DE2149438A1 - Verfahren zum messen einer definierten komponente - Google Patents

Verfahren zum messen einer definierten komponente

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DE2149438A1 DE19712149438 DE2149438A DE2149438A1 DE 2149438 A1 DE2149438 A1 DE 2149438A1 DE 19712149438 DE19712149438 DE 19712149438 DE 2149438 A DE2149438 A DE 2149438A DE 2149438 A1 DE2149438 A1 DE 2149438A1
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    • 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
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Description

2U9438
Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH Frankfurt am Main, Theodor-Stern-Kai 1
Öhlschlegel/bw Erf.-Nr. BI-7VH5
Verfahren sum Messen einer definierten Komponente
Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zum Messen einer definierten Komponente einer auf einen Körper wirkenden Kraft.
Für adaptive Regelkreise an Werkzeugmaschinen werden zur Erfassung der Meßgrößen Sensoren benötigt, die für die Anwendung in der Fertigung möglichst wartungsfrei und unabhängig von Fertigungsgegebenheiten arbeiten sollen. Speziell zur Erfassung von Schnittkräften sind bisher wenig Verfahren bekannt geworden, die diesen Forderungen gerecht werden.
Es ist bekannt, z. B. zur Schnittkraftmessung beim Drehen Befestigungsschrauben 1 eines Werkzeughalters 2 mit einem Planschieber 3 als Meßwertaufnehmer auszubilden (Fig. 1). Zu diesem Zweck werden die Schrauben mit Dehnungsmeßstreifen versehen. Die Summe aller Kräfte durch die Schrauben wird elektrisch
3098U/0693 - 2 -
- 2 - Er f.-Nr. BI-7V115
gebildet und zur Anzeige gebracht. Damit die zu messende Schnittkraft definiert erfaßt werden kann, muß der gesamte Kraftfluß durch die Schrauben geleitet werden. Das ist nur dann möglich, wenn der Planschieber 3 und der Werkzeughalter 2 keinen großflächigen Kontakt besitzen, sondern die Verbindung über Abstandsstücke 4 erfolgt, die als Zwischenscheiben zu den Befestigungsschrauben 1 ausgebildet sein können.
Die Empfindlichkeit dieser Meßanordnung ist jedoch sehr gering, da die Steifigkeit des Werkzeughalters 2 gegenüber den Ab stands stücken 4 als zu groß angesehen werden muß, so daß vorwiegend eine Verformung der Abstandsstücke 4 erfolgen wird, die mit den Befestigungsschrauben 1 einen mechanischen Untersetzer bilden, zumal das Längenverhältnis von Schraube zu Zwischenstück direkt die relative Längenänderung der Befestigungsschrauben 1 beeinflußt.
Die Aufgabe besteht daher darin, ein Verfahren zum Messen ψ einer definierten Komponente einer auf einen Körper wirkenden Kraft zu finden, das möglichst empfindlich ist und eine genaue Messung erlaubt. Sie wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Körper auf mindestens zwei Unterlegscheiben mit Undefiniertem Dehnungsverhalten gelegt wird, die mindestens einen aktiven Dehnungsmeßstreifen enthalten, und die eine zum Temperaturausgleich dienende kraftisolierte Zone besitzen, und daß die an den Dehnungsmeßstreifen entstehenden Stromänderungen über eine Brückenanordnung einem Meßgerät zur Strommessung zugeführt werden.
3098U/0693 - 3 -
- 5 - Erf.-Jr, BI-7VH5
2H9438
Die vorliegende Erfindung bietet eine Möglichkeit, Kräfte richtungsabhängig zu bewerten und ist z. B. geeignet, die Hauptschnittkraft beim Drehprozeß unabhängig von der Werkzeuglänge oder der Werkzeuglage als Istgröße für einen adaptiven Regler zu erfassen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Nach der Erfindung werden als Abstandsstück© Meßscheiben^· verwendet, die mit Dehnungsmeßstreifen versehen sind. Aus Gründen der Stabilität des Werkzeughalter sy stems müssen die Meßscheiben 4- eine hohe Steifigkeit in Kraftflußrichtung besitzen, so daß ihre Bauhöhe nur sehr klein sein darf. Solche Meßscheiben sind jedoch als Kraftmeßeinrichtung unter Verwendung von Dehnungsmeßstreifen nicht gut geeignet, da die durch unterschiedliche Reibung und Kontaktζonenflachen bedingten Randeinflüsse auf die Meßzone einen großen Einfluß, ausüben. Insbesondere kann für eine solche Meßscheibe keine Zone definierter Dehnung gefunden werden. TJm demnach wegen der thermischen Stabilität der Anordnung mit einem Brückenmeßverfahren arbeiten zu können, bei dem die beteiligten Dehnungsmeßstreifen sich temperaturmäßig auf gleichem Niveau befinden, wird die Meßscheibe mit einer Zone 5 versehen, die nicht am Kraftfluß beteiligt ist (Pig. 2). Auf oder in dieser neutralen !"lache wird ein Temperaturausgleichstreifen 6 für eine Halbbrücke befestigt. Wird die Meßscheibe z. B. als Ring ausgebildet, so werden auf oder in dem verbleibenden
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- 4 - Erf.-Hr. BI-71/115
Umfang des Ringes ein oder mehrere Dehnungsmeßstreifen 7 zur Erfassung der Stauchung angebracht.
Da an dem Kraftfluß mehrere Meßscheiben beteiligt sind, muß die Summe aller Kräfte über eine elektrische Auswerteschaltung erfolgen. Diese wird gemäß Fig. 3 vorgenommen. Bei herkömmlichen Meßbrücken wird die Brückenquerspannung zur Signaiauswertung verstärkt. Das würde in diesem Fall bedeuten, daß bei der Verwendung von nur einer Meßscheibe die Empfindlichkeit doppelt so hoch wäre als bei der einer Parallelschaltung von zwei Meßscheiben. Würde beispielsweise einer belasteten Meßscheibe eine zweite unbelastete parallelgeschaltet, so würde sich der Gesamtwiderstand der Anordnung halbieren und damit auch das Verhältnis der durch Stauchung hervorgerufenen Widerstandsänderung zum Gesamtwiderstand.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird eine Brückenquerstrommessung vorgenommen, bei der die Empfindlichkeit unabhängig von der Anzahl der verwendeten Meßscheiben konstant bleibt.
4 Beschreibungsseiten
4 Patentansprüche
1 Blatt Zeichnungen mit 3
309814/069?

Claims (3)

2U9A38 Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH Frankfurt am Main, Theodor-Stern-Kai 1 Öhlschlegel/bw Erf.-Nr. BI-71/115 Patentansprüche :
1.)Verfahren zum Messen einer definierten Komponente einer auf einen Körper wirkenden Kraft, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper auf mindestens zwei Unterlegscheiben mit Undefiniertem Dehnungsverhalten gelegt wird, die mindestens einen aktiven Dehnungsmeßstreifen enthalten, und die eine zum Temperaturausgleich dienende kraftisolierte Zone besitzen, und daß die an den Dehnungsmeßstreifen entstehenden Stromänderungen über eine Brückenanordnung einem Meßgerät zur Strommessung zugeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlegscheiben vorzugsweise ringförmig gestaltet sind.
- 2 3098U/0693
-Jt- ■ Erf.-Kr. BI-71/113
6 2H9A38
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kraftisolierte Zone durch zwei Einschnitte gebildet wird, und daß die Höhe der kraftisolierten Zone geringer ist als die Höhe der Unterlegscheibe.
4·. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brückenanordnung bei der Verwendung von mehr als zwei Unterlegscheiben die Dehnungsmeßstreifen parallelgeschaltet werden.
3098U/0693
DE19712149438 1971-09-30 1971-09-30 Anordnung zum Messen der Komponente einer auf einen Körper wirkenden Kraft Expired DE2149438C3 (de)

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DE19712149438 DE2149438C3 (de) 1971-09-30 Anordnung zum Messen der Komponente einer auf einen Körper wirkenden Kraft
FR7234219A FR2155400A5 (de) 1971-09-30 1972-09-27
GB4516472A GB1411993A (en) 1971-09-30 1972-09-29 Method of and device for measuring a given force acting on a body
US00294098A US3826131A (en) 1971-09-30 1972-10-02 Device for measuring a defined force component

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DE19712149438 DE2149438C3 (de) 1971-09-30 Anordnung zum Messen der Komponente einer auf einen Körper wirkenden Kraft

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DE2149438A1 true DE2149438A1 (de) 1973-04-05
DE2149438B2 DE2149438B2 (de) 1975-05-28
DE2149438C3 DE2149438C3 (de) 1976-02-05

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Publication number Publication date
DE2149438B2 (de) 1975-05-28
FR2155400A5 (de) 1973-05-18
US3826131A (en) 1974-07-30
GB1411993A (en) 1975-10-29

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E77 Valid patent as to the heymanns-index 1977
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