DE8633612U1

DE8633612U1 - Ein-Saitendynamometer mit elastischem Kraft-Nebenschluß

Info

Publication number: DE8633612U1
Application number: DE19868633612
Authority: DE
Original assignee: WIRTH GALLO MESSTECHNIK AG ZUERICH CH
Current assignee: WIRTH GALLO MESSTECHNIK AG ZUERICH CH
Priority date: 1986-12-16
Filing date: 1986-12-16
Publication date: 1987-02-12

Description

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BESCHREIBUNG'
Ein-Saitendynamometer mit elastischem Kraft-Nebenschluss

Die vorliegende Neuerung betrifft ein Ein-Saitendynamometer mit elastischem Kraftnebenschluss.

Dynamometer dieser Klasse sind bekannt beispielsweise aus den EP-Bl 16 238 und EP-Bl 25 807. Hier wird der Hauptanteil der zu messenden Kraft von einem biegeelastischen Element - einem blattfederartigen Bauteil übernommen und direkt an die Tragstruktur des gesamten Kraft- oder Massenmessgerätes abgeleitet. Ein in aller Regel kleinerer Teil der zu messenden Kraft spannt ein Kraftmessorgan, beispielsweise ein Piezoquarz, ein elastisches Element mit Dehnmessstreifen oder eine querschwingende Saite. Der Nachteil der bekannten Formen von Dynamometern ist ihre aufwendige Bauweise und der Umstand, dass sie in aller Regel als sozusagen massgeschneiderter Bestandteil eines Massen- oder Kraftmessgerätes konstruiert sind. Die Aufgabe, die der vorliegenden Neuerung zugrunde liegt, ist die Schaffung eines Ein-Saitendynamometers einfachen Aufbaus, das in beliebiger Lage in beliebige Massen- oder Krafmessgeräte eingebaut werden kann und das ferner - abgesehen vom eigentlichen Kraftmessorgan - aus einem Stück auf spannenden NC-Maschinen hergestellt werden kann.

In der beiliegenden Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Neuerung dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel a,b,c,d in Aufriss, Grundriss, Seitenriss und einer Perspektive

Fig. 2 eine Variante zum Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1
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Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel

Fig. 4 .ein drittes Ausführungsbeispiel
Fig. 5 ein viertes Ausführungsbeispiel

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Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke "oben" und "unten" beziehen sich immer nur auf die Darstellung. Für Herstellung und Verwendung des Neuerungsgegenstandes sind diese Ausdrücke bedeutungslos, da der Einbau in ein Massen- oder Kraftmessgerät in beliebiger Lage erfolgen kann.

Die Fig. la bis d zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel in vier Ansichten: Aufriss (teilweise mit Ausbrüchen gezeichnet), Grundriss und Seitenriss. Zur Ergänzung ist noch eine Perspektive als Fig. 1 d beigefügt. Das neuerunasaemässe Dvnamnmptpr npmä<;<: FiQ. 1 besteht aus ei neu! Gestell 1, gegliedert in drei U-förmig angeordnete Elemente: Eine Basis 3 und zwei Schenkel 2, 4. Die Schenkel 2, 4 sind vertikale Säulen, die Basis 3 ein horizontaler Balken, alle von rechteckigem Querschnitt. Zwischen den Schenkeln 2,4 verlaufen ·· in mindestens angenähert parallellen Ebenen zwei Paare von Blattfedern 5, 6, 7, 8, die an ihren inneren Enden fest verbunden sind m'.t einem zentralen Block 9. Alle vier Blattfedern 5 bis 8 sind gleich lang. Der zentrale Block 9 trägt eine vertikal verlaufende, von unten her eingesenkte Bohrung 10, die auch durch die Bais 3 des Gestelles 1 verläuft. Ferner trägt der zentrale Block 9 eine mit einem Gewinde versehene Bohrung 11, die bis in die Bohrung 10 hineinreicht.

Die Achse der Bohrung &Pgr; steht senkrecht zu der der Bohrung 10, läuft parallel zu den Ebenen der Blattfedern 5 bis 8 und steht senkrecht auf der Ebene des Gestells 1, die durch die Längsachsen der Schenkel 2, 4 und der Basis 3 aufgespannt wird. Die Bohrung &Pgr; mit Gewinde dient zum Befestigen beispielsweise einer Stelze 12, mit der die zu messende Kraft auf den zentralen Block 9 - in Form einer Druckkraft - übertrager,- wird.
In der Mitte jeder Blattfeder 5, 6 erhebt sich je ein biegeelastischer Stab 13, der je einen Befestigungskopf 14 trägt, zwischen denen eine Saite 15 eingespannt ist. Die Befestigungsköpfe 14 sind Gegenstand der Europäischen Patentanmeldung 86810369.8. Oberhalb der Bohrung 11 und parallel zu dieser trägt der zentrale Block 9 eine weitere, ebenfalls mit einem Gewinde versehene Bohrung 16, die ganz durch den Block 9 hindurchläuft. Sie dient zum Befestigen eines Erregermagneten 17, der die Saite 15 in Schwingung versetzt, wenn diese Saite 15, mit einer hierzu geeigneten Speiseschaltung verbunden, von Strom durchflossen

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wird. Die Saite 15 verläuft in einer Ebene, die parallel liegt zu den Ebenen d°r Blattfedern 5 bis 8.

