DE2040969A1 - Kraftmessdose - Google Patents

Description

Carl Sehenck" Maschinenfabrik GmbH J5.118

14. August 1970

Kraftmeßdose.

Die Erfindung betrifft eine Kraftmeßdose mit Kraftmeßelement und Krafteinleitungsplatten.

Kraftmeßdosen mit Kraftmeßelement und Krafteinleitungsplatten sind bekannt. Diese Kraftmeßdosen haben, ebenso wie alle anderen, den Nachteil, daß sie bei Änderung der Kraftzuleitung ihre Empfindlichkeit ändern und eine unterschiedliche Empfindlichkeit aufweisen, je nach dem, ob sie im Zug- oder Druckbetrieb verwendet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftmeßdose zu schaffen, die diese Nachteile nicht aufweist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß tellerförmige Federelemente, die das Kraftmeßelement auf beiden Seiten abstützen, auf ihrem äußeren Umfang in einen rohrförmigen Körper (im folgenden Lastrohr genannt) derart eingespannt sind, daß die tellerförmigen Federelemente nach innen und das Lastrohr nach außen vorgespannt sind.

Zwei vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kraftmeßdose werden anhand der Fig. 1 und 2 erklärt.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftmeßdose, die vorzugsweise für Zug- oder Zug-Druck-Beanspruchung verwendet wird.

Fig. 2 zeigt eine AusfUhrungsform der erfindungsgemäßen Kraftmeßdose, die vorzugsweise für Druckbeanspruchung eingesetzt wird.

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Das in Pig. 1 dargestellte Beispiel der erfindangsgemäßen Kraftmeßdose besteht aus einem Lastrohr 1, das auf der oberen Seite ein tellerförmiges Federelement 2 und auf der unteren Seite ein weiteres tellerförmiges Federe lenient 3 aufnimmt. Beide Federelemente 2, 3 sind mit dem Lastrohr 1 starr verbunden. Die Art der Verbindung ist an sich beliebig, als vorteilhaft hat sich ein harter Schrumpfsitz erwiesen.

Das tellerförmige Federelement 3 nimmt eine Druckschraube 4 verstellbar in sich auf, die ihrerseits das Meßelement 5 trägt. Eine Konterschraube 6 ermöglicht eine wegverlustfreie Verbindung zwischen dem Federelement 3 und der Druckschraube 4, Das Meßelement 5 ist mittels eines Zugbolzens 7 über Spannschrauben 8 starr mit dem Federelement 2 verbunden.

Die Kraftmeßdose wird so justiert, daß nachdem die Konterschraube 6 und die Spannschrauben 8 fest angezogen sind, das Meßinstrument quasi spannungsfrei ist, d.h., daß der elektrische Null-Punkt, der vor dem Anziehen der Schrauben vorhanden war, in etwa wieder erreicht wird.

In Fig. 2 wird eine weitere AusfUhrungsform der erfindungsgemäßen Kraftmeßdose dargestellt. Die Numerierung erfolgt in Fig. 2 so, daß entsprechende Teile in Fig. 1 und 2 die gleichen Nummern erhalten. Das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraftmeßdose gem. Fig. 2 zeigt wieder das Lastrohr 1 und die Federelemente 2 und 3, die hier, ebenso wie im AusfUhrungsbeispiel gem. Fig. 1 auf das Lastrohr aufgeschrumpft sind. Das Federelement 3 nimmt wieder eine Druckschraube 4 verstellbar in sich auf, die ihrerseits das Meßelement 5 trägt. Eine Konterschraube 6 ermöglicht wieder eine wegverlustfreie Verbindung zwischen dem Federelement 3 und der

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Druckschraube 4. Die Druckschraube 4 nimmt das Meßelement 5 ohne Schraubverbindung auf. Das Meßelement ist an seinem zylindrischen Oberteil als Kalotte, Ellipsoidabschnitt oder sonst einer Weise gekrümmt ausgebildet. Es stützt sich unmittelbar auf das Federelement 2 ab.

Die Kraftmeßdose wird in diesem Fall so justiert, daß.nachdem die Konterschraube 6 fest angezogen ist, das Meßelement eine Vorspannung von 5 - 10 % seiner" Spannung bei Nennlast aufweist.

Soll die Kraftmeßdose im Zug-Druck-Bereich angewendet werden, wird sie so justiert, daß nachdem die Konterschraube 6 fest angezogen ist, die Vorspannung des Meßelementes ca. 55 % der Spannung bei Nennlast beträgt. Die Kraftmeßdose kann dann im Bereich einer Spannung von 10 - 100 % der Spannung bei Nennlast arbeiten, wobei der elektrische Null-Punkt zweckmäßigerweise so gelegt wird, daß er bei einer Vorspannung von 55 % der Nennlast in etwa bei Null liegt.

Als Meßelement 5 kann jeder mechanisch-elektrische Wandler mit entsprechenden Kenndaten eingesetzt werden. Es ist jedoch zweckmäßig, einen Wandler einzusetzen, der eine Kennlinie besitzt, die der Nichtlinearität des Lastrohres entgegenwirkt, so daß das Ausgangssignal des Wandlers der aufgebrachten Kraft proportional ist.

