DE2937735A1

DE2937735A1 - Kraftmesseinrichtung zur ueberwachung der belastung fuer einen gelenkarm-foerderausleger

Info

Publication number: DE2937735A1
Application number: DE19792937735
Authority: DE
Inventors: Guyen Huu-Can N
Original assignee: Francaise du Ferodo SA
Current assignee: Valeo SE
Priority date: 1978-09-18
Filing date: 1979-09-18
Publication date: 1980-03-20
Also published as: GB2031594B; FR2436376A1; FR2436376B1; GB2031594A

Description

PATENTANWÄLTE

DR. -INQ. H. FINCKE DIPL.-ING. H. BOHR DIPL.-ING. S. STAEGER

Potentanwälte Dr. Fincke · Bohr . Staeger · Müllerstr. 31 ■ 8000 München

ΘΟΟΟ MÜNCHEN b, MüllerstroSe 31 Fernruf: (089)'26 60 60 Telegramme: Claims München Telex: 5 239 03 claim d

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B323-he

S.A.FRANCAISE DU PERODO

64, Avenue de la Grande-Armee

F-75017 - Paris

KRAFTMESSEINRICHTUNG ZUR ÜBERWACHUNG DER BELASTUNG FÜR EINEN GELENKARM-PÖRDERAUSLEGER

Priorität: 18.9.1978 - Prankreich - No.78 2669¹»

Bankverbindung : Bayer. Vereintbank München, Konto 620 4Ö4 (BLZ

'ostsTheckkonto : München 27044802 (BLZ 70010080) (nur PA Dipl.-Ing. S. Staeger)

ORIGINAL INSPECTED

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Kraftmeßeinrichtung zur Überwachung der Belastung für einen

Gelenkarm-Förderausleger

Im französischen Patent, das unter der Nr. 7533499 hinterlegt und unter der Nr. 2 346 278 veröffentlicht wurde, hat man eine Kraftmeßeinrichtung für eine Auslegereinrichtung beschrieben, welche eine Achse verwendet, die als Schwenkzapfen zwischen zwei Teilen dient und ihrerseits einen Kraftmeßfühler bildet, wobei diese Achse auf einem der genannten Teile gemäß einer bestimmten Winkelausrichtung gegenüber einer vorgegebenen Meßrichtung aufgekeilt bzw. befestigt ist und gemäß zweier im wesentlichen paralleler Ebenen zwei Sätze von Spannungsmeßfühlern aufweist, welche derart angeordnet sind, daß sie lediglich auf Scherkräfte ansprechen.

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-Jf-

In dem oben erwähnten französischen Patent wird der Ausleger der betreffenden Hubeinrichtung von einem einzigen Hubarm gebildet, wobei die Belastung, die auf diesen Ausleger aufgebracht wird, ihre Wirkungen nur längs einer im wesentlichen vertikalen Achse entfaltet, und die Achse des verwendeten Kraftmeßfühlers bezweckt lediglich die Messung eines einzigen Kippmoments, dem diese Hubeinrichtung infolge dieser Belastung ausgesetzt ist.

Die vorliegende Erfindung hat allgemein die Anwendung einer derartigen Kraftmeßachse zur Kontrolle mindestens bestimmter Belastungen zum Ziel, welchen ein Förderausleger unterworfen ist, der aufeinanderfolgend aus einem Hubarm gebildet ist, der an einem Unterbau angelenkt ist, sowie einem Auslegerarm, der am vorangehenden angelenkt ist, wenn dieser Förderausleger an eine Last angekoppelt ist, die in der Lage ist, ihre Wirkungen in einer beliebigen Richtung zu entwickeln, und in der Praxis in einer anderen Richtung als in der vertikalen.

In einem derartigen Fall weist die Kraft infolge einer derartigen Belastung allgemein eine Komponente in einer vertikalen Ebene sowie eine Komponente in einer horizontalen Ebene auf.

Aus der ersten ergibt sich eine vertikale Biegung eines jeden der Arme, die den betreffenden Förderausleger bilden, und es kann von Interesse sein, hieran das Kippmoment zu überwachen, beispielsweise zum Einsatz von Begrenzungseinrichtungen .

Von der zweiten Komponente ergibt sich aber gleichzeitig eine seitliche Durchbiegung sowohl beim Auslegerarm als auch beim Hubarm, sowie dessen Torsion bzw. Verdrillung, deren Überwachung in gleicher Weise von Interesse ist, um Begrenzungseinrichtungen einzusetzen.

