DE1955450B2 - Dehnungs-widerstandsgeber zur messung von kraeften - Google Patents
Dehnungs-widerstandsgeber zur messung von kraeftenInfo
- Publication number
- DE1955450B2 DE1955450B2 DE19691955450 DE1955450A DE1955450B2 DE 1955450 B2 DE1955450 B2 DE 1955450B2 DE 19691955450 DE19691955450 DE 19691955450 DE 1955450 A DE1955450 A DE 1955450A DE 1955450 B2 DE1955450 B2 DE 1955450B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- elastic element
- insert
- resistors
- support device
- measurement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
- G01L1/2206—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
- G01L1/2212—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports particularly adapted to unbounded-wire-type strain gauges
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen Dehnungs-Widerstandsgeber
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiger Dehnungs-Widerstandsgeber wandelt Kräfte bzw. dazu proportionale Größen (Gewicht,
Masse, Volumen, Flüssigkeitspegel usw.) in ein proportionales elektrisches Signal um. das die Fernüberwachung
dieser Größen ermöglicht, so daß ein derartiger Dehnungs-Widerstandsgeber auf den verschiedenen
technischen Gebieten angewendet werden kann.
Ein Nachteil der bereits bekannten Dehnungs-Wider-Standsgeber
(vgl. FRPS 14 18 774) besteht dann, daß «ich diese, für verschiedene Größenbereiche berechneten
Geber, durch Abmessungen und Gestaltung der Teile und Baugruppen (einschließlich des Gehäuses und
des elastischen Elemenis) oneinander unterscheiden.
Deswegen ist es bei der Auswechslung der Geber in bereits arbeitenden Anlagen, z. B. bei Änderung der
Leistung der zu überwachenden Anlage, erforderlich, die Abmessungen von Aufsetzbüchsen zu andern, was
kostspielig ist.
Bei der Fertigung derartiger Geber, die verschiedene
Abmessungen und äußere Formen der Einzelteile aufweisen, ist außerdem ein umfangreicher Vorrat an
Sonder- bzw. Allgemeinausrüstungen notwendig, was unwirtschaftlich ist.
Die Meßcharakteristik der Geber hängt stark von der Qualität und dem Zustand der Oberfläche ihres
Gehäuses ab, worauf sich das elastische Element abstützt. Bei Deformation des elastischen Elements
unter Einwirkung der zu messenden Kräfte erfolgt an diesen Stellen eine gegenseitige Verschiebung der
Stützflächen unter Auftreten von Reibung. Von der Größe dieser Reibung sind die Konstanz der Anzeigen
des Gebers bei Zunahme der zu messenden Größe und clic Differenz der Anzeigen des Gebers bei Zu- und
Abnahme der zu messenden Größe (Hysteresis) abhängig. Damit die Anzeigefehler klein genug sind,
muH das Gehäuse des Gebers aus besonderen, teuren abrieb- und dehnungsl'cstcn Werkstoffen hergestellt
werden. . .
Da ferner das Gehäuse des Gebers eine komplizierte Form aufweist, ist außerdem die Wärmebehandlung
seiner Oberfläche erschwert.
Die erforderliche hohe Festigkeit des Gehäuses an den Stellen, wo sich das elastische Element auf das
Gehäuse abstützt, ist an anderen Stellen unerwünscht, da es die Schlagfestigkeit des Gehäuses vermindert
Es ist ein Dehnungs-Widerstandsgeber nach dem ,o Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt geworden (vgl.
US-PS 31 Ol 464), der am inneren Ansatz des Gehäuses einen einstückig mit dem elastischen Element verbundenen
ringförmigen Ansatzteil aufweist, dessen Dicke in Abhängigkeit von der Dicke des elastischen Elements so
,c gewählt ist, daß die Gesamtdicke vom ringförmigen
Ansatzstück plus elastischem Element eine Konstante
bildet. .
Der einstückig mit dem elastischen Element verbundene ringförmige Ansatzteii hat einen verhältnismäßig
negativen Einfluß auf die Meßcharakteristik des Gebers einschließlich Hysterese. Reproduzierbarkeit usw.. indem
stark die Abhängigkeit zwischen der Information des elastischen Elements und der zu messenden Kraft
geändert wird. Ferner wird durch das einstückige
2s Ansatzteil der schon vom anderen bekannten Dehnunfs-Widerstandsgeber
bekannte Nachteil bei der Fertigung des Gebers und bei seinem Anpassen an verschiedene Größenbereiche der zu messenden Kraft
nicht beseitigt.
Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, unter Vermeidung der genannten Nachteile einen Dehnungs-Widerstandsgeber
zur Messung von Kräften zu entwickeln, der bei hoher Meßgenauigkeit in seinen Nenn-Abmessungen und der Meßcharakleristik vom
Größenbereich, für den der Geber ursprünglich ausgelegt worden ist, unabhängig ist.
