DE2333503C2 - Vorrichtung zum Messen von Kräften oder Drucken - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen von Knften oder Drücken mit einem Behälter, der ein gummielastisches Materi?' lückenlos umschließt und der eine Wand aufweist.die von einem verschiebbaren Kolben gebildet ist, durch den Has gummielastische )5 Material unter der Einwirkung der Meßgröße komprimiert wird.

Eine Vorrichtung dieser Art ist nach der DE-AS 12 99 135 bekannt. Dabei ist seitlich an den Behälter über einen Meßkolben die eigentliche Meßeinrichtung angeschlossen, so daß die gesamte Anordnung verhältnismäßig raumgreifend ausfällt. Auch ist es nach der US-PS 3130 382 bekannt, gummielastisches Materir-J zur Übertragung einer Meßgröße zu verwenden, wobei das gummielastische Material zwischen einem von der Meßgröße beaufschlagten Kolben und einer Stahlmembran angeordnet ist. Bei der Belastung kommt es hierbei zu Deformationen der Stahlmembran, die in verschiedenen Bereichen mit Dehnungsmeßstreifen versehen ist und somit eine elektrische Messung gestattet. Die dabei so verhältnismäßig kompliziert gestaltete Meßeinrichtung erfordert wie auch die bekannten Kraftmeßdosen eine Bauhöhe, die in vielen Fällen nicht zur Verfügung steht

Bei einer Anordnung nach der DE-OS 19 32 899 wird die Abhängigkeit des Widerstandswertes bei der v-, Längsdehnung von Widerstandsmaterial für die Messung von Kräften oder Drücken verwendet, indem das Widerstandsmaterial senkrecht zu seiner Längsrichtung einer mechanischen Spannung ausgesetzt wird und eine demgemäße Längenänderung erfährt. «·

Der Erfindung liegl die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der einleitend beschriebenen Art /11 schaffen, wobei nicht nur ein sehr einfacher und somr wenig störanfälliger Aufbau erreich! wcriion se!! sondern mich eine erhebliche Vernngenipi: de· ■ Bauhöhe erzielt wird, so daß sich diese Vornciniir besonders gui für die Messung de VV.ii/kiv : . Wal/ecniMcn anwcndf. 11 IMIl! l);ihr ■- ■" tncnfir ^n; ausreichende Meßgenauigkeit erzielt werden, zumal die damit insbesondere zu messenden Walzkräfte wichtige Meßwerte sind, die zuverlässig und reproduzierbar zur Verfügung stehen müssen. Die Bauhöhe der neuen Vorrichtung soll auch unter beengten Platzverhälnissen einen nachträglichen Einbau gestatten, ohne daß dabei die bei üblichen Kraftmeßdosen bestehenden Mindestwerte des Verhältnisses zwischen erforderlicher Bauhöhe des Federkörpers und dessen tragendem Querschnitt eingehalten werden müssen. Es soll in gleicher Weise möglich sein, die Kräfte bei einem außermittigen Angriff zuverlässig zu messen.

Die vorstehend beschriebene Zielsetzung wird bei einer Vorrichtung der einleitend beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in das gummielastische Material ein Metalldraht mit hoher Druckabhängigkeit seines spezifischen Widerstandswertes eingebettet ist, an dessen Anschlußenden eine Einrichtung zur Widerstandsmessung angeschlossen ist.

Mit dieser ungewöhnlich einfachen Anordnung wird das Grundprinzip der üblichen, mit Dehnungsmeßstreifen arbeitenden Kraftmeßdosen aufgegeben. Arn einfachsten läßt sich die Erfindung mit einem hydraulischen System vergleichen, bei welchem die Kraftmessung auf eine Druckmessung verlagert wird. Somit vermag die erfindungsgemäße Vorrichtung auch dann genaue Werte zu liefern, wenn die a=if ihren Kolben wirksame Kraft auiiermittig angreift, da die Krafteinwirkung auf den Kolben sich als konstanter Druck im ganzen Hydraulikmedium fortsetzt. Da es möglich ist, grundsätzlich eine beliebig niedrige Füllhöhe des vom gummielastischen Material gebildeten Hydraulikmediums vorzusehen, läßt sich die neue Vorrichtung auch mit ungewöhnlich geringer Bauhöhe herstellen. Dabei tauchen jedoch die bei üblichen abgeschlossenen Hydrauliksystemen bekannten Dichtungsschwierigkeiten zwischen Kolben und Zylinderwand sowie die damit insbesondere über längere Betriebszeiten hinweg verbundenen Leckverluste nich^r. auf. Vielmehr können die Dichtungsschwierigkeiten prak.hch selbst dann als behoben angesehen werden, wenn zwischen Kolben und Zylinderwand verhältnismäßig viel Spiel besteht. Somit kann insbesondere auch keine die Messung behindernde Reibung zwischen Kolben und Zylinderwand auftreten.

