine aufgenommene Last zu erfassen, indem eine Dehnung eines Schäkelkörpers durch einen Dehnungssensor gemessen wird.
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Das Dokument
US 2007/0056386 A1 schlägt eine Kette vor, bei der ein Dehnungssensor in einer Ausnehmung aufgenommen ist.
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Die
JP 2009-52 977 A beschreibt einen Schäkel, bei dem ein Lastsensor in den Schäkelbolzen integriert ist.
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US 2010/0162824 A1 beschreibt einen kapazitiven Dehnungssensor.
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Aus der
DE 25 18 548 A1 ist ein Schäkel mit einer Messvorrichtung bekannt, die in einem Schäkelbolzen aufgenommen ist.
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Schäkelbaugruppen sind Elemente, die verwendet werden, um Ketten, Gurte oder Seile in verschiedenen Lastanwendungen miteinander zu verbinden. Typischerweise hat eine Schäkelbaugruppe oder ein Schäkel einen Satz Schäkelarme, die an einem Ende miteinander durch einen Brückenabschnitt verbunden sind, so dass ein im Wesentlichen U-förmiger Schäkelkörper erhalten wird, der an dem dem Brückenabschnitt gegenüberliegenden Ende offen ist. Dieser Schäkelkörper kann mit einem Schäkelbolzen verschlossen werden, der typischerweise in Öffnungen in den Schäkelarmen aufgenommen ist. Sowohl eine der Öffnungen als auch ein Ende des Schäkelbolzens kann mit einem Gewinde versehen sein, um den Schäkelbolzen in seiner Position zu halten, wenn er in den Schäkelkörper eingeschraubt ist.
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Schäkel werden in Situationen verwendet, in denen große Lasten oder Zugkräfte auf Seile, Ketten etc. aufgebracht werden. Aus Sicherheitsgründen ist es von gro-ßem Vorteil, wenn die Schäkelbaugruppe mit einer Lastmessfunktion ausgerüstet ist, um die aufgebrachten Lasten zu messen, und um die Zugkraftaufbringung zu unterbrechen, wenn die auf die Schäkelbaugruppe aufgebrachten Kräfte eine Maximalbelastung übersteigen, die als ein Sicherheitswert festgelegt wurde.
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Eine bekannte Schäkelbaugruppe (ein Standardprodukt) ist mit einem Dehnungsmessstreifen versehen, der an dem Schäkelkörper an Abschnitten angebracht ist, die die größte Biegedeformation erfahren, wenn die Last aufgebracht wird. Die auf die Schäkelbaugruppe aufgebrachte Last kann aus den Signalen des Dehnungsmessstreifens abgeleitet werden. In der Praxis wird der Dehnungsmessstreifen an der Außenfläche des Schäkelkörpers angebracht. Eine Kunststoffabdeckung ist vorgesehen, um den Dehnungsmessstreifen vor den Umgebungsbedingungen und Stößen zu schützen.
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Die Erfinder haben festgestellt, dass mit den Standardteilen die Messgenauigkeit der auf die Schäkelbaugruppe aufgebrachten Kräfte schlechter ist als erforderlich. Zudem besteht bei der bekannten Schäkelbaugruppe das Problem, dass der Dehnungsmessstreifen leicht beschädigt werden kann, was einen Austausch der Schäkelbaugruppe erforderlich macht.
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Wenn Standardschäkelbaugruppen in der oben beschriebenen Weise verwendet werden, kann ein aufwendiges Kalibrieren für jede einzelne mit einem Dehnungsmessstreifen versehene Schäkelbaugruppe erforderlich sein. Geringe Relativlageänderungen der Teile, die während der normalen Verwendung des Schäkels auftreten können, können einen beachtlichen Einfluss auf die Messkurve des Dehnungsmessstreifens über die aufgebrachte Last haben. Ferner ist der Standardschäkel üblicherweise ein geschmiedetes Produkt, bei dem die Abmessungen nicht so sehr genau sind, was ebenfalls die Messgenauigkeit beim Messen der aufgebrachten Last beeinträchtigt.
