DE2139883C3 - Vorrichtung zum Messen der Verformung eines auf Biegung beanspruchten Bauteils - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Verformung eines auf Biegung beanspruchten Bauteils, insbesondere des Grundauslegers eines Teleskopkran,

"""'" Zu diesem Zweck ist bereits eine Vorrichtung vorgeschlagen worden, mit der die Dehnung des Bauteils in den durch eine Biegebcanspruchung gedehnten bzw. gestauchten Fasern des Bauteils gemessen wird. iDse Dehnung ist ein Maß für die im Bauteil wirkende Kraft (deutsche Auslegeschrift 1 573 792). Die Dehnung und die Stauchung der gedehnten bzw. gestauchten Fasern sind nicht proportional der Krümmung, sondern mit einem Linearitätsfchler behaftet.

Die Nichtliiiearitäten und die nicht vorhandene Proportionalität zwischen der Dehnung in den äußeren Fasern und der Krümmung des Dehnungsmeßstrrifenträgers rühren daher, daß in den äußeren Fasern Normalkräfte wirken. Auch, wenn die Dehnungsmeßstreifen genau gleich weit von der neutralen Faser entfernt sind und also in den äußeren Fasern entgegengesetzte Normalkräfte wirken, läßt sich die genannte Nichtlinearität nicht vermeiden,

ίο Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß sie nicht mehr auf einer der Seiten des Bauteils angeordnet zu werden braucht, in welcher die Kraft angreift, und daß sie von Temperatur-

«5 änderungen des Bauteils unbeeinträchtigte Meßwerte liefert.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß ein Meßaufnehmer an dem Bauteil zum Messen einer Verformungsgröße aii-

zo geordnet ist, die der durch die Biegebeanspruclnmg hervorgerufenen Krümmung der neutralen Faser des Bauteils proportional ist.

Zweckmäßigerweise ist dabei der Meßaufnehntjr in einer die neuhalc Faser des Trägers enthaltenden

«5 Ebene angeordnet.

Auf Grund dieser Anordnung wird der die Verformung messenden Vorrichtung nicht mehr die je nach den Temperaturb'idingungen unterschiedliche Di'-nung bei Belastung des Bauteils mitgeteilt Insbeson-

dere bei der Anwendung der Vorrichtung aim Messen der Verformung 'les Grundauslegers eines TeIeskopkrans ist die Anordnung in der neutralen Faser von großem Vorteil. Bei einer Anordnn"; {'·;:> Meßaufnehmers in den am meisten gedehi ;n bzw. gestauchten Fasern beeinträchtigt nämlich der sogenannte »Überrolleffekt« die Messung in besonders unerwünschter Weise.

Dieser Effekt kommt dadurch zustande, daß beim Ausfahren der Teleskope aus dem Grundausleger die

an den Teleskopen vorgesehenen Führungsstücke oder -rollen bei Jer bekannten Vorrichtung über deren Anbringungsort am Grundausieger auf der gedehnten oder gestauchten Seite des Grundauslegers gleiten. Dadarch ergeben sich örtliche Verformungen

der gedehnten oder gestauchten Faser des Grundauslegers, welche die Messung verfälschen. Derartige Schwierigkeiten können bei Anordnung eines die Krümmung erfassenden Meßaufnehmers in der neutralen Faser, also auf einer vom Kraftangriff unbe-

So einflußten Seite des Grundauslegers, nicht mehr auftreten

Bei einer Ausführung der Erfindung ist der Meßaufnehmer von einer Kragstange gebildet, die mit ihrem einen Ende an der Seite des Bauteils befestigt.

und parallel zur Bauteillängsachse angeordnet ist,' sowie durch einen Abstandsgeber, der benachbart dem frei auskragenden anderen Ende der Kragstange ;$ρ?\ am Bauteil angeordnet ist. C|S$§f

Der Abstandsgeber ist bei dieser Ausführung der _;:fi0s%[^

£0 Erfindung zweckmäßigerweise ein an sich bekannter vl^r-. induktiver Weggeber mit einer Induktionsspule und '^^ einem in diese hineinbewegbaren Kern, z. B. i'/i Gestalt eines Tasters. Der Taster kann dabei am Irden Ende der Kragstange und die Induktionsspule am

Bauteil befestigt sein, dessen Verformung gemessen werden soll.

