DE3427573A1

DE3427573A1 - Kraftaufnehmer

Info

Publication number: DE3427573A1
Application number: DE19843427573
Authority: DE
Inventors: Jörg Ing.(grad.) 2000 Norderstedt Sander
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1984-07-26
Filing date: 1984-07-26
Publication date: 1986-02-06
Also published as: GB2162322A; JPS6141934A; FR2568368A1; GB8518480D0

Description

PHILIPS PATENTVERWALTUNG GMBH PHD 84-108

Kraftaufnehmer

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftaufnehmer, insbesondere für Wägezellen, bestehend aus einem zylindrischen Stauchkörper, auf dessen Stirnflächen die zu erfassende Kraft einwirkt und der längs zur Kraftrichtung gerichtete und einander gegenüberliegende Langlöcher aufweist, deren Grundflächen einen Steg bilden, auf den längs und quer zur Kraftrichtung angeordnete Dehnungsmeßstreifen aufgebracht sind.

Aus dem DE-Gbm 80 30 920 ist ein derartiger Kraftaufnehmer bekannt, dessen Empfindlichkeit durch Vertiefen oder Verbreitern der auf dem Stauchkörper angebrachten Langlöcher vergrößert werden kann. Wenn durch zu weitgehenden Materialabtrag beim Fräsen der Langlöcher die vorgegebenen Werte für Empfindlichkeit und Meßbereich des Kraftaufnehmers jedoch überschritten werden, sind beim bekannten Kraftaufnehmer keine Möglichkeiten vorgesehen, die Empfindlichkeit des Kraftaufnehmers wieder zu verringern und damit dessen linearen Meßbereich zu vergrößern.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kraftaufnehmer zu schaffen, dessen Empfindlichkeit und damit dessen linearer Meßbereich auf vorgebbare Werte genau einstellbar sind.

Diese Aufgabe wird bei einem Kraftaufnehmer eingangs genannter Art dadurch gelöst, daß der Steg in Kraftrichtung vor und/oder hinter den Dehnungsmeßstreifen durchgehende Bohrungen aufweist.

Die Empfindlichkeit des Kraftaufnehmers läßt sich nicht

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nur durch Vertiefen oder Verbreitern der Langlöcher vergrößern, sondern durch Vergrößern des Bohrungsdurchmessers und durch Verringern des Bohrungsabstandes auch verkleinern, so daß die Empfindlichkeit und damit der lineare Meßbereich des Kraftaufnehmers sehr genau auf vorgebbare Werte einstellbar sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand' der Zeichnungen beschrieben: Es zeigen 10

Fig. 1 eine teilgeschnittene Seitenansicht eines Stauchkörpers eines Kraftaufnehmers,

Fig. 2 die Seitenansicht des Stauchkörpers in einer gegenüber Fig. 1 um 90° um seine Längsachse gedrehten Stellung.

In Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines zylindrisch ausgebildeten Stauchkörpers 1 dargestellt, auf dessen Stirnflächen 2 und 3 die zu erfassende Kraft 4 einwirkt. Der Stauchkörper 1 weist längs zur Kraftrichtung liegende Langlöcher 5 und 6 auf, die in Fig. 1 im Teilschnitt dargestellt sind. Die Grundflächen 7 und 8 der Langlöcher und 6 bilden einen Steg 9, auf dem längs und quer zur Kraftrichtung angeordnete Dehnungsmeßstreifen 10 bis aufgebracht sind. Zur Verringerung der Empfindlichkeit des Kraftaufnehmers sind im Steg 9 in Kraftrichtung vor und hinter den Dehnungsmeßstreifen 10 bis 13 durchgehende Bohrungen 14 und 15 angebracht.

In Fig. 2 ist der Stauchkörper 1 in einer um 90° um seine Längsachse gedrehten Stellung dargestellt, so daß das Langloch 5, die Dehnungsmeßstreifen 10 und 11 und die Bohrungen 14 und 15 erkennbar sind.

