DE4101553A1 - Ringfoermiger kraftaufnehmer - Google Patents
Ringfoermiger kraftaufnehmerInfo
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/12—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring axial thrust in a rotary shaft, e.g. of propulsion plants
-
- G—PHYSICS
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- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
- G01L1/2206—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
- G01L1/2231—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being disc- or ring-shaped, adapted for measuring a force along a single direction
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftaufnehmer gemäß
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Kraftaufnehmer weisen insofern gewisse Unzuläng
lichkeiten auf, als das Meßsignal nicht linear ist und sich
zwischen den Krafteinleitungsflächen unter Last radiale Be
wegungen ergeben, die zusätzliche, nicht reproduzierbare Feh
ler im Meßsignal sowie unerwünschte mechanische Auswirkungen
zur Folge haben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraftauf
nehmer der gattungsgemäßen Art so auszugestalten, daß der
Linearitätsfehler vergleichsweise geringer wird, eine opti
male Spannungsverteilung im Material erzielt wird und Radial
verschiebungen der Krafteinleitungsflächen weitestgehend ver
mieden werden.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch einen Kraftaufnehmer
mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1
gelöst.
Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfin
dung sind in den Unteransprüchen charakterisiert.
Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnung, die
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel schematisch veranschau
licht, erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 eine Frontansicht eines als Ringmembrane
ausgebildeten Kraftaufnehmers im Halbschnitt,
Fig. 2 einen in einem Getriebe unter
halb eines Rollenlagers eingefügten Ring
kraftaufnehmer im Schnitt,
Fig. 3 den elektrischen Teil des Kraftaufnehmers.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist der Kraftaufnehmer 10
als Ringmembrane ausgebildet, auf deren Oberfläche Dehnmeß
streifen 11 zur Messung der Axialkraft angebracht sind.
Die Wandstärke des Kraftaufnehmers 10 ist zu diesem Zweck im
Bereich zwischen seiner an der Ober-und Unterseite befindlichen
Krafteinleitungsfläche 12, 13 durch nutförmig ausgebildete, in
Umfangsrichtung verlaufende Aussparungen 14, 15 verjüngt, deren
seitliche Begrenzungsflächen 14′, 15′ unter einem Winkel ge
neigt zur Mittelachse 16 des Kraftaufnehmers 10 ver
laufen. Der Winkel α liegt zweckmäßigerweise im Bereich zwi
schen 25 und 60° und beträgt beim Ausführungsbeispiel ca. 45°,
Aus Herstellungsgründen hat es sich als vorteilhaft erwiesen,
die Krafteinleitungsflächen 12, 13 auf unterschiedlichen Radien
Ra und Rb anzuordnen. Optimal wäre hingegen, wenn die Kraftein
leitungsflächen 12 und 13 unmittelbar übereinander liegen wür
den.
Der Kraftaufnehmer 10 ist im Mittenbereich seiner äußeren Um
fangsfläche mit einer Ringnut 17 versehen, in die eine Rund
schnur 18 zum Ausgleich von kleinen Radialbewegungen bzw. von
temperaturbedingten Dehnungen eingesetzt ist. Außerdem weist
der Kraftaufnehmer an seinem Außenumfang eine Verdrehsicherung
in Form eines Radialstifts 19 auf. Das Anschlußkabel 20 für die
Meßbrücke 22 (Speisung und Signalausgang, siehe Fig. 3) ist
mit einer Zugentlastung 21 versehen und weist ein freies Ende
auf.
In Fig. 2 ist mit 23 ein auf dem Bund 24 einer rotierenden
Welle 25 eines nicht dargestellten Getriebes angeordnetes Re
gelrollenlager bezeichnet, unterhalb dem mittels des ring
förmigen Kraftaufnehmers 10 die Axialkraft gemessen wird. Der
Kraftaufnehmer 10 ist durch eine Bohrung 26 zentriert und stützt
sich an seiner unteren Seite auf einer stabilen Platte 27 ab,
die mit einer Durchgangsbohrung 28 für das Anschlußkabel 20
für den Kraftaufnehmer 10 versehen ist, der durch den Radial
stift 19 gegen Verdrehen gesichert ist. Mit 29 ist ein Luft
spalt zwischen dem Kegelrollenlager 23 und dem Gehäusebauteil
30 bezeichnet.