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Wenn es sich gemäß der Erfindung um eine Messung der seitlichen Durchbiegung für den Auslegerarm handelt, bildet eine Kraftmeßachse den Schwenkzapfen zwischen dem Hubarm und diesem Auslegerarm, und diese Kraftmeßachse ist derart ausgerichtet, daß die Ebenen, in welchen ihre Dehnungsmeßstreifen angeordnet sind, im wesentlichen parallel zur Ebene verlaufen, welche einerseits die geometrische Achse der genannten Kraftmeßachse und andererseits die geometrische Achse jener Achse umfaßt, durch welche der betreffende Förderausleger an die Belastung angekoppelt ist, welche auf ihn aufgebracht ist.

Dank dieser Anordnung und einer geeigneten Auswertung bzw. Nutzung der Dehnungsmeßstreifen werden lediglich die Kräfte berücksichtigt, welche zueinander in Gegenrichtung verlaufen und aus denen sich die zu überwachende Durchbiegung ergibt, während im Gegensatz hierzu Kräfte, die gleichsinnig sind, ganz im Gegenteil unterdrückt sind.

Wenn es sich um eine Messung der seitlichen Durchbiegung für den Hubarm handelt, dann bildet in gleicher Weise eine Kraftmeßachse den Schwenkzapfen zwischen diesem Hubarm und dem Unterbau, und diese Kraftmeßachse ist derart ausgerichtet, daß die Ebenen, in welchen ihre Dehnungsmeßstreifen angeordnet sind, im wesentlichen parallel zur Ebene verlaufen, welche einerseits die geometrische Achse der genannten Kraftmeßachse und andererseits die geometrische Achse jener Achse enthält, um welche der Hubarm am Auslegerarm angelenkt ist. Wenn es sich um die Messung der Verdrillung des Hubarms handelt, dann weist außerdem die entsprechende Kraftmeßachse gemäß der Erfindung zwei andere Sätze von Dehnungsmeßstreifen auf, welche im wesentlichen in den Ebenen angeordnet sind, die zu den vorhergenannten im wesentlichen senkrecht stehen.

030012/093B

X-

Die Berechnung zeigt tatsächlich, daß die Dehnungsmeßstreifen die einzige Komponente der Torsionsbelastung berücksichtigen, aus der sich nicht eine einfache seitliche Durchbiegung für den Hubarm ergibt.

Wenn es sich um die Messung des Kippmomentes handelt, dann findet schließlich diese Messung gemäß der Erfindung dadurch statt, daß man unter Zuhilfsnahme einer Kraftmeßachse, welche einen Gelenkzapfen bildet, das Gesamtmoment der Kräfte überwacht, welchen der betreffende Förderausleger in Bezug auf die Schwenkachse am Unterbau mittels der Hubeinrichtung unterzogen ist, welche auf seinen Hubarm einwirkt, wobei die Ebenen der genannten Kraftmeßachse, in welchen ihre Dehnungsmeßstreifen angeordnet sind, senkrecht zur Ebene stehen, welche die geometrische Achse der genannten Kraftmeßachse sowie die geometrische Achse jener Achse umfaßt, um welche der Hubarm am Unterbau angelenkt ist.

Somit genügen gemäß der Erfindung drei Kraftmeßachsen zur überwachung der seitlichen Durchbiegung eines jeden der Arme des betreffenden Förderauslegers, der Torsion seines einzigen Hubarmes und des Kippmoments der Gesamtanordnung.

Die Merkmale und Vorzüge der Erfindung ergeben sich im übrigen aus der nachfolgenden Beschreibung, die beispielsweise unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen vorgenommen wurde, in welchen:

Fig. 1 eine Ansicht eines Förderauslegers ist, an welchem eine erfindungsgemäße Kraftmeßeinrichtung angebracht ist,

Fig. 2 bei unterschiedlichem Maßstab eine Ansicht eines Längsschnitts durch den Auslegerarm dieses Auslegers längs Linie II-II in Fig. 1 ist,

030012/0936

Fig. 3 mit größerem Maßstab die Ansicht eines Querschnitts durch diesen Ausleger längs Linie III-III in Fig. 2 ist,