Untersuchungen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung haben ergeben, daß bei hoher Meßempfindlichkeit eine sehr gute Linearität und Nullpunkts-Konstanz bei vernachlässigbarer Hysterese besteht. Damit werden die Eigenschaften der sonst üblichen Kraftmeßdosen erreicht, jedoch kann eine sehr geringe Bauhöhe eingehalten werden, als deren obere Grenze 3 bis 4 cm angesehen werden können. Die hiermit meßbaren Kräfte können beispielsweise im Bereich von IO MN liegen.

In vorteilhafter Ausführungsform der Erfindung wird als giimmielastisches Maierial kaltviilki^isicrender Silicon-Kautschuk verwendet

In die Schicht aus gummielastischem Maieri si ist der Metalldraht zweckmäßig als Wicklung, insbesondere mäanderförmig, eingebettet. Als Metall kann beispielsweise Manganin oder eine Silber-Mangan-Legieninp verwendet werden, wobei es wesentlich im. d.ifi ein-.-mök'lichst hohe Druckabhängigkeii dos vr/ifisclu.·!· Widerstandes einerseits und «ndVr'Tsi-M-- "in ■■ ·'■ Ί:· h;' i.'iTiii!!"" I frincriiiiirkceffi/ii'ii: i -. f "·. '«■·■*><< die'M'v Ar t'ndt'ii sk 1> hcisi 1. ■ ·λ '■ ■ i.|i.

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beschrieben.

Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, bei welcher der Aufbau der neuen Vorrichtung schematisch dargestellt ist Man erkennt einen Zylinderkörper 1, in welchem die Schicht 2 aus vulkanisiertem Silicon-Kautschuk eingebettet ist. Diese Schicht wird mittels des stempeiförmigen Kolbens 3 beaufschlagt, wobei ein beträchtliches Spiel zwischen der Wand des Zylinders und der Außenfläche d^s Kolbens besteht. Damit dieses Spiel möglichst groß gehalten werden kann, ist im Ausführungsbeispiel ein sonst entbehrlicher Dichtungsring 4 vorgesehen.

Bei der Belastung des Kolbens 3 mit einer Kraft wird der Druck in der vulkanisierten Silicon-Kautschuk-Schicht gesteigert, ohne daß es zu einer nennenswerten Deformation kommt. Infolge dieser Drucksteigerung ändert der in die Silicon-Kautschuk-Schicht eingebettete Widerstandsdraht 5 seinen spezifischen Widerstand, so daß eine Widerstandsänderung gemessen werden kann, auf Grund welcher sich eine Aussage über den Druck im Zylinder und somit auch über die den Kolben 3 beaufschlagende Kraft machen läßt. Wesentlich ist, daß der Widerstandsdraht 5 so gleichmäßig wie möglich auf

in den tragenden Querschnitt der Fläche der Silicon-Kautschuk-Füllung verteilt ist. Die Widerstandsmessung kann grundsätzlich in beliebiger Form vorgenommen werden, jedoch eignen sich Brücken-Meßvx;rstärker insbesondere für die genannte Messung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Messen von Kräften oder Drücken mit einem Behälter, der ein gummielastisches Material lückenlos umschließt und der eine s Wand aufweist, die von einem verschiebbaren Kolben gebildet ist, durch den das gummielastische Material unter der Einwirkung der Meßgröße komprimiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß in das gummielastische Material ein Metalldraht mit hoher Druckabhängigkeit seines spezifischen Widerstandswertes eingebettet ist, an dessen Anschlußende eine Einrichtung zur Widerstandsmessung angeschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gummielastische Material kaltvulkanisierender Silicon-Kautschuk ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metalldraht aus Manganin besteht

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, da3 der Metalidralu mäanderförmig in der Schicht aus gummielastischem Material derart angeordnet ist, daß er auf die tragende Fläche dieser Schicht gleichmäßig verteilt ist