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Die Tiefe der einander gegenüberliegenden Langlöcher 5 und 6 bestimmt die Dicke b des Steges 9. Die Verformbarkeit des Stauchkörpers 1 und damit die Empfindlichkeit des Kraftaufnehmers sind hierbei umso größer, je tiefer die Langlöcher 5 und 6 in den Stauchkörper 1 eingefräst sind und je geringer dadurch dieses Maß b ist. Auch durch Vergrößerung der Breite a der Langlöcher 5 und 6 läßt sich die Empfindlichkeit des Kraftaufnehmers vergrößern. Sind durch zu weitgehenden Materialabtrag die Langlöcher 5 und 6 zu breit oder zu tief geworden, so daß die Verformbarkeit des Stauchkörpers 1 im Bereich der Dehnungsmeßstreifen 10 bis 13 zu groß geworden ist, läßt sich durch Anbringen von durchgehenden Bohrungen 14 und 15 die Verformbarkeit des Stauchkörpers 1 im Bereich der Dehnungsmeßstreifen 10 bis 13 wieder verringern, so daß sich dadurch auch die Empfindlichkeit des Kraftaufnehmers verringern läßt. Hierbei wird die Verformbarkeit der Dehnungsmeßstreifen 10 und 12 in diesem Bereich umso mehr verringert, je größer der Durchmesser der Bohrungen 14 und 15 und je kleiner deren Abstand voneinander ist. Die Empfindlichkeit des Kraftaufnehmers läßt sich aber auch durch Anbringen nicht-durchgehender Grundlöcher auf dem Steg 9 verringern.

Ohne Bohrungen 14 und 15 verformt sich der Stauchkörper 1 bei Einwirkung einer Kraft 4 derart, daß die längs zur Kraftrichtung liegenden Dehnungsmeßstreifen 10 und 12 verkürzt und die quer zur Kraftrichtung liegenden Dehnungsmeßstreifen 11 und 13 verlängert werden.

Sind auf dem Stauchkörper 1 Bohrungen 14 und 15 angebracht, konzentrieren sich bei Einwirkung einer Kraft 4 die Kraftlinien auf die beiderseits der Bohrungen 14 und 15 verbleibenden Teile des Steges 9. Dadurch wird die Kraftlinienverteilung in der Mitte des Stauchkörpers 1

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umso inhomogener, d.h. die Kraftlinien konzentrieren sich auch in der Mitte des Stauchkörpers 1 umso mehr auf den beiderseits der Dehnungsmeßstreifen 10 bis 13 liegenden Bereich, je größer der Durchmesser der Bohrungen 14 und ist und je geringer deren Abstand von den Dehnungsmeßstreifen 10 bis 13 ist. Je weniger Kraftlinien aber durch den zwischen den Dehnungsmeßstreifen 10 bis 13 liegenden Bereich des Steges 9 verlaufen, umso weniger wird dieser Bereich bei Einwirkung einer Kraft 4 verformt und umso weniger verformen sich dadurch die Dehnungsmeßstreifen bis 13. Dadurch wird die Empfindlichkeit des Kraftaufnehmers verringert und der Meßbereich mit linearer Kennlinie vergrößert. Die Kennlinie wird nichtlinear, wenn durch eine zu große Kraftliniendichte die Dicke b des Steges im Bereich der Dehnungsmeßstreifen 10 bis 13 zunimmt, so daß die längs zur Kraftrichtung 4 liegenden Dehnungsmeßstreifen 10 und 12 bei Krafteinleitung verlängert werden.

Ein experimentell erprobter Kraftaufnehmer enthält einen zylindrischen Stauchkörper 1 mit einem Durchmesser von 54 mm, der Langlöcher 5 und 6 von 60 mm Länge und 21 mm Breite aufweist. Diese sind so tief in den Stauchkörper eingefräst, daß sich ein Steg 9 von 3 mm Dicke ergibt.

Ohne Bohrungen 14 und 15 kann der Stauchkörper 1 bis ca. 14t belastet werden, ohne daß die Kennlinie des Kraftaufnehmers nichtlinear wird. Weist der Stauchkörper 1 dagegen Bohrungen 14 und 15 mit einem Durchmesser von 6 mm auf die in einem Abstand von 48 mm voneinander angeordnet sind, kann der Stauchkörper 1 bis ca. 15,5 t belastet werden. Die Belastbarkeit des Stauchkörpers beträgt bei einem Bohrungsdurchmesser von 8 mm ca. 16,5 t und bei einem Bohrungsdurchmesser von 10 mm ca. 18 t.

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Claims

PHD 84-108

PATENTANSPRUCH

Kraftaufnehmer insbesondere für Wägezellen, bestehend aus einem zylindrischen Stauchkörper (1), auf dessen Stirnflächen (2, 3) die zu erfassende Kraft (4) einwirkt und der längs zur Kraftrichtung gerichtete und einander gegenüberliegende Langlöcher (5_f 6) aufweist, deren Grundflächen (7, 8) einen Steg (9) bilden, auf den längs und quer zur Kraftrichtung angeordnete Dehnungsmeßstreifen (10-13) aufgebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (9) in Kraftrichtung vor und/oder hinter den Dehnungsmeßstreifen (10-13) durchgehende Bohrungen (14, 15) aufweist.