Diese Aufgabe wird nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.
Im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik liegt erfindungsgemäß ein selbständiges Einsatzstück, also
kein einteiliges Ansatzstück am elastischen Element vor, da auf diese Weise eine negative Beeinflussung der
Abhängigkeit zwischen der Deformation des elastischen Elements und der zu messenden Kraft verhindert wird.
Diese Abhängigkeiten werden tatsächlich mittels unterschiedlicher Differentialgleichungen beschrieben,
d.h. die beim bekannten Stand der Technik festgeklemmte »Scheibe« wird zu einer frei gestützten
»Scheibe«.
Darüber hinaus vereinfacht das als Einzelteil vorgesehene Einsatzstück die Herstellung des Gebers (vereinfacht
insbesondere die Form des elastischen Clements) und gestattet, unterschiedliche Teile je nach Bedarf
entsprechend herzustellen (das Einsatzstück, das kein eigentliches Meßelement ist, sondern nur als Stütze
dient). Ferner erlauben die Ausbildung des elastischen Elements und des Einsatzstücks als Einzelteile, einen
gewünschten Abstand zwischen der Unterseite des Hauptteils des elastischen Elements, und den Dehnungsmeßwiderständen
zu wählen, denn die Dehnungsmeßwiderstände lassen sich nicht nur außen am Element
aufwickeln, wie dies bei einer einstückigen Ausbildung der Fall ist. Eine andere technische Lösung würde eine
beträchtliche Erhöhung der Stärke des elastischen Elements; für vorgegebene zu messende Kräfte erfordern
und zu einer unzweckmäßigen Feldverteilung der mechanischen Spannungen im Querschnitt des elastischen
Elements führen.
Die Anordnung des Kugellagers zwischen dem elastischen Element und dem Einsatzstück verbessert
beträchtlich die Meßcharakteristik des Gebers einschließlich
Hysterese, Reproduzierbarkeit usw., "um mehr als eine Größenordnung. Die Kugeln des
Kugellagers, die eine hohe Härte, Verschleißfestigkeit und minimalen Reibungskoeffizienten besitzen, halten
Sicher und genau die Abstützpunkte des elastischen Elements fest und wandeln die Gleitreibung in
Rollreibung um, ohne dabei Eindrücke auf der harten Oberfläche des Einsatzstücks hervorzurufen.
Das Einsatzstück besteht zweckmäßigerweise aus einem Werkstoff mit mindestens 40 HRc der Härtebestimmung
nach Rockwell, hoher Verschleißfestigkeit und einem minimalen Reibungskoeffizienten. ι5
Es ist ferner bereits bekannt geworden (vgl. FR-PS 14 18 774), am elastischen Element gesonderte Stützen
für die Halterung der Dehnungsmeßwiderstände vorzusehen. Wenn von dieser bekannten Maßnahme Gebrauch
gemacht wird, hängt die Dicke des elastischen Elements und demzufolge des Einsatzstücks bei
vorgegebener zu messender Kraft vom Ort der Anbringung der Dehnungsmeßwiderstände an den
Stützen des elastischen Elements und von den mechanischen Eigenschaften des Werkstoffs des elastisehen
Elements ab.
Damit nun die Abmessungen des elastischen Elements und des Einsatzstücks bei Verwendung von
Werkstoffen mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften, die durch nur begrenzt mögliche
Steuerung der chemischen Zusammensetzung sowie anderer Parameter des Werkstoffs bedingt sind, nicht
geändert werden, ist die Anwendung der Lehre nach dem Anspruch 3 zweckmäßig.
Durch derartige Verschiebungen der Dehnungsmeßwiderstände
in den Nuten entlang den Stützen kann man die einwirkenden Nennkräfte, für die der Geber in
den Grenzen innerhalb eines bestimmten Bereichs ausgelegt worden ist, ohne Änderung der Abmessungen
des elastischen Elements und des Einsatzstücks ändern so daß auf diese Weise die Lösung der Erfindungsaufgabe
weiter gefördert wird, nämlich mit einem möglichst geringen Vorrat an Einsatzstücken und elastischen
Elementen auszukommen, wenn entweder bei der !Fertigung die Geber für verschiedene Kräfte auszulegen
sind oder im Laufe der Zeit ein bereits fertiger Geber zur Messung Kräfte anderer Größe einzusetzen
ist.
Zusammenfassend ist festzustellen, daß der mit der Erfindung erreichte technische Fortschritt darin besteht,
daß eine weitgehende Vereinheitlichung der Bauteile des Gebers erreicht wird, ferner der Geoer für einen
großen Bereich zu messender Kräfte ausgelegt ist, gegebenenfalls unter Verschiebung der Dehnungsmeßwiderstände
in den Nuten der Stützen am elastischen Element, und sich durch eine groiie Anzahl von
Kraftstufen und einheitliche elektrische Ein- und Ausgangsparameter auszeichnet. Schließlich weisen die
Geber gleiche Maße und Form des Gehäuses auf.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der
Zeichnung erläutert, in der der Dehnungs-Widerstandsgeber zur Messung von Kräften im Querschnitt
abgebildet ist.