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Es wurde ferner gefunden, dass die Anordnung des Dehnungsmessstreifens an den genannten Positionen der bekannten Schäkelbaugruppe durch die Aufbringungsrichtung der Last beeinflusst wird, weil eine schiefe Zugkraftrichtung lokal zusätzliche oder verminderte Verformungen an dem Schäkelkörper hervorrufen kann, wo der Dehnungsmessstreifen angeordnet ist.
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Es wurde ferner festgestellt, dass die Abmessungsgenauigkeit einen deutlichen Einfluss auf die Messkurve des Lastmesselements in Antwort auf eine auf den Schäkel aufgebrachte Last hat; insbesondere, wenn Schmiede- oder Gesenkschmiedefertigungsverfahren verwendet werden.
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Angesichts der obigen Ausführungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schäkelbaugruppe vorzuschlagen, die auf vorteilhafte Weise die Messgenauigkeit gemessener Lasten verbessert und im Betrieb robust ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Schäkelbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Schäkelbaugruppe umfasst einen Schäkelkörper, der zwei Schäkelarme hat, die sich von einem Brückenabschnitt erstrecken, der an den beiden Schäkelarmen befestigt ist und die beiden Schäkelarme miteinander verbindet, einen Schäkelbolzen, der in die Schäkelarme eingesetzt werden kann und die beiden Schäkelarme in montiertem Zustand miteinander verbindet, ein Dehnungserfassungselement, um eine Schäkellast zu erfassen, die auf die Schäkelbaugruppe wirkt, wobei die Schäkelbaugruppe dadurch gekennzeichnet, dass die Schäkelbaugruppe mindestens eine Aussparung aufweist, die in den Schäkelarmen und/oder in dem Schäkelbolzen ausgebildet ist, wobei das Dehnungserfassungselement in der Aussparung aufgenommen und fest an einem Boden oder einer Wand der Aussparung angebracht ist, wobei die Aussparung ein Loch ist, das durch den Schäkelarm oder durch den Schäkelbolzen geht, und wobei das Dehnungsmessungselement eine Metallplatte aufweist, die Dehnungssensoren aufweist und einen Umriss in der Form des Lochs hat und mit der Wand des Lochs verschweißt ist, um das Loch zu verschließen.
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Das Dehnungserfassungselement ist in der Aussparung aufgenommen und darin befestigt. Dies hat viele Vorteile. Beispielsweise kann das Dehnungserfassungselement sicher vor Umgebungsbedingungen und Beschädigungen geschützt werden. Zudem wird, indem nicht nur die Position der Aussparung an dem Schäkelarm und/oder dem Schäkelbolzen, sondern auch die Position des Dehnungserfassungselements innerhalb der Aussparung gesteuert wird, die Messgenauigkeit verbessert.
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Vorzugsweise sind zwei Aussparungen in der Schäkelbaugruppe vorgesehen. In diesem Fall ist jeweils eine der Aussparungen an jeweils einem der Schäkelarme vorgesehen. Alternativ können die beiden Aussparungen in dem Schäkelbolzen vorgesehen sein. Indem die Gleichartigkeit der Antwort der Dehnungserfassungselemente infolge der Gleichartigkeit der Form der beiden Schäkelarme verwendet wird, kann das Messergebnis als Summe bzw. als Mittelwert erhalten werden. Wenn analog der Schäkelbolzen mit zwei Dehnungserfassungselementen in zwei Aussparungen ausgerüstet ist, kann ein Summierschaltkreis auf einfache Weise aufgebaut sein. Zudem kann in den obigen Anordnungen Redundanz der Sensorik erreicht werden.
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Vorzugsweise ist die Aussparung ein Loch, das teilweise oder vollständig durch den Schäkelarm geht oder teilweise oder vollständig durch den Schäkelbolzen geht. Das Dehnungserfassungselement, beispielsweise ein Dehnungsmessstreifen, ist an der Wand oder dem Boden der Aussparung angebracht. Das Loch oder die Aussparung kann durch Bohren oder andere spanabhebende Verfahren erzeugt werden, aber es kann auch während des Wachsausschmelzgießens der Schäkelbaugruppenteile gebildet werden.
