DE2753549C2

DE2753549C2 - Überlastsicherung für eine Kraftmeßeinrichtung

Info

Publication number: DE2753549C2
Application number: DE19772753549
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl.-Ing. 6100 Darmstadt Paetow
Original assignee: Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH
Current assignee: Hottinger Bruel and Kjaer GmbH
Priority date: 1977-12-01
Filing date: 1977-12-01
Publication date: 1983-01-20
Also published as: DE2753549B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Überlastsicherung für eine Kraftmeßeinrichtung mit einem senkrecht zur Kraftrichtung verlaufenden Überlaststab, welcher einerseits fest eingespannt ist und andererseits mit Spiel in einer Bohrung eines beweglichen Teils der Kraftmeßeinrichtung derart verläuft, daß die Durchbiegung dieses Teils der Kraftmeßeinrichtung begrenzt wird und mit einem Kraftmeßelement. das Meßumformer trägt.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der US-PS 46 809 bekannt. Dabei wird zur Überlastsicherung des Kraftelements ein zusätzliches Sicherheitselement benutzt, auf welches sich das Kraftelement bei Erreichen einer bestimmten Überlast abstützen kann um eine Beschädigung zu vermeiden. Nachteilig ist hierbei, daß die Sicherheitseinrichtung zusätzlich zum Kraftelement justiert werden muß und beispielsweise bei schräg angreifender Kraft die Gewähr nicht gibt, eine Zerstörung zu vermeiden. Weiterhin ist dieser Stand der Technik konstruktiv aufwendig und raumlind gewichtsbeanspruchend, da die Gegenlager entfernt von dem Kraftmeßelement angebracht sind und die Sicherheit des Ansprechens der Überlastsicherung darüberhinaus durch Verformung des Gehäuses der Kraftmeßeinrichtung beeinträchtigt sein kann.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Überlastsicherung für eine Kraftmeßeinrichtung zu verwirklichen, die raumsparend, preisgünstig und sicher ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

daß das Kraftmeßelement als Biegebalken ausgebildet ist, in dessen Längsachse die Bohrung verläuft und daß

der Überlaststab einseitig im Biegebalken eingespannt ist.

Durch Anordnung einer Bohrung innerhalb des Kraftmeße'ements wird erreicht, daß Überlastspitzen direkt im Kraftmeßelement abgefangen werden.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist die den

ίο Biegebalken durchdringende Bohrung am beweglichen Teil größer als am festen Teil. Hierdurch wird in besonders einfacher Weise erreicht, daß ein zylindrischer Stab, der in seiner Herstellung besonders einfach ist, ohne weiteres und ohne Justieraufwand als Überlastsicherung ver wendet werden kann.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besitzt der Überlaststab einen höheren Elastizitätsmodul als der Biegebalken. Insbesondere bei kleinen Lasten, welche ein Kraftelement mit kleinen Abmessungen verlangen,

wird durch die Verwendung eines Überlaststabes mit einem höheren Elastizitätsmodul die Gewähr dafür gegeben, daß bei Kleinheit der Bohrung trotzdem eine ausreichende Überlastbarkeit gegeben ist

Die Weiterbildungen der Erfindung werden darin

gesehen, daß der Überlaststab konisch ausgebildet ist, daß die Bohrung am beweglichen Teil des Biegebalkens konisch ausgebildet ist: daß der Überlaststab mit seinem konischen Ende n^.t einem konischen Teil der Bohrung im freien Ende des Biegebalkens zusammenwirkt.

Anhand der schematischen Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert Es zeigt

BiIdI ein Kraftmeßelement des Doppelbiegebaikentyps mit einer Überlastsicherung.
Bi Id 2 ein Einlochbiegebalkenelement mit einer Überlastsicherung.

B i I d 3 eine besonders vorteilhafte Ausführung eines Kraftmeßelementes mit einem Überlaststab.

Wie in Bi Id 1 dargestellt wird ein Biegebalken 1 an seinem Einspannende 2 mittels schematisch dargestellter Schraube 3 an einem Bauteil 4 fest verankert. Der Biegebalken 1 wird an seinem freien Ende 5 mit einer zu messenden Kraft F beaufschlag', welche z. B. in den an der Über- und Unterseite des Biegebalkens 1 angeordneten Dehnungsmeßstreifen 8 und 9 elektrische Spannungsänderungen hervorruft, die zur Weiterverarbeitung des Meßsignals benutzt werden. Anstelle von Dehnungsmeßstreifen können auch induktive Umformer und optische Umformer treten.
Weiterhin trägt der Biegebalken 1 eine Bohrung 10. in welcher ein Übeilaststab 11 angeordnet ist Dabei ist der Überlaststab 11 mit seinem Ende 12 mit dem Ende der Bohrung 10 durch Einpressen fest verbunden, während der Überlaststab 11 an seinem vorderen Ende 13 einen Ringspalt 14 mit dem freien Ende 5 bildet.

