DE3605964C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftaufnehmer mit elektromecha­ nischer Meßwertumwandlung, welcher aus einem Speichenrad mit Außenring, Innenring und mehreren, biegeelastischen Speichen besteht, wobei der Außenring und der Innenring axial gegen­ einander versetzt sind und die Speichen Dehnungsmeßstreifen tragen.

Derartige Kraftaufnehmer sind Stand der Technik und z. B. durch den Prospekt "Elektrische Kraftaufnehmer", Modell 737, Jan. 1985, der Firma A. M. Erichsen GmbH, Wuppertal, bekannt. Sie zeichnen sich durch eine hohe Meßgenauigkeit bei nur geringem Meßweg aus, jedoch ist ihr Einsatz bei schwierig zugänglichen Meßstellen verhältnismäßig umständlich. Bei Messungen an Zugstangen, Erdankern, Ankern von Spannwänden im U-Bahnbau und in ähnlichen Fällen muß ein Ankerende von Verschraubungen oder dgl. freigelegt werden, damit der Kraftaufnehmer mit seinem Innenring auf den Anker geschoben werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraftaufnehmer zu schaffen, der auch bei schwer zugänglichen Meßstellen, z. B. bei Erdankern, mit geringem Montageaufwand einsetzbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Außenring und der Innenring mit einem radialen, in die Innenöffnung des Innenringes mündenden Schlitz versehen sind, der eine Breite etwa gleich dem Innendurchmesser des Innenringes besitzt. Infolge dieser Maßnahmen kann der Kraftaufnehmer nach der Erfindung nunmehr von der Seite her auf den Anker oder dgl. aufgeschoben werden, an dem die Kraftmessung vorgenommen werden soll. Infolge der Schlitzung erfahren der Außenring und der Innenring bei höheren Belastungen Verformungen in Form einer gewissen Spreizung und einer gewissen Neigung der Ringmantel­ flächen gegenüber der Kraftaufnehmerachse, jedoch hat sich überraschenderweise gezeigt, daß diese Verformungen die Meßwerte nicht verfälschen. Dies gilt insbesondere, wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung der Schlitz äquidistant zu den beiden benachbarten Speichen angeordnet ist und also der gesamte Kraftaufnehmer klappsymmetrisch zu der durch die Schlitzmitte verlaufende Diametralebene des Speichenrades ausgebildet ist. Die Meßgenauigkeit beträgt beim Kraftaufnehmer nach der Erfin­ dung 0,1% oder ist sogar noch besser, und der gesamte Meßweg beträgt etwa nur 0,03 Millimeter. Letzteres ist von besonderem Vorteil, wenn beispielsweise bei einer Verformungsmaschine die Verformungskräfte justiert werden sollen. Darüber hinaus können mit dem Kraftaufnehmer nach der Erfindung nicht nur statische Kräfte und langsame Kraftänderungen, sondern auch dynamische Vorgänge erfaßt werden.

In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen werden, daß die Speichen als hochkant stehende Lamellen ausgebildet sind, welche in ihrer Mitte minimale Wandstärke aufweisen und deren Wand­ stärke zu dem Außen- und Innenring hin kontinuierlich zunimmt. Zweckmäßigerweise sind die hochkant stehenden Flachseiten der Speichen zylindrisch und gehen sie stufenlos in die angrenzenden Zylinderflächen von Außen- und Innenring über. Hierdurch wird die Ausarbeitung der Speichen sehr vereinfacht und auf reine Dreharbeiten beschränkt, was insbesondere von Bedeutung ist, wenn das Speichenrad aus nur einem Stück gefertigt wird.

Die Dehnungsmeßstreifen können der Erfindung zufolge jeweils an beiden Flachseiten der Speichen geneigt gegenüber der Radial­ ebene des Kraftaufnehmers angeordnet sein, wobei die Dehnungs­ meßstreifen auf beiden Seiten einer Speiche um den gleichen Winkel jeweils entgegengesetzt zueinander geneigt sind. Durch diese Maßnahmen werden Meßwertabweichungen, die sich aus der Verformung von Innenring und Außenring sonst ergeben könnten, kompensiert, wozu die Dehnungsmeßstreifen in an sich bekannter Weise in einer Wheatstone′schen Vollbrücke geschaltet werden.

Schließlich kann der Erfindung zufolge noch vorgesehen werden, daß der Außenring mit einer radialen Kabeldurchführungsbohrung versehen ist, die diametral dem Schlitz gegenüber liegt.

Der Gegenstand der Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher be­ schrieben. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Kraftaufnehmer nach der Erfindung in Draufsicht und

Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie II-II in Fig. 1.

