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Meßkörper Zusatz zur Patentanmeldung B 55624 IX b /42k (Auslegeschrift
1 135 204) In der Hauptanmeldung ist ein Meßkörper für Kraftmessungen bzw. Wägungen
beschrieben, enthaltend zwei auf seinem Umfang bezüglich einer senkrecht zur Körperachse
liegenden Ebene symmetrisch angeordnete elektrische Stromwicklungen, von denen beim
Ausüben eines axialen Druckes auf den Körper die eine gestaucht und die andere gereckt
wird. Dieser Meßkörper ist dadurch gekennzeichnet, daß er einen ringförmigen Auflageteil
enthält, der einseitig auf einer ebenen Fläche aufliegt. In dieser Weise ausgebildete
Meßkörper weisen den Vorteil auf, daß ihre Meßkurve sich einem idealen geradlinigen
Verlauf erheblich mehr nähert als bei allen anderen bekannten Meßkörpern dieser
Art.
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Versuche zeigten an, daß sich die Linearität der Meßkurve durch eine
besondere, den Gegenstand der Erfindung bildende Gestaltung des Meßkörpers noch
weiter verbessern läßt. Gemäß der Zusatzerfindung wird bei einem nach der Lehre
der Hauptanmeldung ausgebildeten Meßkörper der auf seiner Oberfläche die Meßwicklungen
tragende Teil durch mindestens einen Ring mit dem Profil eines Dreiecks gebildet,
dessen eine Spitze etwa im Krafteinleitungspunkt liegt und dessen dieser Spitze
gegenüberliegende Seite zu der die Meßwicklungen tragenden Oberfläche des Meßkörpers
gehört.
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Durch die erfindungsgemäße Ausführung wird erreicht, daß nur die
vom Krafteinleitungspunkt am weitesten entfernten Ringteile, die die größte Relativbewegung
gegenüber dem Krafteinleitungspunkt durchführen, maximalen Spannungen und damit
Dehnungen unterliegen. Damit gelangen die maximalen Dehnungen in den Bereich der
Meßwicklungen, so daß in diesen ein maximaler Meßeffekt erzielt wird.
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Weiterhin wird durch die erfindungsgemäße Ausführung erreicht, daß
bei optimalem Meßeffekt der dreieckförmige Querschnitt minimalen Spannungen unterworfen
ist, so daß bei Entlastung des Meßkörpers eine hysteresisfreie Rückverformung der
maximal gedehnten Spitzenbereiche erfolgt. Selbst für den Fall, daß gewisse plastische
Verformungen in den Spitzenzonen des Meßkörpers auftreten, werden diese durch die
elastischen Rückverformungen des wesentlich größeren inneren Körperbereiches mit
rückverformt und somit kompensiert.
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Das Profil des Dreiecks ist so gestaltet, daß sein Schwerpunkt genau
oder angenähert in einer senkrecht zur Körperachse liegenden Ebene mit dem Krafteinleitungspunkt
liegt. Dabei ist dieser Krafteinleitungspunkt derjenige Punkt des Meßkörperprofils,
an dem ein rohrförmiges Körperstück angesetzt ist, das an seiner Auflagestelle selbst
nach Möglichkeit keine Deformationen erfahren soll.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält der Meßkörper
zwei Ringe mit Dreiecksprofil, die bezüglich einer senkrecht zur Körperachse verlaufenden
Mittelebene symmetrisch angeordnet sind und an deren nach innen weisende Spitzen
je ein rohrförmiger Teil des Körpers angeschlossen ist, von denen der eine an seiner
Stirnseite die Lastauflagemittel trägt, während der andere an seiner Stirnseite
auf einer ebenen Grundfläche aufliegt. Dabei trägt zweckmäßig jede der zu den beiden
Dreiecksringen gehörenden Außenflächen mindestens je eine Meßwicklung sowie gegebenenfalls
außerdem eine Temperaturkompensationswicklung. Die beiden Ringteile mit Dreiecksprofil
sind miteinander zweckmäßig durch einen kurzen rohrförmigen Trägerteil verbunden.
