DE2357484C2

DE2357484C2 - Force measuring ring

Info

Publication number: DE2357484C2
Application number: DE19732357484
Authority: DE
Inventors: Erich 7993 Kressbronn Brosa
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-11-17
Filing date: 1973-11-17
Publication date: 1984-01-05
Also published as: DE2357484A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine ringförmige Druckkraftmeßzelle zur Ermittlung von axial auf diesen Ping wirkenden Kräften, wie sie beispielsweise zur Messung der Belastungskräfte von Druckschrauben, Zugankern, Säulen, Spindeln, Wellen usw. verwendet wird, und zwar insbesondere um einen Kraftmeßring für niedere Meßbereiche bei verhältnismäßig großem Durchmesser, der aus einem ringförmigen Steg (Stauchzylinder), dem eigentlichen Lastmeßabschnitt, besteht, und an dessen beiden Enden zur Krafteinleitung Belastungsringe angeordnet sind.The invention relates to an annular pressure load cell for determining axial pressure on this ping acting forces, such as those used to measure the loading forces of pressure screws, tie rods, Columns, spindles, shafts, etc. is used, in particular to a force measuring ring for low Measuring ranges with a relatively large diameter, which consists of an annular web (compression cylinder), the actual load measuring section, and load rings at both ends for introducing force are arranged.

Solche Kraftmeßringe, ζ. B. für die Messung sehr großer Kräfte, sind nach der US-Patentschrift 34 22 671 und, für andere Zwecke, nach den deutschen Offenlegungsschriften 17 73 547 und 23 19 086 bekannt. In der DE-OS 17 73 547 wird auch beschrieben, wie z. B. durch unsymmetrische Gestaltung des Belastungssteges Biegemomente im eigentlichen Meßabschnitt vermieden werden können, wobei diese Biegemomente auch bei t>o idealer Belastung allein aufgrund der Theorie des Verhaltens solcher Meßringe entstehen können. In der US-Patentschrift 34 22 671 werden Biegemomente durch Kraftverteilungsglieder, die unter und über den Meßring gelegt werden, vermieden. b5Such force washers, ζ. B. for the measurement of very large forces, are according to US Pat. No. 3,422,671 and, for other purposes, known from German Offenlegungsschriften 17 73 547 and 23 19 086. In the DE-OS 17 73 547 is also described, such as. B. by asymmetrical design of the loading bar bending moments in the actual measuring section avoided can be, with these bending moments also at t> o ideal load can arise solely on the basis of the theory of the behavior of such measuring rings. In the US Patent 34 22 671 are bending moments through force distribution members that are below and above the Measuring ring are placed, avoided. b5

Vorliegende Erfindung geht aus von einem Kraftmeßring der dort beschriebenen Art Geht man dabei zu kleineren Meßbereichen über, so wird der geometrische Querschnitt des Verformungssteges immer kleiner und das Meßergebnis hängt sehr von der Qualität und geometrischen Form sowie Formstabilität der den Me3ring aufnehmenden Maschinenteile bei Laständerung ab, da geringe Unebenheiten oder Biegungen der Belastungsteile in einem dünnen Stauchzylinder Ausbuchtungen nach innen oder außen erzeugen, so daß aufgeklebte Dehnungsmeßstreifen (DMS) falsche Ergebnisse liefern. Auch Verstärkungen durch starke Belastungsringe, die mit Stauchzylinder aus einem Stück bestehen, sind noch zu biegeweich und haben nur geringe Wirkung.The present invention is based on a force measuring ring of the type described there over smaller measuring ranges, the geometric cross section of the deformation web becomes smaller and smaller the measurement result depends very much on the quality and geometric shape as well as dimensional stability of the Me3ring receiving machine parts decrease when the load changes, as slight unevenness or bends in the Load parts produce bulges inwards or outwards in a thin compression cylinder, so that Stuck-on strain gauges give incorrect results. Also reinforcements through strong ones Load rings that consist of one piece with an upsetting cylinder are still too flexible and only have little effect.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Vermeidung der Biegung des Verformungssteges (Stauchzylinders) bei nicht idealen Belastungsverhältnissen und die Meßkrafteinleitung in die Mitte des Belastungssteges.The object of the present invention is to avoid the bending of the deformation web (upsetting cylinder) in the case of non-ideal load conditions and the introduction of the measuring force in the middle of the load bar.

Das zur Lösung dieser Aufgabe wesentliche Merkmal ist im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegeben.The feature which is essential for solving this problem is given in the characterizing part of claim 1.

Anhand der A b b. 1 bis A b b. 7 soll die Erfindung im fo'genden beispielhaft beschrieben werden.Using the A b b. 1 to A b b. 7 is the invention in are described by way of example below.

Eine Druckkraftmeßzelle der beschriebenen Art ist ringförmig, im wesentlichen rotationssymmetrisch und hat im Axialschnitt einen etwa I-förmigen Querschnitt (Abb. 1). Der dünne, durch die Meßkräfte gestauchte, hohlzylindrische Verformungssteg {Stauchzylinder) 1, auf dem DMS 2 zur Bestimmung der Stauchung angebracht sind, ist mit je einem oberen und unteren Stabilisierungsring 3 (Krafteinleitungsring) verbunden. Abb.2 zeigt, vie bei einem nicht erfindungsgemäß gestalteten Kraftmeßring bei nichtidealer Belastung ρ die am Stauchzylinder 1 unerwünschten Ausbuchtungen entstehen können.A compression load cell of the type described is ring-shaped, essentially rotationally symmetrical and has an approximately I-shaped cross-section in axial section (Fig. 1). The thin, hollow-cylindrical deformation web (compression cylinder) 1, compressed by the measuring forces, on which strain gauges 2 are attached to determine the compression, is connected to an upper and lower stabilizing ring 3 (force introduction ring). Fig. 2 shows how, in the case of a force measuring ring not designed according to the invention, the undesired bulges on the upsetting cylinder 1 can arise in the case of a non-ideal load ρ.