Fig. 4 mit größerem Maßstab die Einzelheit der

Fig. 3 wiedergibt, welche durch eine Umrahmung IV in dieser bezeichnet ist,

Fig. 5 und 6

Ansichten von Querschnitten längs jeweils der Linien V-V und VI-VI in Fig. 3 sind,

Fig. 7 ein elektrisches Schaltbild ist, welches

die Abzweigung der verwendeten Dehnungsmeßstreifen darstellt,

Fig. 8 eine Ansicht eines Längsschnitts durch den Hubarm des betreffenden Förderauslegers längs Linie VIII-VIII in Fig. 1 ist,

Fig. 9 ein einfaches Diagramm ist, welches für den betreffenden Förderausleger repräsentativ ist,

Fig. 10 eine getrennte Ansicht der Kraftmeßachsen ist, welche gemäß der Erfindung in diesem Förderausleger verwendet sind,

Fig. 11 eine Ansicht eines Querschnitts durch diese Achse längs Linie IX-IX in Fig. 10 ist,

Fig. 12 ein Kraftediagramm ist, welches das Diagramm der Fig. 9 wieder aufnimmt.

Fig. 1 stellt schematisch einen Förderausleger 10 dar, welcher an einem Unterbau 11 gelenkig angebracht ist und aufeinanderfolgend von einem ersten Arm B gebildet ist, der Hubarm genannt wird und am Unterbau 11 um eine Achse O angelenkt ist, und von einem zweiten Arm B , der Auslegerarm genannt ist und am vorgenannten Arm B um eine Achse B angelenkt ist.

030012/0936

X-

Ein derartiger Förderausleger 10 kann beispielsweise an irgendeiner beliebigen Hubeinrichtung auftreten, deren Kastenaufbau den Unterbau 11 bildet.

Die technologische Ausbildung des Förderauslegers 10 ist beliebig und bildet keinen Teil der vorliegenden Erfindung; demnach wird sie hier nicht im einzelnen beschrieben.

Es ist ausreichend, näher auszuführen, daß jeder der Arme B₁, B _T beispielsweise und wie dargestellt in Längsrichtu von zwei parallelen Flanschen bzw. Wänden gebildet ist.

Zu seiner Betätigung weist der Förderausleger 10 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Hubeinrichtung bzw. einen Hubzylinder V auf, der um eine Achse A schwenkbar am Unterbau 11 sowie um eine Achse D schwenkbar am Arm B_T angelenkt ist, sowie eine Ausleger-Antriebseinrichtung bzw. einen Auslegerzylinder V , welcher um eine Achse E schwenk bar am Arm B und um eine Achse H schwenkbar am Arm B _T angelenkt ist.

Lediglich aus Gründen der Bequemlichkeit sind diese Zylinder V und V im darges zylinder betrachtet.

V und V im dargestellten Ausführungsbeispiel als Einzel-

Tatsächlich könnte der eine und/oder der andere dieser Zylin der mehrfach vorhanden sein, beispielsweise doppelt, oder durch irgendeine andere geeignete Hubeinrichtung ersetzt werden.

An seinem freien Ende trägt der Auslegerarm B eine Achse C, um welche der Förderausleger 10 an irgendeine Last angekoppelt werden kann.

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- yr -

Es ergibt sich hieraus die Aufbringung einer Last auf diesen Förderausleger 10, welche zerlegt werden kann in eine Komponente FV, die in der vertikalen Mittelebene dieses Auslegers 10 (Fig. 1) gelegen ist und eine beliebige Richtung in dieser Ebene aufweist, und eine Komponente FH, welche in der Horizontalebene gelegen ist, die durch die geometrische Achse der Achse C (Fig. 2) hindurchläuft und ihrerseits eine beliebige Richtung bezüglich der Richtung der Verlängerung DL des Hubarmes B aufweist.

Diese horizontale Komponente FH kann ihrerseits zerlegt werden in eine seitliche Komponente FH₁, welche im wesentlichen senkrecht zur Richtung der Verlängerung DL des Auslegerarmes B liegt, sowie eine Längskomponente FH_, welche im wesentlichen eine Verlängerung dieser Längsrichtung DL darstellt.

Nachfolgend wird lediglich die horizontale, seitliche Komponente FH₁ berücksichtigt, denn diese führt zur Biegung, welcher die Arme B und B ausgesetzt sind, sowie zur Torsion, welcher der Arm B ausgesetzt ist, wobei die horizontale Längskomponente FH₂ in dieser Hinsicht keinerlei Wirkung bringt.