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Erfindungsgemäß ist das Dehnungserfassungselement eine Metallplatte, die Dehnungssensoren trägt und einen Umriss hat, der mit der Innenform des Lochs übereinstimmt. Die Metallplatte kann an die Innenoberfläche oder Wand des Lochs geschweißt werden, um das Loch zu verschließen. Diese Art von Dehnungserfassungselement produziert genaue Daten und die Schweißnaht ist zuverlässig, einfach und verschlechtert sich auch nicht mit der Zeit.
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Vorzugsweise sind die Dehnungssensoren auf der Metallplatte durch Sputtern gebildet und können durch undurchlässige Materialien einschließlich Glas oder Plastik abgedeckt sein, um vor Umgebungsfaktoren, wie beispielsweise korrosiven Bedingungen durch Seewasser oder dergleichen zu schützen.
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Um die Genauigkeit der gemessenen Last zu verbessern, kann das Dehnungserfassungselement oder die Schäkelbaugruppe eine Temperaturerfassungseinrichtung zum Messen der Umgebungstemperatur aufweisen, die verwendet werden kann, die gemessene Schäkelbelastung unter Berücksichtigung von Änderungen der Umgebungstemperaturen oder der inneren Temperatur zu kompensieren.
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Üblicherweise wird die Dehnung gemessen, indem Veränderungen des elektrischen Widerstands von Widerständen gemessen werden, die in einer Wheatstoneschen Brücke verschaltet sind und der Ausgang der Dehnungsmessungswiderstände ist genauer, wenn der Temperatureinfluss auf die Werte der Widerstände berücksichtigt wird, d. h. es wird eine Temperaturkompensation ausgeführt.
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Es können ein oder mehrere zusätzliche Dehnungserfassungselemente in der Aussparung vorgesehen werden, um Redundanz im Falle des Ausfalls eines oder mehrerer Dehnungserfassungselement(e) zu schaffen.
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Bei dem Schäkelkörper kann die Aussparung kreisförmig sein oder die Aussparung kann ein kreisförmiges Loch sein, das mit einer länglichen Verlängerung in Form eines Schlitzes versehen ist, der sich zum Brückenabschnitt des Schäkels erstreckt. Bei dem Schäkelbolzen kann die Aussparung mit einem Kanal verbunden sein, welcher sich entlang einer Hauptachsenrichtung des Schäkelbolzens erstreckt, beispielsweise in der Form eines sich axial erstreckenden Lochs oder einer Bohrung.
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Vorzugsweise kann das Deformationsverhalten oder die Steifigkeit des Schäkelkörpers dadurch beeinflusst oder gesteuert werden, dass die Form der Aussparung gestreckt oder gestaucht wird. Zudem kann die Verdrahtung oder Verkabelung für das Dehnungserfassungselement in dem Schlitz angeordnet werden, der sich zu dem Brückenabschnitt erstreckt und kann in ein elastisches Material, wie beispielsweise synthetischen Gummi oder dergleichen Material, eingebettet oder damit fixiert werden. Auf diese Weise kann die Verdrahtung gut gegen Beschädigung geschützt werden. Falls die Aussparung in dem Schäkelbolzen ausgebildet ist, kann der Kanal angepasst sein, das Verformungsverhalten des Schäkelbolzens zu steuern und kann - wenn gewünscht - die Verdrahtung des Dehnungserfassungselements auf gut geschützte Weise aufnehmen und halten.
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Vorzugsweise erstreckt sich die Verkabelung zwischen dem Dehnungserfassungselement und einer Auswerteeinheit oder einem elektrischen Schaltkreis zum Verstärken oder Umwandeln der relativ niedrigen Signalpegel, die von dem Dehnungserfassungselement erzeugt werden, auf einen höheren Pegel, oder in einen anderen Typ von Signal aus den elektrischen Signalen des Dehnungserfassungselements, welches für die auf den Schäkel wirkende Last repräsentativ ist.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel haben die Schäkelarme eine rechteckige Querschnittsform und die Berechnung der Lastwerte aus der Dehnung, die von den Dehnungserfassungselementen gemessen wird, ist infolge dieser vereinfachten Geometrie weniger komplex. Der Schäkelbolzen hat vorzugsweise eine zylindrische Form. Wenn das Dehnungserfassungselement in dem Schäkelbolzen angeordnet ist, ist die Schäkelbaugruppe vorzugsweise mit einer Einrichtung zum Führen und Halten des Schäkelbolzens in einer definierten Drehstellung bezüglich des Schäkelkörpers versehen, wenn der Schäkel geschlossen ist. Auf diese Weise wird eine versehentliche Belastung des Schäkelbolzens in einem Bereich vermieden, in dem die Sensoraussparung angeordnet ist. Alternativ kann ein zusätzliches Lastverteilungselement (grundsätzlich in der Form einer Rolle) über den Schäkelbolzen geschoben werden, um die Last auf den Schäkelbolzen zu verteilen und unerwünschte Belastungsbedingungen zu vermeiden, die beispielsweise auftreten können, wenn die Last nicht zwischen den Schäkelarmen zentriert ist.