Anstelle des in BiIdI dargestellten runden Überlaststabes 11. ist es ohne weiteres denkbar, jede andere Konfiguration eines Überlaststabes zu verwenden.

Anstelle der soeben beschriebenen Halterung des Überlaststabes 11 in der Bohrung 10, ist es auch denkbar, daß der Überlaststab 11 im freien Ende 5 des Biegebalkens fest verankert ist. während er im Einspannende 2 frei beweglich ist. Anstelle der in BiIdI dargestellten Sackbohrung 10 kann zur Vereinfachung des Herstellungsvorganges auch eine Durchgangsbohrung benutzt werden. Der Spalt 14 kann entweder — wie dargestellt — durch Vergrößerung der Bohrung 10 am freien Ende oder durch entsprechende Durchmesserverkleinerung des Stabes am freien Ende

13 erzeugt werden.

Bei der in BiId2 dargestellten Konzeption eines Einlochbiegebalkenelements wird — gleiche Gegenstände sind mit denselben Bezugszeichen versehen — der Biegebalken 1 an seinem Einspannende 2 mit dem Bauteil 4 verbunden, und es wirkt auf diesen am freien Ende 5 die zu messende Kraft Diese Zeichnung macht deutlich, daß der Erfindungsgedanke nicht beschränkt ist auf langgestreckte Doppelbiegebalken, sondern daß auch Biegebalken beliebiger Konfiguration mit der Überlastsicherung ausgestattet sein können; selbstverständlich läßt sich auch ein Scherstab in derselben Weise mit der Überlastsicherung ausführen.

In B i I d 3 ist das freie Ende 5 des Biegebalkens 1 in einer anderen, vorteilhafteren Ausgestaltung näher dargestellt Wie in B i 1 d 3 ersichtlich, erweitert sich die Bohrung 10 in einem Bereich 20 konisch nach außen, so daß die Möglichkeit gegeben ist, einen an seinem freien Ende konisch ausgebildeten Überlaststab 11 zu verwenden, welcher mit seiner konischen Erweiterung 21 mit der konischen Erweiterung 20 der Bohrung 10 dergestalt zusammenwirkt, daß eine Linienberührung zwischen den beiden konischen Teilen eintritt bei Erreichen der Grenzlast.

Zur Einstellung der zulässigen Durchbiegung des Biegebalkens 1, was gleichzeitig ein Maß für die Grenzlast darstellt, wird der ein konisches Ende 21 besitzende Überlaststab soweit in die Bohrung getrieben, bis das erforderliche Spaltmaß erreicht ist.

Bei Verwendung von Biegebalken oder Scherstäben für die Feinmessung ist es erforderlich, daß das Kraftmeßelement eindeutig vor einer Überlastung trotz seiner Kleinheit gesichert wird. Hierzu wird der Überlaststab 11 aus einem Material hergestellt, welches einen wesentlich höheren Elastizitätsmodul besitzt als der Biegebalken oder der Scherstab, was bei Verwendung von Stahl als Kraftmeßelement beispielsweise zu einem Überlaststab aus Hartmetall führt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Überlastsicherung für eine Kraftme2einrichtung mit einem senkrecht zur Kraftrichtung verlaufenden Überlaststab, welcher einerseits fest eingespannt ist und anderer^eiu mit Spiel in einer Bohrung eines beweglichen Teils der Kraftmeßeinrichtung derart verläuft, daß die Durchbiegung dieses Teils der Kxaftmeßeinrichtung begrenzt wird und mii einem Kraftmeßelement, das Meßumformer trägt, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftmeßelement als Biegebalken (1) ausgebildet ist, in dessen Langsachse die Bohrung (10) verläuft und daß der Überlaststab (11) einseitig im Biegebalken (1) eingespannt ist

2. Überlastsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Biegebalken (1) durchdringende Bohrung (10) am beweglichen Teil größer ist als am festen Teil.

3. Überlastsicherung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch g ^kennzeichnet, daß der Überlaststab (11) einen hofieren Elastizitätsmodul besitzt als der Biegebalken (1).

4. Überlastsicherung nach mindestens »inem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlaststab (11) konisch ausgebildet ist.

5. Überlastsicherung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (10) am beweglichen Teil des Biegebalkens (1) konisch ausgebildet ist.

6. Überlastsicherung nach mindestens einem der vorhergeh.¹IJen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlaststab (11) mit seinem konischen Ende (21) mit einem Konischen Teil (20) der Bohrung (10) im freien Ende des Biegebalkens (1) zusammenwirkt.