Zur Messung der seitlichen Biegung, welcher der Auslegerarm B infolge der Belastung ausgesetzt ist, die an der Achse C aufgebracht ist, bildet die Achse B, um welche der Auslegerarm B schwenkbar am Hubarm B angelenkt ist, gemäß der Erfindung ihrerseits eine Kraftmeßachse.

Wie aus den Fig. 3 bis 6 ersichtlich ist, weist die Achse B in der Nähe ihrer Enden zwei Abschnitte mit verringertem Durchmesser 13, 13' auf, wobei jeder dieser Abschnitte mit verringertem Durchmesser sich zwischen zwei Abschnitten mit gemeinsamem größerem Durchmesser erstreckt, und zwar einem mittleren Abschnitt 14, und zwei Endabschnitten 15, 15'.

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- yr -

Durch ihren mittleren Abschnitt 14 steht die Achse B innerhalb eines Gabelgelenks in Schwenkeingriff, welches gemeinsam die Flansche FL₁ und FL' des Hubarmes B mit ihren Enden bilden.

Mit ihren Endabschnitten 15, 15' ist die Achse B gemäß einer bestimmten, nachfolgend genauer erläuterten Ausrichtung auf den Flanschen FL und FL¹ des Auslegerarmes B mittels Paßfedern bzw. Paßkeilen (in den Figuren nicht dargestellt) aufgekeilt.

Das Gelenk bzw. die Lagerfläche 16 des Hubarmes B erstreckt sich teilweise über den mittleren Abschnitt 14 der Achse B und teilweise über die Abschnitte mit verringertem Durchmesser 13, 13' dieser Achse, und in gleicher Weise erstrecken sich die Flansche FL , FL' des Auslegerarmes B teilweise über die Endabschnitte 15, 15' der Achse B und teilweise über die Abschnitte mit verringertem Durchmesser 13, 13' dieser Achse.

In Nähe ihrer Abschnitte mit verringertem Durchmesser 13, 13' und im wesentlichen längs zweier Ebenen P₁, P„, die zu ihrer axialen Symmetrieachse P parallel sind, welche außer ihrer eigentlichen geometrischen Achse die geometrische Achse der Achse C enthält (Fig. 5 und 6), trägt die Achse B, die den Kraftmeßfühler bildet, zwei Dehnungsmeßstreifen J₁, J„, wie dies nachfolgend im einzelnen ausgeführt wird.

Für jede Ebene P₁, P„ weisen die beiden Dehnungsmeßstreifen J₁, J_ jeweils in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Gruppen von Dehnungsmeßstreifen J und J' auf, welche jeweils entsprechend den Abschnitten mit kleinerem Durchmesser 13, 13' der Achse B zugeordnet sind.

Somit weist (Fig. 3 bis 5) der Abschnitt mit kleinerem Durchmesser 13, dieser Achse auf einer Fläche F , welche sich im wesentlichen in der Ebene P₁ erstreckt und im dar-

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gestellten Ausführungsbeispiel mit ihren Enden die Abschnitte mit größerem Durchmesser 15, 14 der Achse B ausspart, eine Gruppe zweier Dehnungsmeßstreifen J_1A und ^J1B ^auf·

Die Dehnungsmeßstreifen sind derart angeordnet, daß sie nur auf Scherkräfte allein ansprechen.

Beispielsweise und wie dargestellt ist der Dehnungsmeßstreifen J. um 45° in einer ersten Richtung gegenüber der Ebene geneigt, die senkrecht zur Ebene P und in der geometrischen Achse der Achse B liegt und ein Dehnungsmeßstreifen J

IB

ist in gleicher Weise um 45° gegenüber der fraglichen Ebene geneigt, aber um 90° bezüglich dem Dehnungsmeßstreifen J₁,

Gemäß gleicher bzw. ähnlicher Anordnungen trägt der Abschnitt mit verringertem Durchmesser 13 der Achse B in der Ebene P~ eine Gruppe zweier Dehnungsmeßstreifen J_2A/ ^Jo_R» welche unter Nutzung einer Fläche F» dieser Achse angeordnet sind, und der Abschnitt mit verringertem Durchmesser 13' dieser Achse trägt unter Nutzung von Flächen F' , F¹ , welche jeweils in den Ebenen P₁, P_ angeordnet sind, eine Gruppe zweier Dehnungsmeßstreifen J' , J' sowie eine Gruppe zweier Dehnungsmeßstreifen J' , ^j<2b*

Die Flächen F₁, F , F', F' können im wesentlichen eben sein, es kann sich aber in gleicher Weise auch um gekrümmte Flächen handeln.