Bei einer anderen Ausführung der Erfindung ist der Meßauinehmer von einem in der Mitte verjüng-

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ten und dort mit Dehnungsmeßstreifen beklebten stigt, Der bewegliche Taster 17 dieses induktiven Ge-Brückenträger gebildet, der beidendig biegesteif mit bers 16 liegt an der Oberfläche 14 an, _

dem Bauteil verbunden ist. Schließlich kann der Die Duichbiegung de* Grundauslegers 4 wird des Krümmungsmesser auch einen Kollimator umfassen, Kragstange 12 nicht mitgeteilt, so daß sich^ bet einer welcher photoelektrisch die durch eins Biegebean- S solchen Durchbiegung die neutrale Faser 10 ge_bwn» spruchung des Bauteils verursachte Ab/enkung eines über der oberen Fläche 14 dar Kragstange mit zum Lichtstrahles mißt, der auf einen quer zur neutralen freien Ende der Kragstange hin zunehmender Entfcr-Faser am Bauteil angebrachten Spiegel geworfen nurig nach unten bewegt. Dieser Bewegung folgt der wird. induktive Geber 16, so daß der bewegliche Taster 17

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der io vom freien Ende IS der Kragstange in den indukti-Erfindung sind im folgenden an Hand schematischer ven Geber 16 hineingedrückt wird. Der Hubweg des Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen nä- beweglichen Tasters 17 ist ein Maß für die Beanspruher erläutert. Es zeigt chung des Auslegers und damit für das auf den Aus-

F i g. 1 in einer vereinfachten Seitenansicht den be- leger einwirkende Gesamtmoment, lasteten Ausleger eines Teleskopkrans mit stark 15 Bei der Ausführung nach Fig.3 umfaßt der übertrieben dargestellter, von der Belastung hervor- Krümmungsmesser 11 einen Brückenträger 20, der gerufener Krümmung des Grundauslegers, mit seinen beiden Enden 21 und 22 auf der Höhe der

F i g. 2 oben in Seitenansicht und unten in Drauf- neutralen Faser 10 mit der Seite des Grundausle- L ^ sieht einen Teil des Grundauslegers mit einer ersten gers4 verschweißt ist. In dem zu Pig.3 gehörigen ift » Ausführung der Vorrichtung nach der Erfindung, 20 Teilschnitt nach der Linie III-III ist nicht der ge- ._

Fig. 3 in Seitenansicht und darunter in einem samte Grundausleger4 geschnitten dargestellt, son-Teilschnitt nach der Linie III-III den Grundausleger dem nur die den Brückenträger 2« tragende Seiteneines Teleskopkrans mit einer Vorrichtung nach wand 4'.
einer zweiten Ausiührung der Erfindung und Der Brückenträger hat in der Mitte seines nicht

Fig.4 in einer weiteren Seitenansicht den Teil as unterstützten Teils eine runde Aussparung 23. Auf eines Grundauslegers mit einer dritten Ausführung den Umfang dieser Aussparung 23 sind Dehnungsder Erfindung. meßstreifen 24 aufgeklebt, und awar je ein Deh-

In Fig. 1 ist nut 1 der Teleskopausleger eines Te- nungsmeßstreifen auf einer Seite der neutralen Faser leskopkrans bezeichnet. Der Teleskopausleger 1 hat 10 symmetrisch zu dieser. Der obere Dehnungsmeßeinen bei 2 am Oberwagen oder Drehtisch 3 ange- 30 streifen 24 wird also bei einer Biegebeanspruchung lenkten Grundausleger 4 und mehrere ausfahrbare des Grundauslegers 4 gedehnt, während der untere Teleskope 5, an deren äußerstem ein Flaschenzug 6 Dehnungsmeßstreifen 24 gestaucht wird. Die Ausmit Lasthaken 7 zum Heben einer Last 8 angeordnet gangssignale der beiden Dehnungsmeßstreifen 24 ist. De Jrundausleger ist mittels eines Wippzylin- werden in bekannter Weise derart miteinander geders 9 ausschwenkbar. 35 koppelt und gegebenenfalls verstärkt, daß das Aus-

Unter Last biegi sich der Teleskopausleger 1 in gangssignal ein Maß für die Beanspruchung des Aus · dem gezeichneten Sinne durch, wobei die Durchbie- legers 4 und damit für das auf den Ausleger wirkende : '\\ gung in den Zeichnungen weit übertriebeT dargestellt Gesamtmoment darstellt, welches das von der Last ibt. Bei dieser Biegebeanspruchung werden die in auf den Ausleger ausgeübte Moment sowie das durch >- ^ ' Fig. 1 oberhalb der ungedehnt bleibenden neutralen 40 das Auslegereigengewicht ausgeübte Moment um- ^, Faser iO liegenden Fasern gedehnt und die unterhalb faßt. _ '}ßf._r

der neutralen Faser 10 liegenden Fasern gestaucht. In Fig.4 ist eine weitere Ausführung des Kriim- :;&*'}

