DE2625888A1

DE2625888A1 - Kraftmesszelle mit einem stauchkoerper

Info

Publication number: DE2625888A1
Application number: DE19762625888
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl Ing Nuernberger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-06-09
Filing date: 1976-06-09
Publication date: 1977-12-22

Description

Kraftmeßzelle mit einem StauchkörPer
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftmeßzelle mit einem Stauchkörper, der in einer Meßzone eine verminderte Querschnittsfläche aufweist und bei dem auf in der Meßzone liegenden Seitenflächen Dehnungsmeßstreifen angeordnet sind und der in ihrer Längserstreckung rechtwinklig zu seiner Längsachse und parallel zu seinen Dehnungsmeßstreifen tragenden Seitenflächen verlaufende Bohrungen enthält.
Eine derartige Kraftmeßzelle ist in der DT-AS 1 204 849 beschrieben. Beim Gegenstand dieser Auslegeschrift wird die verminderte Querschnittsfläche in der Meßzone durch Ausfräsungen erzielt, auf deren Grund Dehnungsmeßstreifen angeordnet sind. Dabei wird die in den Ausfräsungen auftretende Kerbspannung ausgenutzt, die, gemessen an der Formänderung des gesamten Stauchkörpers, eine relativ hohe Formänderung bewirkt. Die Fläche, an der die großen Formänderungen auftreten, ist jedoch sehr gering, so daß es schwierig ist, geeignete Dehnungsmeßstreifen dort anzubringen. Bei der bekannten Kraftmeßzelle sollen diese Schwierigkeiten dadurch gemindert werden, daß, bezogen auf die Längsachse des Stauchkörpers, vor und hinter der Meßzone Bohrungen angebracht sind. Dadurch sollen unter Ausnutzung eines auftretenden Biegeeffekts über eine genügend große Längserstreckung annähernd konstante Spannungsverhältnisse geschaffen werden. Auf diese Weise können genügend große Dehnungsmeßstreifen Platz finden.
Die Aufgabenstellung, die der Erfindung zugrundellegt,vgve? gegenüber davon aus, daß bei einem Stauchkörper mit zunehmender Belastung seine Länge verkürzt und sein Querschnitt vergrößert wird. Dadurch wird mit zunehmender Belastung die ausnutzbare negative Dehnung kleiner und damit auch das über Dehnungsmeßstreifen abgreifbare Meßsignal. Die so entstehende Unterlinearität des Meßsignals gegenüber der Belastung ist bei Stauchkörpern für eichfähige Waagen untragbar. Bis jetzt wurde versucht, dieses Problem mit Hilfe elektronischer Linearisierungsschaltungen zu lösen.
Die Erfindung soll eine rein mechanische Lösung des aufgezeigten Problems liefern und geht von einer besonderen Gestaltung des Stauchkörpers aus.
Bei einer eingangs beschriebenen Kraftmeßzelle sind gemäß der Brfindung die Bohrungen im Stauchkörper bezüglich dessen Längsachsenrichtung in Höhe der Dehnungsmeßstreifen angeordnet.
Auf diese Weise wird die Abnahme der Dehnung mit dem Anwachsen der Last an den Stellen, an denen sich die Dehnungsmeßstreifen befinden, durch eine zusätzliche, aus Biegespannungen resultierende Dehnung kompensiert. Mit den Bohrungen wird erreicht, daß sich die Seitenflächen, auf denen die Dehnungsmeßstreifen liegen, etwas aufwölben. Dieser Effekt nimmt mit zunehmender Last zu, denn das Biegemoment wird mit zunehmender Auslenkung dieser Stauchkörperteile größer. So wird ein linearer Zusammenhang zwischen Meßsignal und Belastung erzielt.
Im einzelnen kann jeweils den auf einander gegenüberliegenden Seitenflächen des Stauchkörpers angebrachten Dehnungsmeßstreifen eine die Längsachse des Stauchkörpers schneidende Bohrung zugeordnet sein. Zweckmäßig wird jedoch jedem Dehnungsmeßstreifen eine oder mehrere Bohrungen zugeordnet.
Die Dehnungsmeßstreifen tragenden Seitenflächen des Stauchkörpers sind eben ausgebildet.
Die Erfindung wird an einer Zeichnung mit zwei Figuren verdeutlicht. Die beiden Figuren stellen schematische Ansichten zweier Ausführungsbeispiele von Kraftmeßzellen nach der Erfindung dar.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 erstreckt sich zwischen einer Belastungsfläche 1 und einer Gegenkraft aufnehmenden Fläche 2 ein prismatischer Stauchkörper 3. Innerhalb einer Meßzone 4 trägt der Stauchkörper auf einander gegenüberliegenden Seitenflächen Dehnungsmeßstreifen 5 und 6. Senkrecht zu der Längsachse des Stauchkörpers 3 und parallel zu den die Dehnungsmeßstreifen 5 und 6 tragenden Seitenflächen verlaufen zwei Bohrungen 7 und 8 durch die Meßzone 4. Ein weiterer Dehnungsmeßstreifen 9 mißt die Dehnung in Querrichtung zur Längsachse. Ihm ist ebenfalls eine Bohrung 10 zugeordnet, die durch den Stauchkörper 3 geführt ist.
In Figur 2 sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der Unterschied gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 besteht darin, daß den Dehnungsmeßstreifen 5 und 6 je zwei Bohrungen 11 und 12 bzw. 13 und 14 zugeordnet sind.
Die Dehnungsmeßstreifen sind in üblicher Weise Bestandteil einer elektrischen Schaltung, mit deren Hilfe die durch Dehnung hervorgerufenen Widerstandsänderungen der Dehnungsmeßstreifen in elektrische Signale umgewandelt werden. Zu diesem Zweck bilden die Dehnungsmeßstreifen gewöhnlich Bestandteile einer Brückenschaltung, die von einer Spannungsquelle gespeist und deren Brückenverstimmung über einen Verstärker verstärkt und angezeigt wird oder die über eine Kompensationseinrichtung kompensiert wird.
5 Patentansprüche 2 Figuren

Claims

Patentansprüche I.Kraftmeßzelle mit einem Stauchkörper, der in einer Meßzone eine verminderte Querschnittsfläche aufweist und bei dem auf in der Meßzone liegenden Seitenflächen Dehnungsmeßstreifen angeordnet sind und der in ihrer Längserstreckung rechtwinklig zu seiner Längsachse und parallel zu seinen Dehnungsmeßstreifen tragenden Seitenflächen verlaufende Bohrungen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (7, 8, 11, 12, 13, 14) im Stauchkörper (3) bezüglich dessen Längsachsenrichtung in Höhe der Dehnungsmeßstreifen (5, 6) angeordnet sind.
2. Kraftmeßzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei auf einander gegenüberliegenden Seitenflächen des Stauchkörpers (3) angebrachten Dehnungsmeßstreifen (5, 6) eine die Längsachse des Stauchkörpers (3) schneidende Bohrung zugeordnet ist.
3. Kraftmeßzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Dehnungsmeßstreifen (5, 6) eine Bohrung (7, 8) zugeordnet ist.
4. Kraftmeßzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Dehnungsmeßstreifen (5, 6) mehrere Bohrungen (11, 12, 13, 14) zugeordnet sind.
5. Kraftmeßzelle nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungsmeßstreifen (5, 6) tragenden Seitenflächen des Stauchkörpers (3) eben sind.