Der Kraftaufnehmer ist als ein einstückiges Speichenrad ausge­ bildet und besteht aus einem Außenring 1, einem Innenring 2 und vier, kreuzförmig angeordneten Speichen 5, 6, 7, 8. Der Außen­ ring 1 und der Innenring 2 sind mit einem radialen, in die Innenöffnung des Innenringes 2 mündenden Schlitz 9 versehen, dessen Breite B etwa gleich dem Innendurchmesser D des Innen­ ringes 2 ist. Der Schlitz 9 ist äquidistant zu den beiden benachbarten Speichen 5, 6 angeordnet, und der Außenring 1 ist, dem Schlitz 9 diametral gegenüberliegend, mit einer Kabeldurch­ führbohrung 10 versehen. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind der Außenring 1 und der Innenring 2 etwas gegeneinander axial versetzt derart, daß der Innenring 2 mit seiner Lastaufnahme­ fläche 11 über die obere Stirnfläche 12 des Außenringes 1 vorsteht und daß die untere Widerlager-Stirnfläche 13 des Außenringes 1 gegenüber der unteren Stirnfläche 14 des Innenringes 2 vorsteht.

Die Speichen 5 bis 8 sind als hochkant stehende Lamellen ausge­ bildet, welche in ihrer Mitte eine minimale Wandstärke von nur einigen Zehnteln Millimetern aufweisen und deren Wandstärke zu dem Außen- und Innenring 1, 2 kontinuierlich zunimmt. Beim Aus­ führungsbeispiel sind die hochkant stehenden Flachseiten der Speichen zylindrisch und gehen stufenlos in die angrenzenden Zylinderflächen 15, 16 von Innenring 2 und Außenring 1 über. Der Innenring 2 und der Außenring 1 sind oben und unten jeweils mit einer Ausdrehung 17, 18, 19, 20 zur Aufnahme von Abdeckteilen versehen. Entsprechend ist die axiale Höhe der Speichen 5 bis 8 um diese Ausdrehungstiefe kürzer als die axialen Abmessungen von Außenring 1 und Innenring 2.

Die Speichen 5 bis 8 tragen jeweils an beiden Flachseiten Dehnungsmeßstreifen 21, 22, 23, 24, die gegenüber der Radial­ ebene des Kraftaufnehmers geneigt sind, wobei die Dehnungs­ meßstreifen auf den beiden Seiten einer Speiche jeweils um den gleichen Winkel einander entgegengesetzt geneigt sind, vgl. die Dehnungsmeßstreifen 21, 23 in Fig. 2.

Claims (7)

1. Kraftaufnehmer mit elektromechanischer Meßwertumwandlung, bestehend aus einem Speichenrad mit Außenring, Innenring und mehreren, biegeelastischen Speichen, wobei der Außenring und der Innenring axial gegeneinander versetzt sind und die Speichen Dehnungsmeßstreifen tragen, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (1) und der Innenring (2) mit einem radialen, in die Innenöffnung des Innenringes (2) mündenden Schlitz (9) versehen sind, der eine Breite (B) etwa gleich dem Innendurchmesser (D) des Innenringes (2) besitzt.

2. Kraftaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (9) äquidistant zu den beiden benachbarten Speichen (5, 6) angeordnet ist.

3. Kraftaufnehmer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Speichen (5, 6, 7, 8) als hochkant stehende Lamellen ausgebildet sind, welche in ihrer Mitte minimale Wandstärke aufweisen und deren Wandstärke zu dem Außen- und Innenring (1, 2) hin kontinuierlich zunimmt.

4. Kraftaufnehmer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die hochkant stehenden Flachseiten der Speichen (5 bis 8) zylindrisch sind und stufenlos in die angrenzenden Zylinder­ flächen (15, 16) von Innen- und Außenring (2, 1) übergehen.

5. Kraftaufnehmer nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dehnungsmeßstreifen (21, 22, 23, 24) jeweils an beiden Flachseiten der Speichen (5 bis 8) geneigt gegenüber der Radialebene des Kraftaufnehmers angeordnet sind, wobei die Dehnungsmeßstreifen auf beiden Seiten jeder Speiche um den gleichen Winkel jeweils einander entgegen­ gesetzt geneigt sind.

6. Kraftaufnehmer nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Speichenrad aus einem Stück besteht.

7. Kraftaufnehmer nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Außenring (1) mit einer radialen Kabel­ durchführungsbohrung (10) versehen ist, die diametral dem Schlitz (9) gegenüberliegt.