Der Geber enthält ein Gehäuse 1, in dem ein elastisches Element 2 angeordnet ist, das als Volldrehkörper
mit einem halbkugelförmigen Vorsprung 3, der die Kräfte aufnimmt, und mit einer Grundplatte in Form
einer flachen Scheibe 4 mit Stützen 5 ausgebildet ist die auf einem Kreis angeordnet sind und röhrenförmige
Glasisolatoren 6 mit auf ihnen angebrachten Dehnungsmeßwiderständen (Tensoresistoren) 7 tragen.
In den Stützen 5 sind Nuten 8 vorhanden, die es ermöglichen, bei der Montage des Gebers die
Einsteliverschiebungen der Isolatoren 6 mit den Dehnungsmeßwiderständen 7 entlang den Stützen 5
durchzuführen, wodurch die erforderliche Dehnung der Dehnungsmeßwiderstände bei vorgegebener Kraft
gewährleistet wird.
Das elastische Element 2 stützt sich mit seiner Stützfläche auf konzentrisch angeordneten Kugeln 9 ab,
die in einem Ring 10 eingefaßt sind und ihrerseits auf einem ringförmigen Einsatzstück 11 aufliegen, das
beispielsweise aus Sonderstahl hoher Festigkeit (nicht unter 40HRc der Härtebestimmung nach Rockwell)
hergestellt ist. Zur Sicherung der gegenseitigen Lage des elastischen Elementes 2, des Ringes 10 mit den
Kugeln 9, des Einsatzstückes 11 und des Gehäuses 1 dient eine Feststellvorrichtung, die hier ein Sicherungsstift 12 ist.
Wärmekompensationswiderständ(; 13 sind an einem
Ständer 14 angebracht, der bei Einwirkung der zu messenden Kraft keiner Ausdehnung ausgesetzt v/ird.
Die Abdichtung des Gebers am elastischen Element 2 wird durch eine dünne Trennwand 1!5 gewährleistet, die
am Hals des elastischen Elementes 2 zusammen mit einer elastischen, luftdicht abdichtenden Zwischenlage
16 angepreßt ist. An das Gehäuse 1 wird die Trennwand 15 mittels Schrauben 17 durch eine Einlage 18
angedrückt.
Ein Deckel 19 schützt die dünne Trennwand 15 \or mechanischen Beschädigungen.
Man befestigt den Geber in einer für diese Zwecke vorgesehenen Aufstellbüchse. Der montierte Geber
stützt sich mit einem ringförmigen Außervorsprung 20 auf einem Ansatz in der Aufsetzbüchse ab.
Zum Schutz der Dehnungsmeßwiderstände und der Wärmekompensationswiderstände vor Beschädigungen
bei der Fertigung des Gebers ist ein Schutzkasten 21 vorgesehen, der gleichzeitig als Wärmeabschirmung
dient.
Der Geber arbeitet folgendermaßen:
Bei Einwirkung der zu messenden Kraft auf den Vorsprung 3 erfolgt die Durchbiegung des elastischen
Elementes 2, so daß die Stützen 5 auseinandergehen und eine Dehnung der Dehnungsmeßwiderstände 7 hervorrufen.
Die Dehnungsmeßwiderstände 7 und die Wärmekompensationswiderstände
13 sind elektrisch in einer Brückenschaltung verbunden, deren Ausgangsspannung bei vorgegebener Speisespannung der zu messenden
Kraft proportional ist.
Das Einsatzstück 11, dessen Dicke zusammen mit der Dicke des elastischen Elementes 2 eine Konstante
bildet, ermöglicht, den inneren Ansatz im Gehäuse des Gebers auf ein und derselben Ebene und mit gleichen
Abmessungen, unabhängig von der Nennbelastung, für welche die Geber berechnet sind, auszuführen.
Das Einsatzstück kann mit einfacher Form (z. B. als Ring) hergestellt werden, so daß es leicht einer
Wärmebehandlung ausgesetzt werden kann und es auch möglich ist, seine Stützfläche bis zur erforderlichen
Güte zu bearbeiten.
Die zwischen dem elastischen Element 2 und dem Einsatzstück 11 angeordneten Kugeln 10, die eine hohe
Härte, Verschleißfestigkeit und minimalen Reibungsko-
effizient besitzen, fixieren sicher und genau die Abstützpunkte des elastischen Elementes 2 und wandeln
die Gleitreibung in Rollreibung um, ohne dabei Eindrücke auf der harten Oberfläche des Einsatzstückes
11 hervorzurufen.