Wie dem auch sei, aus den oben herangezogenen Anordnungen ergibt sich, daß die Dehnungsmeßstreifen, die den gleichen Buchstabenindex A oder B aufweisen, eine gleiche Neigungsrichtung aufweisen, und daß die beiden Dehnungsmeßstreifen J₁, J bezüglich einer axialen Symmetrieebene P symmetrisch sind.

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Die verschiebenden Dehnungsmeßstreifen der beiden Sätze J , J_, die oben näher erläutert wurden, erscheinen in gleicher Weise in einer Wheeistone-Brücke 18 (Fig. 7) .

In ein und demselben Zweig dieser Brücke müssen Dehnungsmeßstreifen angeordnet sein, die auf die gleiche Weise tätig sind, ob es sich nun um eine Zugtätigkeit oder um eine Biegetätigkeit handelt.

Entsprechend ihrer relativen Abzweigung und/oder der Richtung ihrer Neigung, welche ihnen durch ihre Anbringung auf der Achse B verliehen wurde, können diese Dehnungsmeßstreifen verschiedene Stellen in der Wheästone-Brücke 18 einnehmen.

In dem dargestellten, herangezogenen Beispiel weist jeder Zweig dieser Whectstone-Brücke 18 in Reihe zwei Dehnungsmeßstreifen auf, welche jeweils bei den beiden Gruppen eines gleichen Satzes vorliegen.

Somit befindet sich beispielsweise für irgendeinen der Zweige dieser Whe2tstone-Brücke 18 der Dehnungsmeßstreifen J₁ einer ersten Gruppe des Satzes J. in Reihenschaltung mit dem Dehnungsmeßstreifen J¹ , welcher bei der zweiten Gruppe desselben Satzes auftritt, aber entgegengesetzte Neigung aufweist, wobei analoge Anordnungen für die anderen Zweige dieser Wheatstone-Brücke herangezogen wurden.

Hieraus ergibt sich, daß, wenn man eine Spannung mit dem Bezugszeichen V an einer der Diagonalen dieser Wheatstone-Brücke 18 anlegt, man an deren anderer Diagonale eine Meßspannung M abgreift, die ein Bild der Biegung ist, der der Auslegerarm B _T infolge der Last ausgesetzt ist, an welche der Förderausleger 10 angekoppelt ist.

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Tatsächlich und wie sich aus dem Kräftediagramm ergibt, das in Fig. 2 gezeigt ist, induziert die horizontale, seitliche Komponente FH dieser Last in der Nähe der Einspannungen der Achse B an den Flanschen FL , FL' des Hubarmes B _T Gegenkräfte f_jrt die zur Längsrichtung DL dieses Armes parallel und in der Richtung entgegengesetzt sind.

Wenn man mit e den Abstand zwischen diesen Einspannungen bezeichnet, und durch 1 die Entfernung zwischen den geometrischen Achsen der Achsen B und C, kann man folgendes schreiben:

^en
²'^fii ' —Γ ^{= FH}1 · ¹H

Hieraus ergibt sich, daß die Gegenkraft f_IT senkrecht zum einen Ende der Achse B unmittelbar proportional zur Biegung FH ' 1-,-r ist, welcher der Hubarm B_TT ausgesetzt ist, und daß

1 11 11

deren einzige Messung demnach die Messung dieser Biegung gestattet.

Bei den herangezogenen Anordnungen ergibt sich nun, daß die Spannung mit dem Maß M, welches an der Whe^stone-Brücke abgegriffen wird, das Bild bzw. eine Kenngröße für die Gegenkraft f ist; tatsächlich, und wie auch die Fig. 5 und 6 darstellen, werden lediglich diese Wirkungen der Kräfte in Betracht gezogen, welche entgegengerichtet sind, während jene Kräfte beseitigt bzw. unterdrückt werden, die in der gleichen Richtung liegen.

In den Fig. 5 und 6 sind beispielsweise die infolge entsprechender Einspannungen auftretenden Gegenkräfte R der Vertikalkomponente FV der Last dargestellt.