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Vorzugsweise sind sowohl die Last- als auch die beiden Auflageflächen
als über die Meßwicklungsoberfläche radial hinausragende kreisförmige Abschlußscheiben
ausgebildet, deren Ränder miteinander durch einen rohrförmigen Gehäuseteil in Verbindung
stehen. Dieser rohrförmige Gehäuseteil kann minde-
stens an einem
seiner Stirnränder zur Abschlußscheibe einen kurzen Abstand aufweisen derart, daß
er als Überlastsicherung wirkt. Bei Meßkörpern, deren äußere Maße etwa in der Größenordnung
von '0 cm liegen, beträgt dieser Abstand zwischen dem Zylindergehäuse und der Abschlußplatte
einige Zehntel Millimeter.
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Die Erfindung wird durch die Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung
zeigt einen nach der Erfindung ausgebildeten Meßkörper im Üängsschnitt. Der eigentliche
Meßkörper ist mit 1 bezeichnet. Er ist von rotationssyrnmetrischer Form und enthält
nach seinen Enden zu je einen zylindrischen Teil 2 bzw. 3. Auf die Stirnränder dieser
Teile 2 und 3 wirkt die zu messende Last in Richtung zur Körperachse ein. Dabei
sind diese rohrförmigen Teile 2 und 3 hinsichtlich Länge, Durchmesser und Materialstärke
so bemessen, daß an der Auflagestelle weder eine Reckung noch eine Stauchung des
Materials stattfindet.
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Gemäß der Zusatzerfindung sind nun nach dem mittleren Teil des Körpers
zu an die beiden rohrförmigen Teile 2 und 3 zwei Ringe 4 und 5 von Dreiecksprofil
angeschlossen. Diese Profildreiecke liegen so, daß je eine ihrer Spitzen etwa im
Kraftangriffspunkt 6 bzw. 7 liegen, d. h. an der Stelle, an der die rohrförmigen
Teile 2 und 3 beim Aufsetzen einer Last ihre Kraft an die Teile 4 und 5 abgeben.
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Die Kraftangriffspunkte 6 und 7 und die Dreiecke 4 und 5 sind im
übrigen so gestaltet, daß die Schwerpunkte 4' bzw. 5' etwa auf einer Höhe mit den
Kraftangriffspunkten 6 und 7 liegen, d. h. in ein- und derselben senkrecht zur Körperachse
verlaufenden Ebene. Die Seite des Profildreiecks, die der im Kraftangriffspunkt
liegenden Dreieckspitze gegenüberliegt, gehört zur Außenfläche des Meßkörpers, die
die Meßwicklungen trägt. Diese Meßwicklungen sind für den Dreiecksring 4 mit 8 und
9, für den Dreiecksring 5 mit 10 und 11 bezeichnet. Dabei liegen die Wicklungen
8 und 10 bezüglich einer senkrecht zur Körperachse verlaufenden Mittelebene symmetrisch
möglichst in Nähe der einander abgewandten Proflldreiecksspitzen, während die Wicklungen
9 und 11 in unmittelbarer Nähe dieser Mittelebene angeordnet sind. Bei Last auflage
werden somit die Wicklungen 8 und 10 gestaucht, die Wicklungen 9 und 11 gereckt.
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Auf jeder der beiden Außenflächen, die die Meßwicklungen tragen,
kann auch noch eine weitere Wicklung vorgesehen sein, die mit 12 bzw. 13 bezeichnet
ist und in an sich bekannter Weise zur Kompensation von Temperaturschwankungen dient.
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Der Meßkörper 1 ist an seinen Stirnseiten durch je eine Platte 14
bzw. 15 abgeschlossen, wobei die Befestigung zwischen diesen Platten 14 und 15 und
dem Körper 1 z. B. durch mehrere, und zwar mindestens drei Schrauben bzw. Gewindebolzen
16 und 17 erfolgt. Der mittlere Teil jeder der beiden Platten enthält eine Vertiefung
18 bzw. 19 mit einer kalottenfönnigen Bodenfläche 20 bzw. 21. Der Radius dieser
Kalotte entspricht zweckmäßig der Entfernung der Vertiefung vom Körpermittelpunkt.
