DE2837945C2

DE2837945C2 - Dehnungsgeber

Info

Publication number: DE2837945C2
Application number: DE2837945A
Authority: DE
Inventors: Hugo Dr.-Ing. 5100 Aachen Grüters
Original assignee: Elan-Schaltelemente Kurt Maecker 4040 Neuss De GmbH
Current assignee: Elan-Schaltelemente Kurt Maecker 4040 Neuss De GmbH
Priority date: 1978-08-31
Filing date: 1978-08-31
Publication date: 1985-10-10
Also published as: IT7924977A0; CH640048A5; IT1122724B; SE7906925L; DE2837945A1

Description

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so daß die Verformung der Meßfeder 2 in weitestgehender Annäherung den idealen Verformungsgesetzen eines drehsymmetrischen Spannungszustandes folgt, wodurch die bei einer auf die Meßfeder 2 wirkende Zugkraft die Dehnungsmeßstreifen 8 eine Zugspannung messen und die Dehnungsmeßstreifen 10 eine Druckspannung. Dem Betrag nach sind difse Spannungen gleich und an den Stellen, an denen die Dehnungsmeßstreifen 8,10 angebracht sind, am größten.

An den Enden der Stege 12 sind Befestigungsau£sn 16 vorgesehen, mittels derer der Dehnungsgeber an einem Bauteil, dessen Dehnungen gemessen werden sollen, befestigt werden kann. Durch die biege- und torosionsweiche Ausbildung der Stege 12 haben etwaige Unebenheiten der Fläche, auf der der Dehnungsgeber befestigt wird, bzw. geringfügige Verspannungen, nur einen geringen Einfluß auf das Meßergebnis.

Um die Dehnungsmeßstreifen 8,10 vor äußeren Einflüssen zu schützen, kann der Raum in der Meßfeder 2 durch einen Stopfen 20 ausgefüllt werden, welcher aus einem Material mit wesentlich niedrigerem Elastizitätsmodul besteht, z. B. Schaumstoff.

Der ganze Dehnungsgeber kann einstückig im Feingießverfahren hergestellt werden, so daß die Herstellungskosten gering sind.

Das Einkleben der Dehnungsmeßstreifen 8,10 erfolgt beim Hersteller mittels geeigneter Vorrichtungen, so daß für den Benutzer nur die Aufgabe besteht, den Dehnungsgeber am zu untersuchenden Bauteil anzubringen und die Dehnungsmeßstreifen an ein Meßgerät anzuschließen. Auf diese Weise wird eine einfache Handhabung bei großer Genauigkeit der Meßergebnisse erzielt.

In F i g. 3 ist ein Dehnungsgeber dargestellt, der drei Meßfedern 2 aufweist, welche mit ihren Stegen 12 unter einem Winkel von 45 und 90° zueinander stehen. Dieser Dehnungsgeber ist im Prinzip genauso aufgebaut, wie der in F i g. 1 und 2 dargestellte. Der einzige Unterschied besteht darin, daß für die zusammenlaufenden Stege 12 ein gemeinsames Befestigungsauge 18 vorgesehen ist. Mit dieser Anordnung ist es möglich, zweiachsige Spannungs- und Verformungszustände zu messen. Auch dieser Dehnungsgeber kann einstückig im Feingießverfahren hergestellt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

1 2 bekannten Berechnungsarten nur für kleine Verschie- Patentansprüche: bungen. Ein Hinweis auf die erfindungsgemäße Ausbil dung der Stege, insbesondere am Übergang zur Mcßfe-

1. Dehnungsgeber mit auf Biegung beanspruchter, der, ist daraus nicht zu entnehmen.

mit ihrer Achse senkrecht zur Meßrichtung ange- 5 Aus der FR-PS 23 31 775 ist ein Dehnungsgeber beordneter kreisringförmiger Meßfeder und mit auf kannl, der an einander gegenüberliegenden Stellen der Druck bzw. Zug beanspruchbaren Dehnungsmeß- Meßfeder Stege zur Krafteinleitung in die Meßfeder einrichtungen, insbesondere Dehnungsmeßstreifen, senkrecht zu deren Achsrichtung aufweist Da bei ihm die an den Seitenflächen der Meßfeder im Bereich die Stege breitflächig an der Meßfeder angreifen und größter Druck- und Zugbeanspruchung angebracht io die Dehnungsmeßeinrichtung nicht an den inneren Seisind, sowie mit Stegen, die an einander gegenüberlie- tenflächen der Meßfeder im Bereich größter Druckgenden Stellen der Meßfeder zur Krafteinleitung in bzw. Zugspannungen angeordnet sind, kann auch mit die Meßfeder senkrecht zu deren Achsrichtung an- diesem Geber keine ausreichende Genauigkeit und gebracht sind, dadurch gekennzeichnet, Temperaturkompensation erreicht werden,
daß die Siege (12) an ihrer Verbindungsstelle mit der is Ausgehend von der Überlegung, daß die Spannungen Meßfeder (2) schneidenartig verdünnt ausgebildet in einer ringförmigen Meßfeder in Kraftrichtung und und mit der Schneide parallel zur Achse der Meßfe- senkrecht zur Kraftrichtung am größten sind, ist es dader befestigt sind, damit die Kraft als Linienlast ein- her Aufgabe der Erfindung, einen Dehnungsgeber der leitbar ist, und die Dehnungsmeßeinrichtungen (8, eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem die Kraft 10) an den inneren Seitenflächen der Meßfeder (2) 20 als Linienlast einleitbar ist, so daß die Verformung der im Bereich größter Druck- und/oder Zugspannun- Meßfeder in weitestgehender Annäherung den idealen gen angeordnet sind. Verformungsgesetzen eines drehsymmetrischen Span-