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-yr-

Sie bilden mit der Verlängerungsrichtung DL des Arms B einen gleichen Winkel f

Außerdem sind sie gleichsinnig.

In der Gleichgewichtsgleichung der Gesamtanordnung, welche geschrieben werden kann wie folgt:

^COS J ^{+ f}II - ^RII ■ cos; = 2

heben sich ihre Wirkungen auf.

Wenn man der winkligen Ausrichtung Rechnung trägt, die oben näher erläutert wurde und die für die Achse herangezogen wurde, welche den Kraftmeßfühler B bildet, dann ist in der Praxis die Feststellung der seitlichen Biegung optimal, da die Symmetrieebene P dieser Achse die Verlängerungsrichtung DL enthält, parallel zu welcher die Scherkräfte gemessen werden, die infolge der Gegenkräfte f_TT auftreten.

Durch Wirkung der Achse B, welche ihren Schwenkzapfen bildet, überträgt der Auslegerarm B auf den Hubarm B die horizontale seitliche Komponente FH , und diese verursacht für diesen Hubarm B nicht nur eine seitliche Biegung, welcher wie vorher senkrecht zu den Einspannungen der Achse 0 an den Flanschen FL und FL¹ des Hubarmes B die Gegenkräfte f entsprechen, welche parallel zur Verlängerungsrichtung DL des Hubarmes B entgegengerichtet sind (Fig. 8), sondern auch noch ein Torsionsmoment infolge der Kräfte f .

Wie in Fig. 9 dargestellt ist, kann dieses Torsionsmoment C in zwei Komponenten C' und C" zerlegt werden, welche die folgenden Werte aufweisen:

^{= f}n · ^en · ^sin

= ^fn ' ^en ' ^cos

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wobei/^ der Winkel ist,den die Richtung der Verlängerung DL des Auslegerarmes B zur Senkrechten auf die Verlägerungsrichtung DL₁ des Hubarmes B₃- bildet, und e die Entfernung der Einspannung bzw. Einleitung der Kräfte f_TT ist.

Die erste Komponente C erzeugt für diesen Arm B eine seitliche Biegung, welche zu der vorhergehenden hinzukommt.

Gemäß der Erfindung wird die seitliche Biegung, welcher somit allgemein der Hubarm B unterworfen ist, dadurch überwacht, daß man die Achse 0 als Kraftmeßachse des Typs ausbildet, der bereits oben beschrieben wurde, wobei, wie durch Fig. 11 und 12 dargestellt ist, diese Achse 0, die somit als Schwenkzapfen zwischen dem Hubarm B und dem Unterbau 11 dient, mit dem genannten Hubarm beispielsweise mittels Paßfedern oder -keilen (nicht dargestellt), wie auch vorher, verkeilt ist.

Anders gesagt, für die Messung dieser seitlichen Biegung weist diese Achse 0 zwei Sätze J-, J_ von Dehnungsmeßstreifen auf, welche derart angeordnet sind, daß sie nur auf Scherkräfte allein ansprechen, welche im wesentlichen in den beiden Ebenen P-, P„ der Achse 0 im wesentlichen parallel zur axialen Symmetrieebene dieser Achse hergestellt sind, wobei diese Ebene einerseits ihre geometrische Achse und andererseits die der Achse B enthält, und wobei die genannten Sätze von Dehnungsmeßstreifen zwei Gruppen derartiger Dehnungsmeßstreifen umfassen.

In Fig. 10 und 11 haben die für die beiden Sätze J-, J„ zuständigen Dehnungsmeßstreifen dieselben Bezugszeichen wie oben erhalten.

Ebenfalls und in gleicher Weise, wie oben, ist eine derartige Kraftmeßachse 0 einer Wheatstone-Brücke zugeordnet, bei welcher jeder Zweig der Reihe nach zwei Dehnungsmeßstreifen aufweist, welche jeweils entsprechend bei den beiden Gruppen eines

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-yf-

einzigen Satzes vorliegen (in den Figuren nicht dargestellt).

Außerdem weist gemäß der Erfindung zur Messung der Komponente C" , welche ihrerseits allein das Torsionsmoment bildet, welchem der Hubarm B ausgesetzt ist, die Achse 0 zwei andere Sätze K., K„ von Dehnungsmeßstreifen auf, welche im wesentlichen in den Ebenen Q₁, Q angeordnet sind, welche im wesentlichen zu den vorgenannten Ebenen P₁, P„ senkrecht stehen.

