DE3010168A1

DE3010168A1 - Elektrischer dehnungsaufnehmer

Info

Publication number: DE3010168A1
Application number: DE3010168A
Authority: DE
Inventors: Harald Ing.(Grad.) 7517 Waldbronn Fritz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-03-17
Filing date: 1980-03-17
Publication date: 1981-09-24
Also published as: DE3010168C2

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA 80 P 3513 DE

Elektrischer Dehnungsaufnehmer

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Dehnungsaufnehmer mit einem auf einer Dehnungen unterworfenen Unterlage zwecks Umwandlung von der Dehnung entsprechenden Tangentialkräften in elektrische Größen anbringbaren Element, bei dem zur Übertragung der Tangentialkräfte von der Unterlage auf das Element die Berührungsflächen beider Teile über durch einen Anpreßkörper vermittelte Reibungskräfte kraftschlüssig miteinander verbunden sind.

Ein derartiger Dehnungsaufnehmer ist in der deutschen Offenlegungsschrift 28 31 939 beschrieben. Nach der Seite 14, Zeilen 8 und 9 von unten der genannten Offenlegungsschrift dient beim bekannten Dehnungsaufnehmer als Anpreßkörper ein Band. Damit die zur Übertragung der Tangentialkräfte zwischen Unterlage und Element notwendige Reibung entsteht, müssen vom Anpreßkörper normalgerichtete Kräfte auf das Element ausgeübt werden. Dies wird beim Bekannten, bei dem die gedehnte Unterlage eine gekrümmte Oberfläche aufweist, dadurch erreicht, daß das Band unter einer Zugspannung steht.

Die tangentialen Reibungskräfte, welche die Dehnung der Unterlage auf das Element übertragen, haben nun zusätzlieh auch noch das gespannte Band weiter zu dehnen, oder mit anderen Worten, es widersetzt sich das Band der Dehnung des Elementes und vermindert so den Meßeffekt. Letzteres gilt auch für andere starre Anpreßkörper. Im allgemeinen sind die von einer Dehnung der Unterlage hervorgerufenen Tangentialkräfte gering. Sie sollten deshalb nicht in ihrer Wirkung auf das dehnungsempfind-

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liehe Element dadurch gehemmt werden, daß ein Anpreßkörper seinerseits durch Reibungskräfte zwischen sich und dem Element dieses daran hindert, der Dehnung der Unterlage zu folgen.

Noch schwieriger wird dieses Problem bei dehnungssteiferen Elementen, wie den bekannten Dehnungsmeßstreifen, die bisher auf ihre Unterlagen nur geklebt oder gelötet wurden, weil man für sie einen ReibungsSchluß unter den obwaltenden Umständen für nicht ausreichend hielt (siehe auch obengenannte Offenlegungsschrift Seite 5, Zeilen 2 und 3 von unten).

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die Beeinflussung des dehnungsempfindlichen Elementes von durch einen Anpreßkörper über Reibung erzeugten Tangentialkräften zu verhindern oder diesen Einfluß möglichst klein zu halten.

Diese Aufgabe wird bei einem eingangs beschriebenen Dehnungsaufnehmer dadurch gelöst, daß der Anpreßkörper mindestens in einer an seine Berührungsfläche mit dem Element angrenzenden Schicht unstarr gegenüber Tangentialkräften ist.

Diese Eigenschaft hat ein Anpreßkörper, der aus einem Elastomer besteht. Die gleiche Eigenschaft weist ein An--, preßkörper auf, der als fluidgefüllter Hohlkörper ausgebildet ist, von dem zumindest die dem Element zugewandte Wand aus einem nachgiebigen Werkstoff besteht. In gleicher Weise gestattet eine an der an das Element angrenzenden Seite offene, fluidgefüllte Kapsel, die mit einem elastischen Rand gegenüber dem Element abgedichtet ist, dem Element einer Dehnung seiner Unterlage frei zu folgen.

Eine andere äquivalente Lösung der Aufgabe ergibt sich, wenn der Reibungsbeiwert zwischen Element und Unterlage erheblich größer gewählt ist als der Reibungsbeiwert zwi-

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sehen Element und Anpreßkörper. Im einzelnen werden unterschiedliche Reibungsbeiwerte dadurch erreicht, daß zwischen Element und Anpreßkörper eine Flüssigkeitsschicht vorgesehen ist. Den gleichen Zweck kann eine Festkörperschmierschicht, beispielsweise Graphit oder Molybdänsulfid, erfüllen, die zwischen dem Element und dem Anpreßkörper angeordnet ist.

Um die Übertragung der Tangentialkräfte zwischen TJnterlage und Element weiter zu verbessern, wird zweckmäßig zwischen diese Teile eine Folie eingelegt, die beidseitig einen hohen Reibungsbeiwert aufweist. Das Dehnungsmeßelement kann auch mit ähnlichem Erfolg auf eine Folie geklebt, gelötet oder geschweißt sein, deren dem Element abgewandte Seite einen erhöhten Reibungsbeiwert besitzt.

Die Erfindung wird an vier Figuren erläutert, die Ausführungsbeispiele in schematischer Darstellung zeigen. Die Figuren 1 bis 3 zeigen Lösungen, bei denen der Anpreßkörper selbst so ausgebildet ist, daß er in der an das dehnungsempfindliche Element angrenzenden Schicht keine Tangentialkräfte überträgt.

Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem durch eine Schmierschicht zwischen Anpreßkörper und dehnungsempfindlichem Element die Reibung zwischen beiden Teilen erheblich verringert ist.

In Figur 1 ist auf eine Dehnungen unterworfene Unterlage 1 ein dehnungsempfindliches Element, beispielsweise ein Dehnungsmeßstreifen 2, aufgelegt, der durch einen Anpreßkörper 3 auf die Unterlage 1 gedruckt wird. Die Andrückkraft ist durch einen Pfeil symbolisch dargestellt, sie überträgt sich über eine Druckplatte 4 gleichmäßig auf den aus Silikongummi oder einem gleichartigen Elastomer bestehenden Anpreßkörper 3. Anschlußxlrähte 5 und 6 dienen der Entnahme eines elektrischen Signals aus dem dehnungsempfindlichen Element 2-.

-^C- VPA 80 P 3513 DE In Figur 2 sind gleichartige Einzelteile mit der Figur 1 entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet. Ein auf einer Dehnungen unterworfenen Unterlage 1 aufgelegtes dehnungsempfindliches Element 2 wird über ein Luftkissen 7 belastet. Die Hülle des Luftkissens 7 besteht in demjenigen Teil, der an dem dehnungsempfindlichen Element 2 anliegt, aus einem gegenüber Tangentialkräften nachgiebigen Material. Eine Anpreßkraft ist durch einen Pfeil symbolisiert. Die Kraft wird über eine Druckplatte 8 auf das Luftkissen 7 verteilt.

In Figur 3 wird das auf einer gedehnten Unterlage 1 aufliegende dehnungsempfindliche Element 2 an die Unterlage 1 durch den hydrostatischen Druck eines in einer Kapsel 9 enthaltenen Fluids 10 angepreßt. Die Kapsel 9 ist durch eine Lippendichtung 11 gegenüber dem dehnungsempfindlichen Element 2 abgedichtet.

In Figur 4 befindet sich zwischen dem dehnungsempfindlichen Element 2 und einem starren Anpreßkörper 12 eine Schmierschicht 13, die aus einem flüssigen oder festen Schmierstoff bestehen kann. Durch die Schmierschicht 13 wird verhindert, daß die Anpreßkraft des starren Anpreßkörpers 12 über die Reibung zwischen dem Anpreßkörper und dem dehnungsempfindlichen Element dieses gegenüber einer Dehnung seiner Unterlage 1 festhält.

9 Patentansprüche

4 Figuren _t - -

Claims

VPA SO P 3513 DE Patentansprüche

1. Elektrischer Dehnungsaufnehmer mit einem auf einer Dehnungen unterworfenen Unterlage zwecks Umwandlung von der Dehnung entsprechenden Tangentialkräften in elektrische Größen anbringbaren Element, bei dem zur Übertragung der Tangentialkräfte von der Unterlage auf das Element die Berührungsflächen beider Teile über durch einen Anpreßkörper vermittelte Reibungskräfte kraftschlüssig miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet , daß der Anpreßkörper (3, 7, 10, 12) mindestens in einer an seine Berührungsfläche mit dem Element (2) angrenzenden Schicht unstarr gegenüber Tangentialkräften ist.

2. Dehnungsaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Anpreßkörper (3) aus einem Elastomer besteht.

3· Dehnungsaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß als Anpreßkörper ein fluidgefüllter Hohlkörper (7) vorgesehen ist, von dem mindestens eine dem Element (2) zugewandte Wand aus einem nachgiebigen Werkstoff besteht.

4. Dehnungsaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß als Anpreßkörper eine gegenüber dem Element offene, fluidgefüllte Kapsel (9) dient, die mit einem elastischen Rand (11) gegenüber dem Element (2) abgedichtet ist.

5. Elektrischer Dehnungsaufnehmer mit einem auf einer Dehnungen unterworfenen Unterlage zwecks Umwandlung von der Dehnung entsprechenden Tangentialkräften in elektrisehe Größen anbringbaren Element, bei dem zur Übertragung der Tangentialkräfte von der Unterlage auf das Element die Berührungsflächen beider Teile über durch eine.n

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VPA 80 P 3513 DE Anpreßkörper vermittelte Reibungskräfte kraftschlüssig miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet , daß der Reibungsbeiwert zwischen Element (2) und Unterlage (1) erheblich größer als der Reibungsbeiwert zwischen Element (2) und Anpreßkörper (12) gewählt ist.

6. Dehnungsaufnehmer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen Element (2) und Anpreßkörper (12) eine Flüssigkeitsschicht vorgesehen ist.

7. Dehnungsaufnehmer nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet _r ■ daß zwischen Element (2) und Anpreßkörper (12) eine Festkörperschmierschicht (13) vorgesehen ist.

8. Dehnungsaufnehmer nach Anspruch 1 oder einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Element (2) und Unterlage (1) eine Folie mit beidseitig hohem Reibungsbeiwert vorgesehen ist.

9. Dehnungsaufnehmer nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeich net, daß das Element auf eine Folie geklebt, gelötet oder geschweißt ist, deren dem Element abgewandte Seite einen erhöhten Reibungsbeiwert aufweist.

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