2. Dehnungsgeber nach Anspruch 1, dadurch ge- nungszustandes folgt Der Dehnungsgeber soll ein mögkennzeichnet, daß die Krafteinleitung in die Meßfe- liehst großes, genaues Meßsignal liefern, dabei gleiche der (2) durch zwei einander gegenüberliegende bie- 25 Beträge der an den Meßstellen gemessenenen Dehnunge- und torsionsweiche, aber zug- und drucksteife gen liefern, und bei ihm sollen die Dehnungsmeßstreifen Stege (12) mit an deren freien Enden angeordneten so geschützt angeordnet sein, daß ein zusätzliches Ge-Befestigungsaugen (16) gebildet ist häuse unnöt^:g ist

3. Dehnungsgeber nach Anspruch 1 oder 2, da- Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden durch gekennzeichnet, daß die Meßfeder (2) und die 30 Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst Die Unteran-Stege (12) einstückig hergestellt sind. Sprüche nennen Ausführungsarten der Erfindung.

4. Dehnungsgeber nach einem der Ansprüche 1 Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Dehnungsbis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum gebers bewirkt, daß die Meßfeder ausschließlich durch der Meßfeder (2) durch einen Stopfen (20) aus einem die zu messenden Dehnungen verformt wird, wobei Material mit wesentlich niedrigerem Elastizitätsmo- 35 durch den vollkommen symmetrischen Aufbau keinerlei dul als die Meßfeder (2) verschlossen ist oder nur geringe Aufwirkungen der Krafteinleitung auf

die Verformung der ringförmigen Meßfeder auftreten,

so daß in der Tat alle Dehnungsmeßstreifen dem Betrage nach die gleiche Dehnung messen. Da der Dehnungs-40 geber in seinen Abmessungen sehr klein gehalten wer-

Die Erfindung betrifft einen Dehnungsgeber gemäß den kann — die Zeichnungen zeigen den Dehnungsge-

dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. ber im Maßstab 1:1— liegen die Dehnungsmeßstreifen

Ein Kraftgeber mit einer solchen Meßfeder ist im auf der Innenfläche der Meßfeder sehr nahe beieinan- »Handbuch für elektrisches Messen mechanischer Grö- der, so daß schon aus diesem Grunde kaum Temperaßen« von Ch. Rohrbach (1967 auf Seite 505) beschrie- 45 turunterschiede auftreten können; im übrigen ist aber ben. durch die Anordnung der Dehnungsmeßstreifen eine In diesem Kraftgeber sind die Dehnungsmeßstreifen auf vollständige Temperaturkompensation möglich, so daß der Innenseite und auf der Außenseite der Meßfeder in auch in dieser Hinsicht die Genauigkeit des Dehnungs-Meßrichtung angebracht Da die Biegespannungen sich gebers hoch ist. Es zeigt

auf der Innenfläche und auf der Außenfläche erheblich 50 F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Dehnungsge-

unterscheiden — sie sind auf der Außenfläche wesent- ber,

lieh kleiner, als auf der Innenfläche — kann mit dieser F i g. 2 eine Draufsicht auf einen Dehnungsgeber und

Anordnung der Dehnungsmeßstreifen auf der ringför- F i g. 3 eine Anordnung von drei Dehnungsgebern zur

migen Meßfeder keine ausreichende Genauigkeit und Messung zweiachsiger Spannungs- und Verformungs-

Temperaturkompensation erreicht werden. Ferner sind 55 zustände.

die auf der Außenseite der Meßfeder liegenden Deh- Der Dehnungsgeber besteht aus einer kreisringförmi-

nungsmeßstreifen gegen äußere Einwirkungen unge- gen Meßfeder 2, die als sehr kurzer Zylinder ausgebildet

schützt so daß im allgemeinen zusätzlich ein schützen- ist und auf deren Innenfläche 4, jeweils in Meßrichtung

des Gehäuse vorgesehen werden muß. zwei Dehnungsmeßstreifen 10 und senkrecht zur Meß-

In der Literaturstelle R. Kautsch: »Meßelektronik 60 richtung zwei Dehnungsmeßstreifen 8 angeordnet sind,

nicht elektrischer Größen« Teil 3, Seite 42 bis 51 sind An der Außenfläche 6 der Meßfeder 2 sind in Meßrich-

Formeln für Spannungs- und Deformationsberechnun- tung durch die Achse der kreisringförmigen Meßfeder 2

gen für einen Kreisring bei unterschiedlichen BeIa- verlaufend zwei einander gegenüberliegende Stege 12

stungsarten angegeben. Es handelt dabei nicht um exak- über eine schneidenartige.· Verjüngung 14 angebracht,

te Lösungen, die entweder ebenen Spannungszustand 65 Die Stege 12 sind biege- und torsionsweich, aber zug-

oder ebenen Dehnungszustand voraussetzen. Diese und drucksteif ausgebildet, wobei die schneidenartige

Voraussetzungen sind aber bei dem Dehnungsgeber Verjüngung 14 dazu dient, die auf die Meßfeder 2 wir-

nach der Erfindung nicht erfüllt. Außerdem gelten die kende Kraft im wesentlichen als Linienlast einzuleiten,