Die Anordnungen, die für diese zweite Anordnung von Dehnungsmeßstreifen herangezogen wurden, sind analog zu den vorhergehenden und werden hier nicht näher im einzelnen beschrieben, und das gleiche gilt auch für die entsprechende Wheetstone-Brücke.

In den Fig. 10 und 11 ist indessen schematisch die Anbringung der entsprechenden Dehnungsmeßstreifen K₁ , K₁ , K', K'_B, ^K2A' ^K2B' ^KI2A' ^RI2B dargestellt.

Ergänzend ist gemäß der Erfindung zur Messung des Kippmoments, d.h. zur Messung des Gesamtmoments infolge der verschiedenen Kräfte, die auf den Förderausleger 10 einwirken, die Achse A, um welche der Hubzylinder V schwenkbar am Unterbau 11 angelenkt ist, ihrerseits eine Achse, die einen Kraftmeßfühler bildet.

In dem Kräftediagramm der Fig. 12 sind die fraglichen

Kräfte dargestellt, welche die folgenden sind: FV,

FG , die Masse des Hubarms B , welche man an dessen Schwerpunkt G_T konzentriert annimmt, FG _T, die Masse des Auslegerarmes B , welche man an di

annimmt.

man an dessen Schwerpunkt G konzentriert

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Das Gleichgewicht der Anordnung rund um die geometrische Achse der Achse A gestattet es, den nachfolgenden Zusammenhang aufzustellen:

FV · 1 ₊ G₁ - 1_{GI +} G₁₁ - 1 _GII - F_A - d = 0

- 1 der Abstand zwischen der geometrischen Achse 0 und der Komponente FV der Last ist, IG₁ und IG die horizontalen Abstände zwischen dieser Achse und den entsprechenden Schwerpunkten G₁, G₁₁ sind,

- d der Abstand zwischen den geometrischen Achsen der Achsen 0 und A ist,

und

- F die längs der Richtung senkrecht zur Richtung OA erfolgende Komponente der Gegenkraft der Anordnung am Punkt A ist.

Aus dem obenstehenden Zusammenhang ergibt sich, daß das zu messende Gesamtmoment unmittelbar proportional zur Komponente FA der Gegenwirkung im Punkt A ist, und daß es also hinreichend ist, diese festzustellen.

Diese Feststellung kann dadurch stattfinden, daß man gemäß einer oben beschriebenen Anordnung für die Achse A eine Kraftmeßachse wählt, deren Ebenen, in welchen ihre Kraftmeßstreifen angeordnet sind, senkrecht zur Ebene stehen, welche die geometrischen Achsen der Achsen 0 und A enthält.

Bevorzugt und gemäß einer nicht dargestellten Anordnung ist jede Kraftmeßachse an ihrer Außenseite mit einer Umbiegung bzw. einem Falz versehen, wobei eine einfache radiale Markierung auf einer ihrer quer verlaufenden entsprechenden Endabschnitte es gestattet, die Winkelrichtung zu überwachen,

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Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß sich die vorliegende Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern jede Ausführungsvariante umfaßt, insbesondere jene, welche Dehnungsmeßstreifen aufweist, die jeweils halbiert oder vervielfacht sein können.

Die Erfindung wird nachfolgend zusammengefaßt: es handelt sich beispielsweise um die überwachung der seitlichen Biegung, welcher der Auslegerarm B eines gelenkigen Förderauslegers 10 infolge der Schrägstellung der Last diesem gegenüber ausgesetzt ist, an welcher dieser Ausleger angekoppelt ist.

Gemäß der Erfindung bildet der Schwenkzapfen B, durch welchen der Auslegerarm B am entsprechenden Hubarm B angelenkt ist, einen Kraftmeßfühler, der Dehnungsmeßstreifen trägt, die derart angeordnet sind, daß sie nur auf Scherspannungen allein ansprechen, und welche in geeigneter Weise an einer Wheetstone-Brücke angebracht sind.

Die Erfindung findet ihre Anwendung bei Hubeinrichtungen mit gelenkigem Förderausleger, wie dies beispielsweise in Fig. 1 dargestellt ist.