Durch diese Kalotten 20 und 21 werden Verklemmungen vermieden, wenn eine Last in
Richtung des Pfeils axial über eine weitere Platte 22 bzw. 23 auf den Meßkörper
drückt.
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Die mit den Meßkörperrändern verbundenen Abschlußplatten 14 bzw.
15 besitzen einen größeren Durchmesser als der Meßkörper 1 selbst. Ihre Ränder
können
daher zur Bildung eines den Meßkörper umschließenden Gehäuses benutzt werden, das
durch einen Rohrteil 24 ergänzt wird. Dieser Rohrteil 24 ist beispielsweise an seinem
unteren Rand mit der Abschlußplatte 15 durch eine Schraube oder einen Gewindebolzen25
fest verschraubt. Der andere Stirnrand dieses Rohres 24 steht hingegen mit der Abschlußplattel4
nicht in fester Verbindung, sondern endet kurz vor dieser unter Freilassung eines
geringen Abstandes. Dadurch läi3t sich das Rohr 24 als Überlastsicherung ausnutzen,
die von einer bestimmten Grenze ab ein weiteres Deformieren des Meßkörpers 1 verhindert.
Bei Meßkörpern, die wie im Beispiel angegeben in ihrer Längs- und Querausdehnung
von etwa 10 cm liegen, beträgt der Abstand zwischen dem Rohr 24 und der Abschlußplatte
14 etwa 3/lomm.
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Bei Meßkörpern anderer Außenmaße ist dieser Abstand entsprechend größer
oder kleiner. Die Überlastsicherung ist im übrigen zweckmäßig so bemessen, daß sie
400/0 Überbelastung wirksam wird.
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Es empfiehlt sich, den der betreffenden Abschlußplatte gegenüberstehenden
Rand des Rohres 14 nach innen abgestuft auszubilden, wie dies in der Zeichnung dargestellt
ist. Auf dem hierdurch gebildeten Absatz 26 kann dann ein z. B. aus Gummi bestehender
Ring 27 aufgelegt werden, der zur Abdichtung des durch die Teile 14, 15 und 24 gebildeten
Gehäuses dient.
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In ähnlicher Form kann auch am unteren Rand des Rohres 24 eine Abdichtung
28 vorgesehen sein.
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Bei einer Ausführungsform, die nur einen Ring mit Dreiecksprofil aufweist,
sind beispielsweise nur die Teile 2 und 4 des Körpers vorhanden. Der Teil 4 setzt
sich dann an seiner dem Rohrteil 2 abgewandten Spitze in ein Rohr fort, das etwa
die gleiche Länge und die gleiche Materialdicke hat wie das Rohr 2 und dessen unterer
Stirnrand auf einer ebenen Grundfläche aufliegt.
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Die Zeichnung läßt insbesondere noch folgende Einzelheiten erkennen:
Bei der dargestellten Ausführungsform mit zwei Dreiecksringen grenzen diese beiden
Ringe zweckmäßig unter Zwischenfügung eines kurzen rohrförmigen Stückes 29 aneinander.
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Wichtig ist ferner die Bemessung der Winkel, den die nach den Stirnrändem
zu weisenden Seiten 30 bzw.
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31 der Profildreiecke mit einer senkrecht zur Körperachse liegenden
Ebene bilden. Sie sollen zu etwa 35 bis 400, vorzugsweise zu 380, bemessen werden.
Die Winkel, die die gegenüberliegenden Dreiecksseiten 32 bzw. 33 mit einer senkrecht
zur Körperachse liegenden Ebene bilden, werden hingegen zweckmäßig etwas geringer,
und zwar zu 20 bis 250, vorzugsweise zu 220, bemessen.
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Im übrigen können die nicht zur bewickelten Oberfläche des Körpers
gehörenden Seiten der Profildreiecke 4 und 5 teilweise auch abgerundet ausgebildet
sein, insbesondere an den Eckpunkten und vorzugsweise an den Krafteinleitungspunkten
6 und 7.