Die Einleitung der Kraft erfolgt über die Krafteinleitungsplatten 9j 10, die mittels Schrauben 10 starr mit dem Lastrohr 1 verbunden sind. Die Federelemente 2 und 3 sind an den Stellen A und B als Tellerfedern ausgebildet. Bei der Befestigung der Federelemente 2 und 3, an dem Stützrohr 1, wird dafür gesorgt, daß die Federelemente 2, 3 zusammengedrückt, d.h. in ihrem Durchmesser verkleinert werden. Dazu ist eine Befestigung nach dem Aufschrumpfverfahren besonders günstig. Durch das Zusammendrücken

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der Federelemente 2, 3 wird die Oberfläche 12 des oberen Federelementes 2 abgesenkt, entsprechend wird die Unterseite l4 des unteren Federelementes 3 angehoben.

Wirkt nun eine Kraft P in Richtung des Pfeiles 15 mittig auf die Krafteinleitungsplatte 9, so biegt sich diese durch. Das Lastrohr 1 wird dabei so verformt, daß der Schrumpfsitz des Federelementes 2 und des Federelementes 3 erweitert wird. Die Federelemente 2 und 3 können auffedern. Dadurch wird das Federelement 2 angehoben und das Federelement 3 abgesenkt. Die federnden Teile A und B der Federelemente 2 und 3 sind bezüglich ihrer Winkelstellung, ihrer Länge und ihrer Dicke so dimensioniert, daß bei einer bestimmten Durchbiegung der oberen und unteren Krafteinleitungsplatten 9 und 16 eine relative Anhebung der Oberfläche 12 des Federelementes 2 und eine relative Absenkung der Unterseite 14 des Federelementes 3 erfolgt, die zusammen die durch die Durchbiegung der Krafteinleitungsplatten 9 ^und 16 verursachten Längenänderung des Lastrohres 1 kompensieren. Die Folge dieser Bewegung ist, daß der Abstand der Flächen 12 und 14 durch die Durchbiegung der Krafteinleitungsplatten 9 und 16 nicht beeinflußt wird. Es wird somit nur die reine Stauchung und Dehnung des Lastrohres 1 und die damit verbundene Längenänderung auf das Meßelement 5 übertragen.

Bei einer außermittigen Krafteinleitung auf die Krafteinleitungsplatte 9 oder einer außermittigen Einleitung der Gegenkraft auf die untere Krafteinleitungsplatte 16 erfolgt eine unsymmetrische Durchbiegung dieser Krafteinleitungsplatten. Die Aufweitung des Lastrohres 1 erfolgt daher ebenfalls unsymmetrisch, wodurch wieder eine unsymmetrische Auffederung der Federelemente 2 und 3 stattfindet. An der Stelle der größten Durchbiegung der Krafteinleitungsplatten 9 und 16 erfolgt auch die größte Hohenänderung der Flächen 12 und 14 und damit die

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größte Korapensationswirkung der Federelemente. Das Meßsignal ändert sich also nichts wenn bei gleichbleibender Kraft der Kraftangriffspunkt geändert wird.

Wird die erfindungsgemäße Kraftmeßdose im Zug-Betrieb verwendet, so treten die gleichen Effekte in umgekehrter Richtung ein. Das Lastrohr 1 drückt in diesem Fall die Federelemente und 3 noch weiter zusammen, so daß die Oberfläche 12 des Federelementes 2 abgesenkt und die Unterseite 14 des Federelementes 3 angehoben wird. Dadurch wird die Wirkung der Durchbiegung der Krafteinleitungsplatten 9 und 16, die in diesem Falle nach außen erfolgt, kompensiert.

Selbstverständlich ist es möglich, bei großen Kraftmeßdosen statt des einen Meßelementes 5 mehrere zu verwenden.

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Claims (6)

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   Patentansprüche :

   j Iy Kraftmeßdose mit Kraftmeßelement

   Krafteinleitungsplatten -f9i—3^K dadurch gekennzeichnet, daß tellerförmige Federelemente (2, 3), die das Kraftmeßelement (5) auf beiden Seiten abstützen, auf ihren äußeren Umfang in einem Lastrohr (1) derart eingespannt sind, daß die tellerförmigen Federelemente (2, 3) nach innen und das Lastrohr (1) nach außen vorgespannt sind.
2. 2. Kraftmeßdose nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die tellerförmigen Federelemente (2, 3) durch einen harten Schrumpfsitz mit dem Lastrohr (1) verbunden sind.
3. 3. Kraftmeßdose nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftmeßelement (5) von einer verstellbaren Druckschraube (4) getragen wird, die ihrerseits auf dem unteren Federelement (3) befestigt ist.
4. 4. Kraftmeßdose nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement (5) mittels eines Zugbolzens (7) über Spannschrauben (8) starr mit dem oberen Federelement (2) verbunden ist.

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5. 5· Kraftmeßdose nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite des Meßelementes 5 die Form einer Kalotte, eines Ellipsoidabschnittes oder eine ähnliche Form hat und sich unmittelbar auf das Federelement (2) abstützt.
6. 6. Kraftmeßdose nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des einen Kraftmeßelementes (5) mehrere verwendet werden.

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