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Leerseite

Claims

Ansprüche

1 . Kraftmeßeinrichtung zur Überwachung der Belastung für einen Gelenkarm-Förderausleger, welcher aufeinanderfolgend von einem Hubarm gebildet ist, der schwenkbar an einem Unterbau angelenkt ist, sowie einem Auslegerarm, der am vorangehenden schwenkbar angelenkt ist, wobei der Ausleger der Art nach eine Achse aufweist, welche als Schwenkachse zwischen den beiden Teilen dient und ihrerseits selbst eine Kraftmeßeinrichtung bildet, wobei die Achse mit einem der genannten Teile gemäß einer bestimmten winkligen Ausrichtung gegenüber einer vorgegebenen Meßrichtung aufgekeilt ist und längs zweier im wesentlichen paralleler Ebenen zwei Sätze von Dehnungsmeßstreifen trägt, welche derart angeordnet sind, daß sie nur auf Scherkräfte ansprechen, dadurch gekennzeichnet , daß zur Messung der seitlichen Biegung für den Auslegerarm (^B _TT) infolge der Last (FV) , mit welcher der betreffende Förderausleger

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(10) gekoppelt ist, eine derartige Kraftmeßachse den Schwenkzapfen (B) zwischen dem Hubarm (B ) und diesem Auslegerarm (B _T) bildet, und daß die Kraftmeßachse derart ausgerichtet ist, daß ihre Ebenen (P.,-), in welchen ihre Dehnungsmeßstreifen (J) angeordnet sind, im wesentlichen parallel zu der Ebene liegen, welche einerseits die geometrische Achse der genannten Kraftmeßachse und andererseits die geometrische Achse der Achse (C) enthält, mittels welcher der betreffende Förderausleger an die an ihm aufgebrachte Last angekoppelt ist.
2. Kraftmeßeinrichtung zur überwachung der Belastung für einen Gelenkarm-Förderausleger, welcher aufeinanderfolgend von einem Hubarm gebildet ist, der schwenkbar an einem Unterbau angelenkt ist, sowie einem Auslegerarm, der am vorangehenden schwenkbar angelenkt ist, wobei der Ausleger der Art nach eine Achse aufweist, welche als Schwenkachse zwischen den beiden Teilen dient und ihrerseits selbst eine Kraftmeßeinrichtung bildet, wobei die Achse mit einem der genannten Teile gemäß einer bestimmten winkligen Ausrichtung gegenüber einer vorgegebenen Meßrichtung aufgekeilt ist und längs zweier im wesentlichen paralleler Ebenen zwei Sätze von Dehnungsmeßstreifen trägt, welche derart angeordnet sind, daß sie nur auf Scherkräfte ansprechen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der seitlichen Biegung für

den Hubarm (B ) infolge der Last (FV) , an welche der betreffende Förderausleger (10) angekoppelt ist, eine derartige Kraftmeßachse den Schwenkzapfen (0) zwischen dem Hubarm (B ) und dem Unterbau (11) bildet, und daß diese Kraftmeßachse derart ausgerichtet ist, daß ihre Ebenen (P₁,-), in denen ihre Kraftmeßstreifen (J) angeordnet sind, im wesentlichen parallel zur Ebene liegen, welche einerseits die geometrische Achse der genannten Kraftmeßachse und andererseits die geometrische Achse der Achse (B) enthält, in welcher der Hubarm (B ) am Auslegerarm (B₁₁J angelenkt ist.

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3. Kraftmeßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Torsion des Hubarmes (B ) die Kraftmeßachse (0) zwei andere Sätze von Dehnungsmeßstreifen (K) umfaßt, welche im wesentlichen in Ebenen (Q , ) angeordnet sind, die im wesentlichen senkrecht zu den vorgenannten (P-Ii₂) stehen.
4. Kraftmeßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und zur Messung des Gesamtmoments der Kräfte, welchen der betreffende Förderausleger bezüglich seiner Schwenkachse am Unterbau ausgesetzt ist, wobei eine Hubeinrichtung auf dessen Hubarm einwirkt und diese Achse einen Kraftmeßfühler bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebenen (P ,J der genannten Kraftmeßachse (A), in welchen ihre Dehnungsmeßstreifen (J) angeordnet sind, senkrecht zu der Ebene stehen, welche die geometrische Achse der genannten Kraftmeßachse (A) sowie die geometrische Achse der Achse (O) enthält, um welche der Hubarm (B ) schwenkbar am Unterbau (11) angelenkt ist.
5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kraftmeßachse (B, 0, A) außerhalb eine Markierung trägt, welche die Überwachung ihrer Ausrichtung gestattet.

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