Au der Seite de«, Grundauslegers 4 ist auf der Höhe mungsmessers 11 dargestellt. Der Krümmungsmesser ^' \ der neutralen Faser ein Krümmungsmessir 11 an- 11 nach Fig.4 umfaßt einen mit seiner J^ängsachse ^J £ geordnet, und zwar zweckmäßigerweise in einem Be- 45 in der Ebene der neutralen Faser 10 des Grjndausle- ^r f, reich des Grundauslegers 4 jenseits vom Anlenk- gcrs 4 befindlichen Kollimator, dessen Linse 31 quer ¥ ; punkt des Wiprszylinders9 am Grundausleger auf der zur neutralen Faser 10 steht. Gegenüber der Linse 31 ß.V:\ zum freien Endt des Auslegers hinweisenden Seite und parallel zu dieser ist ein Spiegel 32 angeordnet, J/ U. des Grundauslegers. der also ebenfalls quer zur neutrafen Faser 10 steht. ' >

In den Fig.2 bis4 sind unterschiedliche Ausfüh- 50 Der Kollimator 30 wirft über die Linse 31 einen '! | rungen für den Krümmungsmesser 11 dargestellt. Lichtstrahl auf diesen Spiegel, der bei einer Durch- \^,,;\

Der Krümmungsmesser 11 umfaßt bei der Ausfüh- biegung des Grundauslegers 4 abgelenkt wird. Die j

rung nach Fig.2 eine Kragstange 12, die mit ihrem Ablenkung des Lichtstrahls ist ein Maß für die 5-

einen Ende 13 an der Seite des Grundausiegers ange- Krümmung der neutralen Faser und damit für die ; |

schweißt ist. Die Kragstange 12 ist dabei se angeord- 55 Beanspruchung des Grundauslcgeis4 durch das auf ,^ . |

-tnet, daß ihre obere Fläche 14 bei unverformtem ihn wirkende Gesamtmoment. Die Größe der Ablen- ' |

'Grundauslegcr 4 in einer Ebene mit der neutralen kung hängt von dem Abstand zwischen Linse 31 und s <§ |

Faser 10 des Grundauslegers liegt. Oberhalb des Spiegel 32 ab, der mittels des Zentriwinkels ε zumg* %

¹ freien Endes IS der Kragstange 12 ist an der Seite KrümmungEmittelpunkt erfaßt werden kann. Die Ab- - -' ^;

des Grundauslegers 4 ein induktiver Geber 16 befe- 60 lenkung ist dann proportinal 2 ε.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1. Vri %■''■

   Patentansprüche:

   !. Vorrichtung zum Messen der Verformung eines auf Biegung beanspruchten Bauteils, insbesondere des Grundauslegers eines Teleskopkran, gekennzeichnet durch einen Meßaufnehmer (U), der an dem Bauteil (4) zum Messen einer Vcrformungsgröße angeordnet ist, die der durch die Biegebeanspruchung hervorgerufenen Krümmung der neutralen Faser (10) des Bauteils proportional ist,
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßaufnehmer (11) in einer die neutrale Faser (10) des Bauteils (4) enthaltenden Ebene angeordnet ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch ί oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßaufnehmer (11) eine Kragstange (12) umfaßt, die mit ihrem einen Ende an der Seite des Bauteils (4) befestigt und parallel zur Bautcillängsachse angeordnet ist, sowie einen Abstandsgeber (16), der benachbart dem frei auskragenden anderen Ende (15) der Kragstange (12) am Bauteil (4) angeordnet ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandsgeber (16) ein an sich bekannter induktiver Weggeber mit einer Induktionsspule und einem in diese hineinbewegbaren Kern (17) ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (17) am freien Ende (IS) der Kragstange (12) und die Induktionsspule am Bauteil (4) befestigt ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßaufnehnier (11) einen in der Mitte verjüngten und dort mit Dehnungsmeßstreifen beklebten Brückenträger (20) umfaßt, der beidendig (bei 21 und 22) biegesteif mit dem Bauteil (4) verbunden ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßaufnehmer (11) einen Kollimator (30) mit einer quer zur neutralen Faser (10) angeordneten Linse (31) umfaßt, der photoelektrisch die durch eine Bicgcbeanspruchung des Bauteils (4) verursachte Ablenkung eines Lichtstrahls mißt, der auf einen quer zur neutralen Faser (10) am Bauteil (4) gegenüber der Linse (31) angeordneten Spiegel (32) geworfen wird.