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Vorzugsweise umfasst die Schäkelbaugruppe ein Gehäuse zur Aufnahme elektrischer Verbinder und/oder einer Auswerteeinheit oder eines Verstärkerschaltkreises, das an dem Schäkelkörper oder den Schäkelbolzen vorgesehen sein kann. Das Gehäuse kann an dem Brückenabschnitt und/oder an mindestens einem der Schäkelarme vorgesehen und separat oder wahlweise auch einstückig mit dem Schäkelkörper ausgebildet sein. Das Gehäuse kann an einem axialen Endabschnitt des Schäkelbolzens vorgesehen sein, und vorzugsweise sind elektrische Verbinder für einen Steckkontakt vorgesehen, der durch axiales oder senkrechtes Einstecken von Kontaktsteckern hergestellt wird. Vorzugsweise kann die elektrische Verbindung mit der Auswerteeinheit oder dem Verstärkerschaltkreis aktiv den ordnungsgemäßen Zusammenbau anzeigen, in dem ein Rückkopplungselement für den Bolzen verwendet wird. Das Rückkopplungselement kombiniert einen elektrischen Verbinder und ein Befestigungs- oder Sicherungselement, um sicherzustellen, dass der Bolzen ordnungsgemäß eingesetzt wurde. In einer solchen Anordnung enthält die Überwachung der Last dann die Information, ob der Bolzen gesichert ist oder nicht, wenn das Rückkopplungselement ordnungsgemäß angebracht ist.
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Vorzugsweise ist oder sind in dem Gehäuse mindestens eines von oder mehrere von den folgenden Elementen aufgenommen: eine Auswerteeinheit oder Verstärkerschaltkreise zum Umwandeln oder Verstärken der Dehnungserfassungselementsignale, Verbindungsmittel zur Verbindung der Auswerteeinheit oder Verstärkerschaltkreise mit externen Kabeln oder Anzeigeeinrichtungen, eine drahtlose Übertragungseinrichtung zur Übertragung von Dehnungserfassungselementsignalen und/oder Signalen von der Auswerteeinheit zu einem externen Transmitter, und Aufzeichnungsmittel zum Aufzeichnen von Lastwerten und/oder Lastzeitspannen. Die Verbindungsmittel können eine Hälfte oder Seite einer vorzugsweise wasserdichten elektrischen Stecker-/Kupplungsverbindung sein, die mit einer entsprechenden anderen Seite einer elektrischen Stecker-/Kupplungsverbindung eines elektrischen Kabels, wie beispielsweise eines Spiralkabels, zu verbinden ist.
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Vorzugsweise wird der Schäkelkörper durch ein Wachsausschmelzverfahren erzeugt, das rostfreien Stahl verwendet. Der rostfreie Stahl kann vom 17-4 Typ oder anderem geeigneten Material sein. In diesem Wachsausschmelzverfahren werden ein oder mehrere Modelle des Schäkels beispielsweise durch Wachsgießen oder dergleichen geformt. Diese Wachsmodelle werden mit einer Keramik- und/oder Sandabdeckung umhüllt. Das Keramik/Sandmaterial wird gebrannt, um die Gießform zu erzeugen (das Wachsmaterial wurde während des Brennschritts entfernt, so dass das Formnest innerhalb der Gießform dem in die Form gegossenen Stahl die gewünschte Form gibt). Nach dem Gießen und entsprechendem Abkühlen des geschmolzenen Stahls wird die Gießform zerbrochen, um den Schäkel zu entnehmen. Es können einer oder mehrere Schritte wie Tempern, Sandstrahlen, Schleifen etc. vorgesehen sein. Das Wachsausschmelzverfahren ist ein sehr genaues Herstellungsverfahren, das eine zuverlässige, wiederholte Erzeugung metallischer Teile mit komplexen Formen erlaubt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
- 1 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer Schäkelbaugruppe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 2 zeigt eine Schnittansicht des Ausführungsbeispiels der Schäkelbaugruppe gemäß 1, wenn der Schäkelbolzen in montiertem Zustand ist;
- 3 zeigt eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel der Schäkelbaugruppe von 2;
- 4 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer Schäkelbaugruppe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 5 zeigt eine Schnittansicht des Ausführungsbeispiels der Schäkelbaugruppe von 4, wobei der Schäkelbolzen in montiertem Zustand ist; und
- 6 zeigt eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel der Schäkelbaugruppe von 4.
