DE200587T1 - Verfahren zur einstellung eines kraftwandlers mit dehnungsmessstreifen und so erhaltener eingestellter kraftwandler. - Google Patents
Verfahren zur einstellung eines kraftwandlers mit dehnungsmessstreifen und so erhaltener eingestellter kraftwandler.Info
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- PRINZ, LEISER, BUNKE. &. PARTNER Patentanwälte" ■ European Patent" -AttorneysManzihgeVweg 7* ·" 8ÖÖ0 München 60 020058714. November 1986EP 86400601.0-2208 / 0 200 587SFERNICE SOCIETE FRANCAISE
DE L'ELECTRO-RESISTANCEUnser Zeichen: S 3355Patentansprüche1. Verfahren zur Justierung einer Kraftmeßeinrichtung mit resistiven Dehnungselementen (R1, R~, R-., R4), wobei diese Meßeinrichtung einen elastischen Stab (1) aufweist, dessen eines Ende zur Befestigung an einem festen Träger (2) bestimmt ist und das andere dazu, eine zu messende Kraft (P) aufgebracht zu bekommen, wobei dieser Stab (1) resistive Dehnungselemente (R1, ... R4) trägt, die untereinander elektrisch verbunden sind, wodurch sie eine Meßbrücke bilden, die ein elektrisches Signal abgibt, das von der auf das genannte Stabende aufgebrachten Kraft abhängt, wobei es dieses Verfahren erlaubt, die Meßeinrichtung so zu justieren, daß das elektrische Signal proportional zu der aufgebrachten Kraft ist und unempfindlich für Torsions und Biegemomente ist, die durch Verlagerungen des Angriffs punktes der zu messenden Kraft (P) erzeugt werden, wobei dieses Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist:HD/MaA. Die Anfangskenndaten der Meßeinrichtung werden festgelegt,B. die relativen Fehler der Meßeinrichtung, die auf einer Verlagerung der aufgebrachten Kraft (P) beruhen, werden als Funktion des Winkels &THgr;, der zwischen den resistiven Dehnungselementen (R1, ... R.) und der Längsrichtung (O ) des Stabes gebildet ist, berechnet,C. diese Fehler werden dadurch zum Verschwinden gebracht, daß an einem oder an mehreren resistiven Dehnungselementen Änderungen vorgenommen werden, die eine Änderung des vorgenannten Winkels &thgr; nach sich ziehen. - 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehler der Meßeinrichtung mit Hilfe folgender Beziehungen berechnet werden:In e = e + —p- £k:os20oxe = e + —^— [3s i &eegr;2&thgr; z zo Lzwobei ev und e„ die Fehler sind, die durch eine Verlagerung der aufgebrachten Kraft (P) längs der Achse (O ) desJiStabes (1) bzw. längs einer Achse (O), die zu jener Achse des Stabes und der aufgebrachten Kraft (P) senkrecht steht, entstehen,wobei exQ und ezQ die Anfangsfehler sind, die bei der anfänglichen Kenndatenbestimmung der Meßeinrichtung gefunden werden, und wobei Cv und C17 Konstanten sind, die aus der Bauweise der Meßeinrichtung und aus den Bedingungen der Anfangskenndatenbestimmung bekannt sind, und auf die-OJ sen Beziehungen aufbauend werden die Korrekturwerte für den Winkel &THgr; jedes resistiven Dehnungselements bestimmt, um die Fehler ev und e„ zu beseitigen.
- 3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die resistiven Dehnungselemente mit der Achse O des Stabes einen Winkel 0 Null bilden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beseitigung des Fehlers &bgr;&khgr; an einem resistiven Dehnungselement geeigneter Parität eine Korrektur:d, 2 ^dJc2!, 1/2angebracht wird und daß an dem anderen resistiven Dehnungs element gleicher Parität eine Korrektur -d0 angebracht wird, und daß zur Beseitigung des Fehlers e„ an einem resistiven Dehnungselement geeigneter Parität eine Korrektur:de =angebracht wird und daß an einem resistiven Dehnungselementwird.ment abweichender Parität eine Korrektur -d0 angebracht
- 4. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die resistiven Dehnungselemente in jeder Gruppe gleicher Parität ein resistives Dehnungselement aufweisen, das einen Winkel 0=0 bildet, sowie ein resistives Dehnungselement, das einen Winkel 0 = ^ bildet, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beseitigung des Fehlers e an einem der resistiven Dehnungselemente &thgr; = ·? e^-ne Korrektur:
4angebracht wird und daß zur Aufhebung des Fehlers e„ aneinem resistiven Dehnungselement 0=0 eine Korrektur:angebracht wird.\ - 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei welchem die resistiven Dehnungselemente (R'... R.) aus resistiven Schichten in Form von Rechtecken aufgebaut sind, die auf dem Stab (1) aufgebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Korrektur des Winkels &thgr; der resistiven Dehnungselemente in die genannten Schichten zwei parallele Rillen (1.., 1„) eingeschnitten werden, die ein Parallelogramm mit den zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Rechtecks, das von jedem resistiven Dehnungselement gebildet wird, bilden, wobei diese Rillen mit der Ausgangsrichtung dieser resistiven Dehnungselemente den Winkel d0 oder d0 bilden, der durch die vorhergenannten Beziehungen bestimmt wird.
