DE1255347B - Elektrischer Kraeftemesser mit einem magnetoelastischen Geberelement - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

GOIl

Deutsche Kl.: 42 k - 7/05

N25189IXb/42k
1. JuU 1964
30. November 1967

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Kräftemesser, der ein magnetoelastisches Geberelement und auf dem Geberelement angeordnete Meßwicklungen aufweist. Die Meßwicklungen sind mit dem Meßinstrument verbunden. Zur Messung der an das Geberelement angreifenden Kräfte wird die Eigenschaft des magnetoelastischen Geberelementes verwendet, seinen magnetischen Widerstand bei einer Dehnung bzw. Verbiegung zur verändern. Derartige elektrische Kräftemesser dienen insbesondere zur Messung von Kräften und Momenten.

Es sind bereits elektrische Kräftemesser bekannt, die sich durch einen verwickelten Aufbau und ungenügende Meßgenauigkeit auszeichnen und die sich in unbelastetem Zustand nicht genau eichen lassen. Außerdem sind elektrische Kräftemesser bekannt, bei denen das federnde Geberelement zugleich als magnetischer Leiter ausgebildet ist, dessen magnetischer Widerstand sich infolge der Änderung der Magneteigenschaften des Magnetwerkstoffes unter Belastung ao mit einer Kraft bzw. einem Moment verändert. Derartige Kräftemesser führen jedoch bei Änderung der Umgebungstemperatur zu ungenauen Meßergebnissen.

Ferner ist ein elektrischer Kräftemesser dieser Gattung bekannt, bei dem der für die Messung von Zug-, Druck- und Drehmoment oder Schub dienende Geber nach der Differentialmethode funktioniert. Zu diesem Zweck sind mindestens vier in der Art eines Fachwerkes miteinander verbundene Einzelgeberelemente gekoppelt, so daß beim Angreifen einer Kraft an das Ende des Gesamtfachwerkes die einzelnen Geberelemente verschiedenartig deformiert werden. Durch Vergleichen des magnetischen Widerstandes der Einzelelemente mit Hilfe von um Geberschenkel gewickelten Meßwicklungen wird die Kraft in einem Meßinstrument gemessen. Bei einem derartigen elektrischen Kräftemesser werden einige der Geberelemente gezogen und andere gedrückt. Infolge der Anwendung der Differentialmethode gelingt es, die Meßanzeige weitgehend unabhängig von der Temperatur zu machen. Dieser bekannte elektrische Kräftemesser weist jedoch eine Reihe wesentlicher Nachteile auf. So ist es einerseits notwendig, daß eine Mehrzahl von fachwerkartig zusammengekoppelten einzelnen magnetoelastischen Geberelementen verwendet werden muß. Da die Einzelelemente miteinander zu verbinden sind, treten zusätzliche Fehlermöglichkeiten auf, die nicht nur die Genauigkeit und Stabilität des Kräftemessers verschlechtern, sondern auch sehr alterungsunbeständig sind. Außerdem zeichnet sich ein derartiger Kräftemesser durch einen verhältnismäßig großen Aufwand aus.

Elektrischer Kräftemesser

mit einem magnetoelastischen Geberelement

Anmelder:

Nautschno-Issledowatelskij i konstruktorskij

Institut ispytatelnych Maschin,

Priborow i Sredstw Ismerenija Mass, Moskau

Vertreter:

DipL-Chem. L. Zellentin, Patentanwalt,
München 22, Zweibrückenstr. 6

Als Erfinder benannt:

Boris N. Gratschew, Kaliningrad (Sowjetunion)

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile auf einfache Weise zu beseitigen. So soll sich der elektrische Kräftemesser durch einen einfachen Aufbau und insbesondere durch eine hohe Stabilität gegen Temperatur- und Alterungseinflüsse sowie gegen andere unerwünschte Deformierungen des Magnetmaterials auszeichnen.

Die Erfindung besteht darin, daß das Geberelement aus einem einzigen Stück besteht und daß auf dem Mittelschenkel eine Magnetisierungswicklung und auf den Jochen die Meßwicklungen derart angeordnet und angeschaltet sind, daß sich die Einzelbeträge der in ihnen in unbelastetem Zustand des Kräftemessers induzierten elektromotorischen Kräfte aufheben. Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Meßwicklungen in Reihe geschaltet sind.

Da bei dem erfindungsgemäßen elektrischen Kräftemesser mehrere Meßwicklungen auf den Jochen und nicht auf dem Mittelschenkel des Gebers angeordnet sind, wird beim Angreifen einer Kraft auf das einteilige Geberelement ein Luftspalt auf Kosten des anderen vergrößert bzw. verkleinert. Dabei wird zwar ebenfalls das Differentialprinzip benutzt, die Anordnung und die Wirkungsweise dieses differentiellen Störkomponentenausgleichs sind jedoch anders als beim Stand der Technik. Das erfindungsgemäße Geberelement weist keine deformierbaren Teile des Magnetmaterials auf, die über unzu-

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verlässige mechanische Kontakte mit anderen Geberelementen verbunden sind. Dadurch erhöht sich die Stabilität ganz erheblich, weil die durch die Kontaktelemente bedingten zusätzlichen Störkomponenten von vornherein vermieden sind. Außerdem ändert sich der magnetische Gesamtwiderstand des Geberelementes bei der Erfindung beim Auftreten von Biegungen praktisch nicht. Auch das führt zu einer weiteren Verbesserung der Stabilität.

In der Figur ist ein zweckmäßiges Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Das Geberelement 1 besteht aus einem einzigen Körper; es ist deformierbar und magnetoelastisch^ Auf diesem Geberelement ist die Magnetisierungswicklung 2 um den Mittelschenkel angeordnet. Der durch diese Magnetisierungswicklung 2 erzeugte Magnetfluß durchflutet die Joche 3 und die Luftspalte 4 und 4'. Um die Joche 3 sind die Meßwicklungen 5, 6,7, 8 angeordnet, die in Reihenschaltung miteinander verbunden sind. Die Anschlußenden 9 ao der Meßwicklungen sind an ein Meßinstrument und die Anschlußenden 10 der Magnetisierungswicklung 2 an eine Stromquelle angeschlossen, die nicht dargestellt sind.

Die auf das Geberelement 1 drückende Kraft P verformt dieses Element, wodurch der Luftspalt 4 kleiner und der Luftspalt 4' größer wird. Wirkt die Kraft in umgekehrter Richtung, so wird der Luftspalt 4 größer und der Luftspalt 4' kleiner.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Kräftemesser mit einem durch die Kraft deformierbaren, magnetoelastischen Geberelement und mit auf Teilen des Geberelementes angeordneten Meßwicklungen, die mit dem Meßinstrument verbunden sind, um die Änderung des magnetischen Widerstandes des Geberelementes bei Kraftänderungen anzuzeigen, bei dem das Geberelement einen ferromagnetischen Mittelschenkel und am Mittelschenkel mit einem Ende angreifende und mit dem anderen Ende unter Bildung eines Luftspaltes sich gegenüberstehende ferromagnetische Joche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Geberelement (1) aus einem Stück besteht und daß auf dem Mittelschenkel eine Magnetisierungswicklung (2) und auf den Jochen (3) die Meßwicklungen (5 bis 8) derart angeordnet und angeschaltet sind, daß sich die Einzelbeträge der in ihnen im unbelasteten Zustand des Kräftemessers induzierten elektromotorischen Kräfte aufheben.

2. Elektrischer Kräftemesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwicklungen (5 bis 8) in Reihe geschaltet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 740 762.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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