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Das erste Ausführungsbeispiel einer Schäkelbaugruppe in der Dehnungserfassungselemente in den Schäkelarmen vorgesehen sind, ist in 1 bis 3 gezeigt. Gemäß 1 hat der Schäkelkörper 1 Schäkelarme 2 und 3 und einen Brückenabschnitt 5, der die Schäkelarme 2, 3 steif verbindet. Jeder Schäkelarm 2, 3 hat eine darin ausgebildete Aussparung 8, die eine Höhlung bildet, um ein oder mehrere Dehnungserfassungselemente (nicht gezeigt) aufzunehmen, und hat ferner ein Loch 13 zur Aufnahme eines Schäkelbolzens 4. In dem Schäkelarm 3 ist ein Schlitz 7 gezeigt, der sich von der Aussparung 8 in Richtung des Brückenabschnitts 5 des Schäkelkörpers 1 erstreckt.
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Der Brückenabschnitt 5 hat eine Verminderung seines Außendurchmessers in seinem mittleren Abschnitt, so dass ein Ring, eine Kausch oder ein Kettenglied in eine lasttragende Position geführt wird, wenn Last auf die Schäkelbaugruppe aufgebracht wird. Der Brückenabschnitt kann auch so beschrieben werden, dass er die Form einer Spule hat, welche durch zwei Kegelabschnitte gebildet ist, die miteinander an ihrer Spitze fest verbunden sind. Auf diese Weise wird eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Nut 51 um den Brückenabschnitt ausgebildet. Es ist anzumerken, dass die Nut gerundet oder sanft geformt sein kann. Im vorliegenden Fall ist die lasttragende Position in der Mitte zwischen den beiden Schäkelarmen, um eine symmetrische Lastverteilung auf die Schäkelarme 2, 3 zu erreichen.
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Der Schäkelkörper 1 trägt ferner ein Gehäuse 9 in der Nähe des Brückenabschnitts 5, wobei sich von dem Gehäuse 9 ein Verbindungsabschnitt 6 für eine elektrische Verbindung seitlich von dem Gehäuse 9 weg erstreckt. Das Gehäuse 9 hat eine Zylinderform und passt zur Außenform des Brückenabschnitts 9 auf der Seite des Arms 3. Auf diese Weise wird vermieden, dass sich das Gehäuse 9 von dem Schäkel in seiner Längsrichtung, d. h. in der lasttragenden Richtung, erstreckt, wenn er verwendet wird. Somit wird ein gewisser Schutz des Gehäuses 9 bezüglich Stößen oder Schlägen erreicht, die in Schäkellängsrichtung auftreten.