- 6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei welchem die resistiven Dehnungselemente (R1 ... R^) aus resistiven Schichten in Form von Rechtecken gebildet werden, die auf den Stab (1) aufgebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Korrektur des Winkels &THgr; der resistiven Dehnungselemente an deren Längsrändern zur Längsrichtung querverlaufende Einschnitte (e.. , e~ ...) eingebracht werden, in der Weise, daß die resultierende Richtung des Stroms (L1) dieser resistiven Dehnungselemente mit der Anfangsrichtung den Winkel dG oder d0 bildet, der durch die vorgenanntenX ZBeziehungen bestimmt ist.
25 - 7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Rillen (I1) oder (1-) oder Einschnitte (e.,, e2 ...) mit Hilfe eines Laserstrahls ausgeschnitten werden.
- 8. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei welchem die resistiven Dehnungselemente durch einen Hauptwiderstand (Rn) gebildet sind, der einen bestimmten Winkel mit der Längsachse (O ) des Stabes (1) bildet, wobei jeder Hauptwiderstand (RQ) in Serie geschaltet ist mit einem zusätzlichen Widerstand (R , R, ), der einen im Verhältnis zum&agr; JJHauptwiderstand (RQ) kleinen ohmschen Widerstandswert auf-weist und einen bestimmten Winkel &THgr; mit dem Ausgangswiderstand bildet, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beseitigung der Fehler (ev) und (e„) der ohmsche Widerstandswert eines oder mehrerer dieser zusätzlichen Widerstände (R , R, ) verändert wird, wobei diese Veränderung zur Folge hat, daß der scheinbare Winkel zwischen dem resistiven Dehnungselement und der Achse (O) des Stabes (1) verändert wird.
- 9. Kraftmeßeinrichtung mit resistiven Dehnungselementen (R-I ··· R4) 1 mit einem elastischen Stab (1), dessen eines Ende zur Befestigung an einen festen Träger (2) vorgesehen ist und das andere die zu messende Kraft (P) aufnimmt, wobei dieser Stab (1) resistive Dehnungselemente (R., ... R.) trägt, die untereinander elektrisch verbunden sind und so eine Meßbrücke bilden, die ein elektrisches Signal abgibt, das von der Kraft (P) abhängt, die auf das genannte Ende des Stabes aufgebracht wird, wobei diese Meßeinrichtung so justiert ist, daß das Signal proportional zu der aufgebrachten Kraft (P) und unempfindlich gegen Torsions- und Biegemomente ist, die durch die Verlagerungen der Angriffspunkte der zu messenden Kraft eingebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel &THgr;, der zwischen einem oder mehreren der resistiven Dehnungselemente (R., ... RA) und der Längsrichtung (O ) des Stabes (1) gebildet ist, folgenden Bedingungen genügt:e = e + -~~ (zlcos20 = 0 x 0 Lxe, = e, + —— (ils i &eegr; 2 0 = 0 z zo Cz Uwobei ev und e„ die Fehler sind, die auf einer Verlagerung der Kraft (P) entlang der Achse (O ) des Stabes (1) bzw. einer Achse (0 ), die senkrecht zu dieser Achse des Stabes und der eingebrachten Kraft ist, beruhen, wobei e und e die Anfangsfehler sind, die bei der Anfangskenndatenermittlung der Meßeinrichtung bestimmt werden, und wobeiC und C Konstanten sind, die aus der Bauweise und ausXZden Bedingungen dieser Anfangskenndatenermittlung bekannt sind.
- 10. Kraftmeßeinrichtung nach Anspruch 9, bei welcherdie resistiven Dehnungselemente (R1, ... R.) aus resisti^ven Schichten in Form von Rechtecken gebildet sind, dieauf den Stab (1) aufgebracht sind, dadurch gekennzeichnet,daß die resistiven Dehnungselemente (R1, ... R.) zweiherausgeschnittene, parallele Rillen (I1, I2) aufweisen,die mit den beiden einander gegenüberliegenden Seiten desvon jedem resistiven Dehnungselement gebildeten Rechtecksein Parallelogramm bilden, wobei zwischen diesen Rillenund der Anfangsrichtung dieser resistiven Dehnungslementeein Winkel d0 oder d0 gebildet wird, der durch folgendeX ZBeziehungen festgelegt wird:d9 2s C-* '/qI)
x 4 - 11. Kraftmeßeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedes resistive Dehnungselement einen Hauptwiderstand (Rq) aufweist, der mit der Längsachse (O ) des Stabes (1) einen bestimmten Winkel bildet, wobei jeder
Hauptwiderstand (RQ) in Serie geschaltet ist mit zusätzlichen Widerständen (R , R, , ...) , die im Verhältnis zuma DHauptwiderstand (RQ) einen niedrigen ohmschen Wert aufweisen und zum Hauptwiderstand in einem bestimmten Winkel &THgr; stehen, und daß der ohmsche Wert eines oder mehrererder zusätzlichen Widerstände verändert wurde, wobei diese Veränderung zur Folge hat, daß der scheinbare Winkel zwischen dem resistiven Dehnungselement und der Achse des
Stabes (1) verändert wird.
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