Die Nuten 8 in den Stützen 5 des elastischen Elementes 2 erlauben, die Anordnung der Dehnungsmeßwiderstände
in bezug auf die Grundplatte 4 des elastischen Elementes 2 zu verändern.
Das alles ermöglicht, Geber herzustellen, die für verschiedene Nennbelastungen oder -kräfte (in den
Grenzen eines be stimmten Bereiches) ohne Änderung der Abmessungen der Teile des Gebers ausgelegt sind.
Der Übergang von einem Bereich der Nennbelastungen zum anderen zieht die Auswechselung von lediglich
zwei Teilen des Gebers nach sich: des elastischen Elementes 2 und des Einsatzstückes 11, die Abmessungen
der anderen Teile des Gebers bleiben dabei unverändert.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Dehnungs-Widerstandsgeber zur Messung von Kräften, in dessen Gehäuse Dehnungsmeßwiderstände,
Kompensationswiderstände und ein elastisches Element angeordnet sind, dessen äußerer Teil
sich auf einem inneren Ansatz des Gehäuses mittels einer Auflageeinrichtung abstützt, wobei die Dicke
der Auflageeinrichtung in Abhängigkeit von der Dicke des elastischen Elements so gewählt ist, daß
die Gebamtdicke von Auflageeinrichtung plus elastischem Element eine Konstante bildet, dadurch
gekennzeichnet, daß die Auflageeinrichtung ein eigenes Teil (Einsatzstück 11} ist, und
daß das elastische Element (2) sich auf dem Einsatzstück (11) über ein Kugellager (9,10) abstützt.
2. Dehnungs-Widerstandsgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzstück (11)
aus einem Werkstoff mit mindestens 40 HRc der Härtebestimmung nach Rockwell besteht.
3. Dehnungs-Widerstandsgeber nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zur Hauptkraftrichtung
parallele Stützen (5) des elastischen Elements (2), von denen Nuten (8) die Dehnungsmeßwidersiände
(7) einstellbar verschiebbar aufnehmen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19691955450 DE1955450C3 (de) | 1969-11-04 | Dehnungs-Widerstandsgeber zur Messung von Kräften |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19691955450 DE1955450C3 (de) | 1969-11-04 | Dehnungs-Widerstandsgeber zur Messung von Kräften |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1955450A1 DE1955450A1 (de) | 1971-05-13 |
DE1955450B2 true DE1955450B2 (de) | 1976-08-12 |
DE1955450C3 DE1955450C3 (de) | 1977-03-24 |
Family
ID=
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1955450A1 (de) | 1971-05-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3930314C2 (de) | ||
DE60205404T2 (de) | Versiegelte lastzelle | |
DE102017126906B4 (de) | Achsrotations-Drehmomentsensor | |
DE102014101258B4 (de) | Radbetriebskraftsensor | |
DE69521890T2 (de) | Stabilisierter drucksensor | |
DE3611336A1 (de) | Kraft-drehmoment-fuehler | |
DE10310392A1 (de) | Aufnehmer zur Ermittlung einer Dehnung | |
EP3093641B1 (de) | Verfahren zur bestimmung einer in ein bauteil eingebrachten axialen zugkraft | |
DE10217284B4 (de) | Vorrichtung zur Kontrolle von Schraubverbindungen | |
DE19960786A1 (de) | Radialkraftaufnehmer | |
EP0454901A1 (de) | Kraftwandler | |
DE102009045515B3 (de) | Vorrichtung zur Überprüfung der Genauigkeit von Werkzeugmaschinen und Messeinrichtungen | |
EP0682235B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Abgleich eines Messkörpers eines Messwertaufnehmers | |
DE102010012701B4 (de) | Mikrokraftsensor | |
DE102013013634A1 (de) | Drehmomentmessgerät zur Messung großer Drehmomente | |
DE1955450B2 (de) | Dehnungs-widerstandsgeber zur messung von kraeften | |
DE1955450C3 (de) | Dehnungs-Widerstandsgeber zur Messung von Kräften | |
DE2433223A1 (de) | Vorrichtung zur kraftmessung | |
DE19917020C2 (de) | Meßbuchse zur Erfassung von radialen Lagerkräften | |
DD276150A5 (de) | Druckmesswertwandler unter verwendung eines dickfilmwiderstands | |
DE2537403C3 (de) | Kraftmeßelement | |
DE3814717A1 (de) | Einrichtung zum feststellen von schwingungen | |
DE102018113771B4 (de) | Messvorrichtung zur Ermittlung von Zug- und Druckkräften, insbesondere Wägezelle | |
DE3420189C1 (de) | Elektrischer Weggeber | |
EP1938665A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zum vermessen mindestens eines konischen gewindes |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |