DE2160298A1 - Biegebalken zur messung von kraeften - Google Patents

Biegebalken zur messung von kraeften

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DE2160298A1
DE2160298A1 DE19712160298 DE2160298A DE2160298A1 DE 2160298 A1 DE2160298 A1 DE 2160298A1 DE 19712160298 DE19712160298 DE 19712160298 DE 2160298 A DE2160298 A DE 2160298A DE 2160298 A1 DE2160298 A1 DE 2160298A1
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bending beam
strain gauges
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bending
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DE19712160298
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Hartmut Dipl Phys Dr Franz
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JC Eckardt AG
Original Assignee
JC Eckardt AG
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20Measuring 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
    • G01L1/22Measuring 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
    • G01L1/2206Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
    • G01L1/2218Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being of the column type, e.g. cylindric, adapted for measuring a force along a single direction
    • G01L1/2225Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being of the column type, e.g. cylindric, adapted for measuring a force along a single direction the direction being perpendicular to the central axis

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

  • Biegebalken zur Messung von Kräften Die Erfindung bezieht sich auf einen Biegebalken zur Messung von Kraften, der beidseitig Dehnungsmeßstreifen Aufweist, die in einer Brückenschaltung angeordnet sind.
  • Solche Kraftmesseinrichtungen sind bekannt. Dabei sind die verwendeten Biegebalken in der Regel beidseitig mit Dehnmeßstreifen beklebt und die Dehnmeßstreifen sind in einer elektrischen lXalb-oder Vollbrückenschaltung angeordnet. Der Flachteil solcher bekannter Biegebalken ist darin zu sehen, daß die Klebe stellen die reigung haben zu kriechen und Hystere seersche intlueen hervorrufen. fiian hat deshalb auch schon Biegebalken vorgeschlagen, bei denen die Dehmeßstreifen auf die Oberflache des Biegebalkens aufgedampft werden. Diese Ausführungsformen weisen den ITachteil auf, daß die Dehnmeßstreifen aus fertigungstechnischen Gründen nur auf einer -3eite des 3iegebalkens aufgebracht werden können, so daß eine Brückenschaltung nicht verwirklicht werden kann. Eie nachträgliche bedampfung der anderen Seite des Siegebalkens würde nicht den gewünschten erfolg bringen, weil wegen der geanderten Bedingungen während des Bedampfes die für eine exakte Messung notwendigen engen Toleranzen im Widerstandswert, im Temperaturkoeffizienten und K-Faktor (Dehnungsfaktor) nicht eingehalten werden können.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe Dugrurde, diese flachteile zu vermeiden und einen Biegebalken zu schaffen, der vorzugsweise mit vier in einer Brückenschaltung angeordneten Dehnungsmeßstreifen versehen ist, die aufgedampft werden können.
  • Die erfindung besteht darin, daß der Biegebalken aus zwei senkrecht zur Kraftrichtung in der neutralen Faser getrennten Hälften besteht, die jeweils auf ihrer Außenseite mit aufgedampften Dehnungsmeßstreifen versehen sind.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wie es möglich, die beiden Teile des Biegebalkens nebeneinander liegend zu bedampfen, so daß die ge':iüiischten engen Toleranzen bei der Herstellung eingehalten werden können. Nach dem Bedampfen werden die beiden Hälften durch Punkt- oder Fl:i-chenschweißen in der Irennebene der neutralen laser miteinander verbunden, so daß ein Biegebalken zur Kraftmessung geschaffen ist, der die Vorteile von aufgedampften Dehnungsmeßstreifen mit den Vorteilen einer Anordnung der Dehnungsmeßstreifen in einer Volbrücke vereinigt. tie l.cßgenauigkeit kann dadurch wesentlich erhöht werden.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindung ergibt sich, wenn die beiden I-ialften des Biegebalkens in ihrem Querschnitt so profiliert sind, daß die Dehnungsmeßstreifen in Bereichen größter Verformung liegen. Das kann beispielsweise dadurch geschehen, daß die Breite des Biegebalkens verschieden groß gehalten wird oder daß, wie eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung es vorsieht, die Hälften im Bereich der aufgedampften Dehnungsmeßstreifen in der Trennebene eine Auskehlung o.dgl. aufweisen, die nach dem Zusammenfügen eine tuerschnitts-Schwächung in diesem Bereich und damit in der oberen Hälfte des Biegebalkens eine Dehnungsüberhöhung und in der unteren Hälfte eine übermäßige Stauchung hervorrufen. bit minimaler Auslenkung des 3iegebalkens kann somit eine maximale Widerstandsänderung der Dehnungsmeßstreifen bewirkt werden.
  • Die Erfindung ist in der eichnunG anhand eines Ausführungsbeispieles dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemaß ausgestalteten Biegebalken und Fig. 2 eine Draufsicht auf deii £3iegebalken der Fig. 1 die der Fig. 1 zu entnehmen ist, besteht der erfindungsgemäße Biegebalken 1 aus den beiden Hälften 1 a und 1 b, die nu der Trennebene 2 symmetrisch und im vorliegenden fall auch identisch ausgebildet sind. Die Trennebene 2 verlauft in der neutralen Naser des Biegebalkens 1. Sie Teile 1 a und 1 b sind in dieser Trennebene 2 durch Punkt- oder Flächenschweißung miteinander fest verbunden.
  • Auf den Ausßenseiten der Hälften 1 a und 1 b sind jeweils Dehnungsmeßstreifen 3 aufgedampft, und zwar, wie aus Fig. 2 hervorgeht, jeweils zwei Dehnungsmeßstreifen auf der Ilalfte 1 a und zwei andere auf der Hälfte 1 b. Die zu messende Kraft wird in Richtung des pfeiles 4 auf den Biegebalken 1 aufgebracht, der an seinem linken sunde in einer Einspannung 5 gehalten ist.
  • Bei einer Durchbiegung dehnt sich der Dehnungsstreifen 3 auf der Oberseite der Ha-lfte 1 a, während der Dehungsmeßstreifen 3 auf der Unterseite der lI-lfte 1 b gestaucht wird. Damit andern sich in bekannter Weise die Viderstände der I)eluiungsmeßstreifen und durch die Anordnung in einer elektrischen Brückenschaltung kann diese Widerstandsänderung in sehr exakter Weise als Maß für die aufgebrachte Kraft dienen.
  • Um die Verformung der Dehnungsneßstreifen 3 be gleicher Kraft möglichst groß-zu gestalten, ist jeweils die iialfte 1 a und die Hälfte 1 b auf den einander zugewandten Seiten einer Auskehlung 6 versehen und es wurde, wie aus teig. 2 ersichtlich ist, die Breite des Dehnungsmeßstreifens um freien Ende 4 hin im ßereich der Dehnungsmeßstreifen 3 abnehmend ausgeführt. Insbesondere durch die Anordnung der Auskehlung, die zu einer Querschnittsschwächung des Biegebalkens führt, wird nun in der oberen I1älfte 1 a eine Dehnungserhöhung und in der IIälfb 1 b eine übermäßige Stauchung bei gleichen Kräften erreicht, so daß auch die Widerstandsänderung der Dehnungsmeßstreifen größer ist als bei normal gestalteten Biegebalken. Durch diese Maßnahme kann daher die Meßgenauigkeit des neuen Biegebalkens wesentlich erhöht werden.
  • Die Herstellung des neuen Biegebalkens erfolgt auf folgende Weise: Die Hälften 1a und 1b des Biegebalkens, die zunächst in gleicher Weise hergestellt werden körnigen, da sie identisch sind, werden Zur Bedampfung mit dem Dehnungsmeßstreifen 3 nebeneinander gelegt und in einem Arbeitsgang jeweils mit den beiden Dehnungsmeßstreifen auf ihrer Oberseite bedampft.
  • Anschließend werden die beiden Hälften 1 a und 1 b durch Punkt- oder Flächenschweißen in der Trennebene 2 zusammengefügt, die in der neutralen faser des Biegebalkens 1 verläuft.
  • Nach der Einspannung ist der Biegebalken einsatzfähig. Er eist den entscheidenden Vorteil auf, daß er durch seinen Aufbau aus zwei Hälften beidseitig mit Dehnungsmeßstreifen bedampft werden kann, so daß die Flachteile aufgeklebter Dehnungsmeßstreifen nicht auftreten.

Claims (4)

Patent- und Schutzansprüche
1. Biegebalken zur Messung von Kräften, der beidseitig Dehnungsmeßstreifen aufweist, die in einer J3rückenschaltung angeordnet sind, dadurch gekennDeichnet, daß der xiegebalken (1) aus zwei senlcrecht sur Kraftrichtung (4) in der neutralen Faser getrennten Hälften (la und ib) besteht, die jeweils auf ihrer Außenseite mit aufgedampften Dehnungsmeßstreifen (3) versehen sind.
2. Biegebalken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hälften (1a und 1b) in der Trennebene (2) der neutralen Faser miteinander verbunden sind.
3. Biegebalken nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch bekenzlzeichnet, daß die beiden Hälften (1a und 1b) in ihrem Querschnitt so profiliert sind, daß die Dehnungsmeßstreifen (3) in Bereichen größter Verformung liegen.
4. Biegebalke-n nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekermzeichnet, daß die Hälften (1a und ib) im bereich der cLufgedampften Dehnungsmeßstreifen in der Trennebene (2) eine Auskehlung (6) o.dgl. aufweisen.
L e e r s e i t e
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1409880A1 (de) * 2001-07-02 2004-04-21 Alliant Techsystems Inc. System und verfahren zur messung der krümmung in einem stiftglied

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1409880A1 (de) * 2001-07-02 2004-04-21 Alliant Techsystems Inc. System und verfahren zur messung der krümmung in einem stiftglied
EP1409880A4 (de) * 2001-07-02 2005-08-17 Alliant Techsystems Inc System und verfahren zur messung der krümmung in einem stiftglied

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