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2 zeigt eine Schnittansicht der Schäkelbaugruppe von 1. Die gleichen Bezugszeichen bezeichnen dieselben Elemente. Wie zusätzlich zu der Darstellung in 1 zu erkennen ist, sind in den Aussparungen 8 in jedem der Schäkelarme 2, 3 Dehnungserfassungselemente 10, 11 vorgesehen. Diese Dehnungserfassungselemente 10, 11 sind auf einem plattenförmigen Abschnitt angeordnet, der die Aussparung mit einer dünnen Platte oder einem Blechplättchen verschließt, so dass die Aussparungen geschlossen sind und kein Durchgangsloch bilden, das den entsprechenden Schäkelarm 2, 3 durchdringt. Die plattenförmigen Abschnitte können auch ein Teil des Dehnungserfassungselements zur Montage in einem Durchgangsloch in dem Arm sein. In diesem Fall ist die dünne Platte mit Sensoraufbauten (Muster von Widerständen) versehen, die auf der dünnen Platte beispielsweise durch Sputtern ausgebildet sind. Solche vorfabrizierten Dehnungserfassungselemente können dann in die Aussparungen geschweißt werden, wobei eine Umfangsschweißnaht (nicht gezeigt in 2) das entsprechende Dehnungserfassungselement dauerhaft und sicher in einem definierten Kraft/Verformungsübertragungskontakt mit dem Schäkelarm hält. In den Dehnungserfassungselementen schützt eine Glas- oder Plastikabdeckung (nicht gezeigt) die vorzugsweise auf die Platte aufgesputterten Widerstände.
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Bezugszeichen 7 bezeichnet einen Schlitz in dem jeweiligen Schäkelarm. Jede Aussparung 8 ist mit einem zugeordneten Schlitz 7 verbunden. Die Schlitze sind mit einem Kanal 12 verbunden, welcher als Durchgangsloch ausgebildet ist, das durch den Brückenabschnitt 5 des Schäkelkörpers 1 hindurchgeht. Der Kanal 12 öffnet zur Innenseite des Gehäuses 9. Innerhalb des Gehäuses 9 befindet sich ein Verstärkerschaltkreis 14, der lediglich schematisch als Leiterplatte mit elektronischen Teilen darauf dargestellt ist. Eine Verkabelung (nicht gezeigt), die die einzelnen Dehnungserfassungselemente 11 und 12 mit einer Auswerteeinheit verbindet, ist in den Schlitzen 7 angeordnet, die in den Seitenflächen der Schäkelarme 2, 3 ausgebildet sind. Der Schlitz 7 des Schäkelarms 2 (linker Arm in 2) ist mit dem Kanal 12 verbunden. Die Verkabelung (nicht gezeigt), die das Dehnungserfassungselement 11 mit dem Verstärkerschaltkreis 14 verbindet, ist durch den Kanal geführt. Die Verkabelung (nicht gezeigt) des Dehnungserfassungselements 10 ist in das Gehäuse 9 unter Verwendung des Schlitzes 7 geführt, der zur Innenseite des Gehäuses 9 öffnet.
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Der Verstärkerschaltkreis 14 ist elektrisch mit einem Verbindungsabschnitt 6 verbunden, der eine elektrische Steckerverbindung durch geeignete Verbindungsmittel ermöglicht, um Signale, die für die gemessene Dehnung oder die berechnete Last repräsentativ sind, nach außen abzugeben. Der Verbindungsabschnitt 6 dient auch beispielsweise der Stromversorgung des Verstärkerschaltkreises oder der Kalibrierung des Verstärkerschaltkreises.
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Am unteren Ende der 2 ist der Schäkelbolzen 4 gezeigt, welcher in die beiden Schäkelarme 2 und 3 eingesetzt ist und diese in Löchern 13 passiert, die in den Armen ausgebildet sind. Der Schäkelbolzen 4 hat einen Kopfabschnitt 41, der einen Durchmesser hat, der größer ist als der Durchmesser der Löcher 13, hat einen Verriegelungsabschnitt 43 an dem Ende des Schäkelbolzens 4, das dem Kopfabschnitt 41 abgewandt ist, und hat einen Lastabschnitt 42, der sich zwischen dem Kopfabschnitt 41 und dem Verriegelungsabschnitt 43 erstreckt und an dem ein Ring, eine Kausch oder ein Kettenglied aufgenommen ist. Der Verriegelungsabschnitt 43 ist als Durchgangsloch dargestellt, das sich quer (die Längsachse des zylindrischen Bolzens kreuzend) durch den Schäkelbolzen 4 erstreckt. In dieses Loch kann ein Splint oder ein ähnliches Sicherungselement (nicht gezeigt) eingeführt werden, um den Schäkelbolzen in seiner Position zu sichern. Es ist anzumerken, dass diese Lösung es gestattet, den Schäkelbolzen von jeder Seite einzuführen. Alternativ oder zusätzlich (nicht gezeigt) hat der Verriegelungsabschnitt des Schäkelbolzens typischerweise einen Gewindeabschnitt, welcher mit einem Gewinde in einem der Löcher 13 zusammenwirkt, um den Schäkelbolzen 4 in seiner Betriebsposition zu fixieren. Ein Splint kann zusätzlich verwendet werden.
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Schließlich zeigt 3 den Schäkel in einer Draufsicht. Es ist zu erkennen, dass das Gehäuse 9 bündig mit dem angrenzenden Brückenabschnitt 5 der Schäkelbaugruppe ausgeführt ist. Dies dient nicht nur einem verbesserten Aussehen oder einer kompakten Gestalt. So werden zudem überflüssige Vorsprünge, die aus dem Umriss des Schäkels herausragen vermieden, so dass es weniger wahrscheinlich ist, dass sich der Schäkel verheddert, beispielsweise in Hebezeug oder Zuggeschirr.
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4 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer Schäkelbaugruppe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Es ist anzumerken, dass die gleichen Bezugszeichen für die Elemente verwendet werden, die funktional dasselbe sind, wie die entsprechenden Elemente, die zuvor unter Bezugnahme auf 1 bis 3 beschrieben wurden. Folglich gilt die Beschreibung dieser Elemente hier in analoger Weise.
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Die Schäkelbaugruppe von 4 hat einen Schäkelkörper 1 mit zwei Schäkelarmen 2 und 3, die an ihrem einen Ende steif miteinander durch einen Brückenabschnitt 5 verbunden sind. Der Brückenabschnitt 5 hat einen reduzierten Durchmesserabschnitt 51 zum Führen eines Lastaufbringungselements, wie einem Ring, einer Kausch, einem Kettenglied oder dergleichen, in eine zentrale Position an dem Brückenabschnitt 5. An dem dem Brückenabschnitt abgewandten Ende sind Aufnahmelöcher 13 ausgebildet, wobei die Löcher ausgelegt sind, einen Schäkelbolzen 4 auf lasttragende Weise aufzunehmen. Die Schäkelarme 2, 3 haben einen rechteckigen Querschnitt, aber besonders hier in diesem Ausführungsbeispiel kann jede andere Form verwendet werden, weil die Lastmessung durch Signale erfolgt, die in dem Schäkelbolzen 4 erhalten werden, wie später zu erläutern ist.
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Der Schäkelbolzen 4 ist ein Lastmessbolzen, der Aussparungen 8 zur Aufnahme von Dehnungserfassungselementen (nicht gezeigt) darin aufweist. Ein Gehäuse 9 ist an einem Kopfabschnitt 41 des Schäkelbolzens 4 vorgesehen und ein Verstärkerschaltkreis (nicht gezeigt) ist in dem Gehäuse 9 aufgenommen. Das Gehäuse 9 hat Vorsprünge 91, die sich von dem Gehäuse 9 in einer Richtung entsprechend der Erstreckungsrichtung des Schäkelbolzens 4 erstrecken. Mit anderen Worten, die Vorsprünge 91 und der Schäkelbolzen 4 erstrecken sich von dem Gehäuse 9, wobei ihre Längsachsen zueinander parallel und relativ zueinander versetzt sind. Die Vorsprünge 91 begrenzen einen Spalt oder Raum zwischen sich, wobei die Breite des Spalts etwas breiter ist als die Dicke des Schäkelarms 3 an einem Abschnitt, wo der Arm zwischen den Vorsprüngen 91 angeordnet ist, wenn der Schäkelbolzen 4 in seiner verriegelten Stellung ist. Durch den Eingriff zwischen den Vorsprüngen 91 und dem Schäkelarm 3 ist die Drehung des Schäkelbolzens 4 um seine Längsachse verhindert.
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4 zeigt ferner eine Mutter 44 vorzugsweise eine Kronenmutter, die angepasst ist, auf den Schäkelbolzen 4 geschraubt zu werden, wenn dieser in die Löcher 13 eingesetzt ist und den Schäkel verschließt. Ein geeigneter Gewindeabschnitt (siehe 5) ist an dem verriegelungsabschnittsseitigen Ende des Schäkelbolzens 4 ausgebildet. Ein Verriegelungsabschnitt 43 ist ähnlich dem Schäkelbolzen des ersten Ausführungsbeispiels ausgebildet, durch den beispielsweise ein Splint (nicht gezeigt) geführt werden kann, um den Schäkelbolzen 4 an dem Schäkelkörper 1 zu sichern. Es kann auch eine Kombination von Gewinde und Splint verwendet werden.
