DE3347506A1

DE3347506A1 - Kraftmessdose mit zylindrischer messfeder

Info

Publication number: DE3347506A1
Application number: DE19833347506
Authority: DE
Inventors: Christof Prof. Dr.-Ing. 1000 Berlin Rohrbach
Original assignee: Wazau georg dr-Ing
Current assignee: Wazau georg dr-Ing
Priority date: 1983-12-27
Filing date: 1983-12-27
Publication date: 1985-07-04

Description

Beschreibung
KraftmeBdose mit. zylindrischer Meßfeder Die Erfindung betrifft eine Kraftmeßdose mit zylindrischem Federkörper mit Dehnungsmeßstreifen, in den die zu messende Kraft über eine besonders ausgebildete Platte eingeleitet wird, um kleinere Meßfehler zu erhalten.
Eine bekannte Kraftmeßdose L2 ist in Fig. 1, A) dargestellt. Sie besteht aus einem zylindrischen Federkörper 1 aus Metall, der unten von einem festen Rahmen 2 und oben von einer Platte 3 begrenzt ist.
Die zu messende Kraft F wird über einen Bolzen 4 eingeleitet. Die im Federkörper 1 in Zylinderlängsrichtung auftretende Dehnung ist ein Maß für die Kraft F; die Dehnung wird mit Dehnungsmeßstreifen (DMS) 5 und 6 gemessen. Meist sind noch weitere DMS in Umfangsrichtung auf dem Federkörper 1 befestigt; sie werden hier jedoch außer acht gelassen, da sie nicht unbedinqt nötig sind und zum Verständnis des Erfindungsgedankens nichts beitragen.
Unter dem Einfluß der Kraft F wird die Kraftmeßdose deformiert, wie in Fig. 1, B) dargestellt. Die Platte 3 biegt sich durch und als Folge wird auch der Federkörper 1 durchgebogen. Die Deformation des Kraftaufnehmers ist hier zur Verdeutlichunq übertrieben gezeichnet. Die auf dem Federkörper 1 angebrachten DMS 5 und 6 erhalten nun zusätzlich zu der Dehnung, die bei nicht verbogenem Federkörper 1 als eigentlich gewollte Dehnung auftritt, eine Biegedehnung.
Diese Biegedehnunq führt zu den folgenden Nachteilen, die insbesondere ins Gewicht fallen, wenn kleine Meßfehler verlangt werden: 1. Der Werkstoff des Federkörpers 1 wird stärker beansprucht; dies kann z.B. zu Nichtlinearität infolge Plastizierung führen.
2. Infolge der Durchbieguna des Federkörpers 1 ändert sich sein Durchmesser mit steigender Kraft F; dies führt zu einer nichtlinearen Kennlinie.
3. Verschieden starke Trägermaterialien und/oder Klebstoffstärken der DMS 5 und 6 führen bei Biegebeanspruchung des Federkörpers 1 zu verschieden hohen Widerstandsänderungen der DMS 5 und 6; dies bedeutet eine Unsymmetrie, die zu Meßfehlern führt.
4. Bei einer Temperaturänderuna ändert sich infolge der hohen thermischen Längenausdehnungskoeffizienten der aus Kunststoff bestehenden Trägermaterialien und der Klebstoffschichten der DMS 5 und 6 der Abstand des Meßgitters vom Federkörper 1 31; dies führt bei Biegebeanspruchung zu einer Änderung der Empfindlichkeit des Kraftaufnehmers mit der Temperatur, weil die Meßgitter der DMS 5 und 6 sich weiter von der neutralen Faser entfernen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben geschilderten Nachteile, die sich insbesondere bei Präzisions-Kraftaufnehmern bemerkbar machen, durch eine besondere Ausbildung des Kraftaufnehmers zu vermeiden.
In Fig. 1, C) ist ein Beispiel der Erfindung dargestellt. Bei sonst gleicher Konstruktion des Kraftaufnehmers wie in Fig. 1, A) ist jetZt die Platte 3 durch eine Kreisringplatte 7 vergrößert, die der Durchbiegung der Platte 3 und damit der Durchbiegunq des Federkörpers 1 erheblichen Widerstand entgegensetzt; dieser bleibt jetzt nahezu zylinderförmig und die Nachteile entsprechend Punkt 1 bis 4 werden vermieden bzw. treten deutlich weniger in Erscheinung. Zusätzlich wirkt die Kreisringplatte 7 als Schutz gegen Beschädigung des häufi9 extrem dünnen Federkörpers 1.
Statt des Anbringens der Kreisrinplatte 7 kann ein Verstärken der Platte 3 eine ähnliche Wirkung hervorrufen; man wird diesen Weg auch allein oder zusätzlich beschreiten. Er ist jedoch nicht gangbar, wenn die Höhe h des Kraftaufnehmers beschränkt ist, was häufig der Fall ist.
Schrifttum [1] Rohrbach, Chr.: Handbuch für elektrisches Messen mechanischer Größen. VDI-Verlag, Düsseldorf (1967) [2] Wie lil, S. 505 [3] Wie L11, 5. 467

Claims

Kraftmeßdose mit zylindrischer .~Ieurec Patentanspruch Kraftmeßdose mit zylindrischem Federkörper mit Dehnungsmeßstreifen, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (3), in die über den Bolzen (4) die Kraft F eingeleitet wird, durch eine Kreisringplatte (7) vergrößert ist.