A b b. 4 zeigt, wie die Stabilisierungsringe 3 mittels je einer inneren und äußeren Nute 4· und 5, in zwei Bereiche mit unterschiedlich großen Querschnitten aufgeteilt werden, so daß ein biegeweicher Steg 7 entsteht, der diese beiden Bereiche miteinander verbindet. Der sich dirskt av. den Stauchzylinder anschließende wesentlich dickere Teil 3' dient weiter zur Stabilisierung und der schwächere (dünnere) äußere Teil 6 (Ausgleichsring) dient zum Ausgleich von Unebenheiten sowie zur Aufnahme und Weiterleitung der auftreffenden Meßkräfte in die Mitte des Verformungssteges. Um dies zu erreichen, muß der mittlere Radius des Steges 7 gleich dem des Stauchzylinders 1 gewählt werden. Die Biegefähigkeit des Steges 7 kann noch erhöht werden, wenn in ihm die Flächenbelastung kleiner gewählt wird als im Stauchzylinder 1. Durch diese Maßnahme werden Unebenheiten und Biegung der kraftgebenden Maschinenteile von dem eigentlichen Meßring 1 und seinen Stabilisierungsringen ferngehalten. In A b b. 3 ist dargestellt, wie bei dem erfindungsgemäßen Kraftmeßring Unebenheiten der belastenden Teile und nichtzentrale Lasten nur den Ausgleichsring 6 deformieren können und vom eigentlichen Stauchzylinder, der die DMS trägt, ferngehalten werden.A b b. 4 shows how the stabilizing rings 3 by means of an inner and an outer groove 4 · and 5, in two Areas with different sized cross-sections are divided so that a flexible web 7 that connects these two areas. The dirskt av. The compression cylinder the subsequent, much thicker part 3 'serves further for stabilization and the weaker (thinner) outer part Part 6 (compensating ring) is used to compensate for unevenness as well as for receiving and forwarding the impinging measuring forces in the center of the deformation web. To do this, the middle The radius of the web 7 can be selected to be equal to that of the upsetting cylinder 1. The flexibility of the web 7 can can still be increased if the surface loading is selected to be smaller in it than in the upsetting cylinder 1. By this measure removes bumps and bending of the power-giving machine parts from the actual Measuring ring 1 and its stabilizing rings kept away. In A b b. 3 is shown as in the case of the invention Force measuring ring Unevenness of the loading parts and non-central loads only the compensation ring 6 can deform and be kept away from the actual compression cylinder that carries the strain gauges.

In A b b. 3 und A b b. 4 sind 14 und 15 Abdeckungen für die DMS und 16 bzw. 17 Nuten für die Zuleitung. In den A b b, 5, 6 und 7 sind weitere Ausgestaltungen der Grundidee dargestellt: In A b b. 7 ist der Ausgleichsring als loser Ring 8 ausgebildet, der über der Mitte des Meßringes mit einer Druckkante 9 versehen ist. Er kann beispielsweise durch Schrauben 10 mit dem Stabilisierungsring in seiner zentralen Lage fixiert werden.In A b b. 3 and A b b. 4 are 14 and 15 covers for the strain gauges and 16 and 17 grooves for the supply line. In A b b, 5, 6 and 7 show further refinements of the basic idea: In A b b. 7 is the balance ring designed as a loose ring 8 which is provided with a pressure edge 9 over the center of the measuring ring. He can be fixed in its central position for example by screws 10 with the stabilizing ring.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Annular, essentially rotationally symmetrical, in axial section, approximately I-shaped pressure load cell, Called a force measuring ring, each with an upper and a lower stabilizing ring and with thin, hollow cylindrical deformation web (compression cylinder) compressed by the measuring forces are attached to the DMS to determine the compression, characterized in that ίο the upper and lower stabilizing ring is divided into two parts by grooves, which are separated by a elastic web are connected, the outer compensation ring for force introduction and compensation of bumps and the inner continues: 5 serves as a stabilizing ring

2. Force measuring ring according to claim 1, characterized in that the mean radii of the axially parallel elastic web (7) and the deformation web (1) are the same, so that the force in the (Witte des Stauchryiinders is initiated.

3. KraftiTicBring according to claim! and 2, thereby characterized in that the elastic web has a smaller, specifically higher loaded cross section than the compression cylinder has.

4. Force measuring ring according to claim 1 to 3, characterized in that the axial position of the grooves (4) and (5) is chosen so that the resulting cross-section of the stabilizing ring (3 ') is substantial becomes larger than the cross-section of the compensation rings (6).

5. Kraft ■ 'ießring according to claim 1 to 4, characterized characterized in that the stabilizing rings with lugs and grooves for receiving Cover collars and sealing rings to protect the measuring elements and lines are.