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Bezugszeichen 70 bezeichnet ein Lastverteilungselement, welches grundsätzlich die Form einer Rolle oder einer Spule hat und in seiner Mitte ein Loch hat, durch das der Schäkelbolzen 4 geführt ist. Am Umfang des Schäkelbolzens 4 sind Wulste (ringförmige Vorsprünge) 48 ausgebildet, auf denen das Lastverteilungselement 70 im Betrieb ruht. Die Wulste und das Lastverteilungselement 70 wirken zusammen, um die Last auf Abschnitte des Schäkelbolzens 4 aufzubringen, an denen die Aussparungen 8 vorhanden sind. Folglich kann, unabhängig davon, welcher Typ und welche Größe eines Lasteinleitungselements (Ring, Kausch, Kettenglied, Seil oder dergleichen) mit dem Schäkel verwendet wird, eine definierte Belastung des Schäkelbolzens erreicht werden. Im Ergebnis wird eine reproduzierbare Lastmessung erhalten. Indem ferner der Axialabstand zwischen den einzelnen Wulsten 48 festgelegt wird, kann das Biegeverhalten und somit das Ansprechen des Schäkelbolzens gesteuert werden.
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5 zeigt eine Schnittansicht des Schäkels von 4 in zusammengebautem Zustand. Bezugszeichen 12 bezeichnet einen Kanal, der den Schäkelbolzen 4 in Axialrichtung durchdringt und sowohl in die Aussparungen 8 als auch in das Innere des Gehäuses 9 öffnet. Wenn der Schäkelbolzen 4 mit Dehnungserfassungselementen (nicht gezeigt) ausgerüstet ist, die in den Aussparungen 8 angeordnet sind, ist die Verkabelung der Dehnungserfassungselemente durch den Kanal 12 geführt, um die Dehnungserfassungselemente mit einem Verstärkerschaltkreis (nicht gezeigt) zu verbinden, der in dem Gehäuse 9 angeordnet ist. Hierbei ist zu bemerken, dass die Einzelheiten der Anordnung der Dehnungserfassungselemente in den Aussparungen 8, sowie die Einzelheiten der Anordnung und des Betriebs des Verstärkerschaltkreises hier die gleichen sind, wie sie für das erste Ausführungsbeispiel beschrieben wurden. Dieser Teil der obigen Beschreibung gilt hier sinngemäß.
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5 zeigt ferner einen elektrischen Verbindungsabschnitt 6 an dem eine elektrische Verbindung mittels beispielsweise Steckverbindern hergestellt werden kann, um den Verstärkerschaltkreis in dem Gehäuse 9 anzuschließen. Die elektrischen Verbindungen, sowie das Zusammenwirken des Verstärkerschaltkreises mit der externen Vorrichtung, sind die gleichen, wie sie in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel beschrieben wurden. Wie in 5 zu erkennen ist, ist einer der Vorsprünge 91 als hinter dem Schäkelarm 3 angeordnet gezeigt, während der andere Vorsprung 91 vor dem Schäkelarm 3 angeordnet ist (siehe 6). Auf diese Weise ist die Drehung des Gehäuses relativ zu dem Schäkelkörper 1 begrenzt, so dass die elektrische Verbindung mit dem Verbindungsabschnitt 6 gegen ungewolltes Verdrehen geschützt ist.
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In 6 ist eine Draufsicht der zusammengebauten Schäkelbaugruppe gezeigt. Wie aus dieser Zeichnung zu erkennen ist, ist die Form des Gehäuses 9 so gewählt, dass sie sich dem Schäkelkörper annähert und von dem sich die Vorsprünge 91 erstrecken, um einen der Schäkelarme zu ergreifen oder damit in Eingriff zu gelangen. Diese Gestaltung vermindert die Gefahr, dass sich der Schäkel mit beispielsweise Hebezeug verheddert.