Fig. 3 zeit den elektrischen Teil des Kraftaufnehmers 10.
An der Meßbrücke 22 mit den Dehnmeßstreifen 11 bzw. R1, R2,
R3, R4 liegt die Speisespannung UB. Am Ausgang der Meßbrücke 22
liegt′ das Meßsignal UA, ferner ein Kalibrierwiderstand 31 mit
dem Kalibriersignalanschluß UK. Die mechanischen Dehnungen der
Dehnmeßstreifen 11 sind mit +ε und -ε bezeichnet.
Die durch den erfindungsgemäß ausgestalteten Kraftaufnehmer 10
erzielten Linearitätsfehler sind kleiner als 1°/oo. Durch die
optimale Spannungsverteilung im Material ist eine hohe Überlast
barkeit gewährleistet. Die Radialverschiebungen des Kraftauf
nehmers unter Last liegen unter der Meßbarkeitsgrenze. Der als
Ringmembrane ausgebildete Kraftaufnehmer ist mit geringen Ab
messungen herstellbar, ermöglicht große Bohrungsdurchmesser
und ist gleichzeitig unempfindlich gegen Störkräfte wie Dreh
momente und Querkräfte.
Claims (6)
1. Ringförmiger Kraftaufnehmer mit Dehnmeßstreifen (DMS-
Membrane) zur Axialkraftmessung, der an seiner Ober- und
Unterseite mit je einer Krafteinleitungsfläche versehen ist,
wobei die Wandstärke des Kraftaufnehmers im Bereich zwi
schen den Krafteinleitungsflächen durch in seine Ober- und
Unterseite eingeschnittene, in Umfangsrichtung verlaufende
nutförmige Aussparungen verjüngt ist, dadurch gekennzeich
net, daß die seitlichen Begrenzungsflächen (14′, 15′) der nut
förmigen Aussparungen (14, 15) zur Mittelachse (16) des Kraft
aufnehmers geneigt verlaufen.
2. Kraftaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die seitlichen Begrenzungsflächen (14′, 15′) der Aussparungen
(14, 15) unter einem im Bereich zwischen 25 und 60° liegen
den Winkel (α) zur Mittelachse (16) des Kraftaufnehmers
verlaufen.
3. Kraftaufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß der Winkel (a) zwischen den Begrenzungsflächen
(14′, 15′) der Aussparungen (14, 15) und der Mittelachse (16)
des Kraftaufnehmers ca. 45° beträgt.
4. Kraftaufnehmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Krafteinleitungsflächen (12, 13)
unterschiedliche Radien (Ra, Rb) aufweisen.
5. Kraftaufnehmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Krafteinleitungsflächen
(12, 13) unmittelbar übereinander auf gleichen Radien lie
gen.
6. Kraftaufnehmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß er an seiner Außenfläche mit
einer Umfangsnut (17) zur Aufnahme einer Rundschnur (18)
versehen ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914101553 DE4101553A1 (de) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | Ringfoermiger kraftaufnehmer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914101553 DE4101553A1 (de) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | Ringfoermiger kraftaufnehmer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4101553A1 true DE4101553A1 (de) | 1992-07-23 |
Family
ID=6423351
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19914101553 Ceased DE4101553A1 (de) | 1991-01-21 | 1991-01-21 | Ringfoermiger kraftaufnehmer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4101553A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0737831A1 (de) * | 1995-04-13 | 1996-10-16 | Gec Alsthom-Velan | Lagergehäuse eines Ventils |
WO1999060350A1 (en) * | 1998-05-19 | 1999-11-25 | Peter Hammarqvist | Tensile load transmission with load sensor |
DE10350085B4 (de) * | 2003-10-27 | 2007-10-18 | Siemens Ag | Messeinrichtung für eine elektro-mechanische Bremse |
WO2009014449A1 (en) * | 2007-07-04 | 2009-01-29 | Aker Kvaerner Pusnes As | A load cell |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1991
- 1991-01-21 DE DE19914101553 patent/DE4101553A1/de not_active Ceased
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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8131 | Rejection |