DE3103015C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftaufnehmer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Kraftaufnehmer sind vielfach bekannt. Dabei kann der die Kraft aufnehmende Körper einen zylindrischen oder rechteckigen Querschnitt, aber auch eine andere der bekannten Geometrien aufweisen. Auch kann der Körper auf Druck bzw. Zug oder auf Biegung oder Scherung beansprucht werden.

Aus der DE-OS 22 34 025 ist eine Kraftmeßeinrichtung bekannt, die im wesentlichen aus einem Meßkörper besteht, dessen von der Meßgröße verursachte elastische Deformation mit Hilfe von Dehnungsmeßfühlern in eine elektrische Größe umgewandelt wird. Diese Kraftmeßeinrichtung weist ferner ein Druckstück zur Einleitung der zu messenden Kraft in den Meßkörper auf. Der Meßkörper ist aus einem nicht­ metallischen, elektrisch nichtleitenden, elastisch verformbaren Werkstoff gefertigt. Derartige Werkstoffe weisen in der Regel einen hohen elektrischen Widerstand auf, der über eine lange Zeit konstant ist. Hierdurch kann auf ein elektrisch isolierendes Zwischenmittel zwischen den Dehnungsmeßfühlern und dem Meßkörper verzichtet werden, d. h. es genügt eine sehr dünne Klebstoffschicht, um den Dehnungsmeßfühler direkt auf die Oberfläche des Meßkörpers aufzukleben. Hierdurch sollen Kriech­ erscheinungen weitgehend vermindert werden.

Der Einsatz derartiger nichtmetallischer Meßkörper bzw. Verformungskörper aus z. B. Glas enthält jedoch Probleme im Hinblick auf die diesen Materialien eigenen physikalischen Eigenschaften, wie z. B. der Sprödigkeit, der geringen Elastizität etc., so daß das Einsatzgebiet derartiger Meßkörper beschränkt ist, weshalb in der Regel metallische Meßkörper zum Einsatz gelangen.

Um die Krafteinleitungsflächen gegen bleibende Ver­ formungen zu schützen, ist es üblich, den gesamten Körper einer Härtung zu unterwerfen.

Untersuchungen haben nun gezeigt, daß diese Härtung eine der Ursachen für den Temperaturkoeffizienten des soge­ nannten Kriechens ist, und zwar wurde ein erheblicher positiver Temperaturkoeffizient festgestellt. Diese Temperaturabhängigkeit erschwert jedoch alle anderen Kompensationsmaßnahmen, die erforderlich sind, um ein von der jeweiligen Belastungszeit unabhängiges Ausgangssignal und eine lineare Kennlinie zu erhalten, was insbesondere für die Verwendung von Kraftaufnehmern als Wägezellen in eichfähigen Waagen erforderlich ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Kraftaufnehmer der eingangs genannten Art zu schaffen, der einen wesentlich verringerten Temperaturkoeffizienten des Kriechens aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Ein solcher Kraftaufnehmer ist erfindungsgemäß mit einem Verformungskörper versehen, der lediglich im Bereich der Krafteinleitung gehärtet ist. Zweckmäßigerweise kann eine solche lokale Härtung in an sich bekannter Weise auf induktivem Wege durchgeführt werden, z. B. mit einer Induktionsschleife.

Die Grundhärte (Ausgangshärte) des Körpers wird zweckmäßigerweise so gewählt, daß sich eine optimale Kompensation des Kriechens der Dehnungsmeßstreifen ergibt.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel eines solchen Kraftaufnehmers näher beschrieben.

Auf einem Widerlager 1 ruht ein Verformungskörper 2, hier ein zylindrischer Körper, der auf seinem Umfang mit Dehnungsmeßstreifen 3 versehen ist. Die zu messende Kraft P wird in die gewölbte Stirnfläche 4 eingeleitet. Nur diese ist bei dem vorgeschlagenen Kraftaufnehmer gehärtet. Eine solche lokale Härtung kann in an sich bekannter Weise mittels einer angedeuteten Induktions­ schleife 5 erfolgen.

Selbstverständlich lassen sich unter Anwendung des Erfindungsgedankens auch anders gestaltete Kraftaufnehmer bauen.

Messungen an mehreren derartigen Kraftaufnehmern haben gezeigt, daß die störende Temperaturabhängigkeit des Kriechens praktisch beseitigt ist. Darüber hinaus ergibt sich auch der Vorteil, daß eine Nachbehandlung des Verformungskörpers nach dem Härtevorgang nicht mehr erforderlich ist, dieser vielmehr von vornherein maßhaltig hergestellt werden kann. Auch entfällt die Notwendigkeit, die für das Aufbringen der Dehnungsmeßstreifen vorge­ sehenen Flächen von Oberflächenoxiden zu befreien.

Claims (3)

1. Kraftaufnehmer, bestehend aus einem härtbaren Verformungskörper, auf dessen ungehärteter Oberfläche Dehnungsmeßstreifen angeordnet sind und in den eine zu messende Kraft eingeleitet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (2) lediglich im Bereich (4) der Krafteinleitung (P) gehärtet ist.

2. Kraftaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Härtung mittels induktiver Erhitzung erfolgt ist.

3. Kraftaufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kriechen der Dehnungsmeß­ streifen (3) in Abhängigkeit der Härte der ungehärteten Oberfläche des Verformungskörpers (2) optimal kompensier­ bar ist.