In gleicher Richtung wie die Bohrung verlaufen in den Schenkeln 2,4 des Gestelles 1 je eine Bohrung 18, ebenfalls mit einem Gewinde versehen und als Sackloch ausgebildet. In einer ebenfalls neuerungsgemässen Variante sind die Bohrungen 18 als Durchgangslöcher ausgebildet, wie in Fig. 1 d gezeigt. Die Bohrungen 18 dienen zum Befestigen des Dynamometers an der Tragstruktur des - nicht gezeichneten - Massen.- oder Kraftmessgerätes.
Wird über die Stelze 12 auf den zentralen Block 9 eine Druckkraft ausgeübt, so wirken die vier Blattfedern 5 bis 8 als elastische Parallelführung für den Block 9. Sie verbiegen sich dabei S-förmig. Dadurch werden die biegeelastischen Stäbe 13 nach aussen gespreizt und die Saite 15, die unter Vorspannung eingebaut wird, wird zusätzlich gespannt.
Alle, das neuerungsgemässe Dynamometer bildende, Teile - mit Ausnahme der Saite 15, des Erregersmagneten 17 und der in der Europ. Patentanmeldung 86810369.8 genannten, zugefügten Einzelteile der Befestigungsköpfe 14 - namentlich also das Gestell 1, geqliedert in die Schenkel 2, 4 und die Basis 3, die vier Blattfedern 5 bis 8, der zentrale Block 9, die biegeelastischen Stäbe 13, die Befestigungsköpfe 14 sind spanabhebend aus einem Stück gefertigt. Die Uebergänge von den Schenkeln 2, 4 zu den Blattfedern 5 bis 8 und zur Basis 3 weisen daher einen Radius auf, der mindestens dem Radius des verwendeten Fräsers entspricht. Dieser minimale Radius tritt auch auf am Uebergang der Blattfedern 5 bis 8 zum zentralen Block 9, ebenfalls an den biegeelastischen Stäben 13 und am Befestigungskopf 14 auf.

Fig. 2 zeigt eine Variante zum Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1. Die Bohrung 18, die zum Befestigen des Dynamometers dienen, fehlen gänzlich. Dafür ist derjenige Teil der Bohrung 10, der durch die Basis 3 des Gestells 1 hindurchgeht, aufgeweitet und mit einem Gewinde 19 versehen. In dieses Gewinde 19 ist ein Rohr 20 eingeschraubt, das unten in der durch eine Platte 21 angedeuteten Tragstruktur des Massen- oder Kraftmessgerätes befestigt ist. Durch dieses Rohr ?·.) hindurch läuft nun die bereits genannte Stelze 12.

Im AusfUhrungsbeispiel gemäss Fig. 3 sind die Schenkel 2, 4 des Gestells

nach oben verlängert durch zwei Säulen 22, 24 mit rechteckigem Querschnitt, die etwas schmaler ausgeführt sind, als die Schenkel Z, 4 gemäss Fig. 1 und 2. Oben sind die Säulen 22, 24 verbunden durch eine Basis 23, die die Funktion der Basis 3 von Fig. 1 und 2 übernimmt. Die Schenkel 2, 4, die Säulen 22, 24 und die Basis 23 bilden zusammen wieder das Gestell 1. Die übrigen Glieder, namentlich die Blattfedern 5 bis 8, die biegeelastischen Stäbe 13, die Befestigungsköpfe 14, die Bohrungen 10, 11, 16 sind gegenüber dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 unverändert übernommen.

Das Gestell 1 hat nun wiederum U-Form, die hier aber gegen unten offen ist bei unveränderter Orientierung der anderen Bauteile des neuerungsgetnässen Dynamometers.

Die Basis 23 des Gestells 1 trägt ebenfalls zwei als Sackgewinde ausge-

führte Bohrungen 18 zur Befestigung des Dynamometers an der Tragstruktur des Massen- oder Kraftmessgerätes. Als Variante dazu, die ebenfalls in Fig. 3 eingezeichnet aber alternativ gilt, ist eine weitere, ebenfalls als Sackgewinde ausgeführte Bohrung 25 vorgesehen, die sich von oben nach unten erstreckt und in der Mitte der Basis 23 angebracht ist. Sie verläuft koaxial zur Bohrung 10 und hat - alternativ zu dieser - die gleiche Aufgabe, wie die Bohrung 18.

Auch für dieses Ausführungsbeispiel gilt das bei Fig. 1 gesagte über die spanende Fertigung aus einem Stück. Lässt man beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 die Basis 3 des Gestelles 1 weg, so erhält man im wesentliehen das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4a, b. Das Gestell 1 besteht demnach nur aus den Schenkeln 2, 4. Diese tragen je eine weite Bohrung 26 mit einem Einzug 27. Die Befestigung des neuerungsgemässen Dynamometers gemäss Fig. 4 an der Tragstruktur das Massen- oder Kraftmessgerätes erfolgt dann - wie in der Fig. 2 b gezeigt - beispielsweise mittels einer Schraube 28, die einen zylindrischen Mittelteil 29 aufweist, der dicker ist, als der Durchmesser des Einzugs 27, aber dünner als die lichte Weite der Bohrung 26. Durch geeignete Gestaltung des Mittelteiles - die aber nicht Bestandteil der vorliegenden Neuerung ist - kann dafür gesorgt werden, dass die Befestigung des Dynamometers an der Tragstruktür des Massen·: oder Kraftmessgerätes im wesentlichen frei von Biegemo-

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menten erfolgt.

Im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5 besteht das Gestell 1, wie im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4, nur aus den beiden Schenkeln 2, 4; eine Basis 3 fehlt. Wie in den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen tragen die Blattfedern 5, 6 zwei biegeelastische Stäbe 13 mit den Befestigungsköpfen 14. Hier erstrecken sich die biegeelastischen Stäbe 13 mit den Befestigungsköpfen 14 von den Blattfedern 5,6 aus nach unten. Der zentrale Block 9 trägt von vorne her eine Ausfräsung 30 für die Aufnähme der Saite 15, die zwischen den Befestigungsköpfen 14 gespannt ist; ferner ist diese Ausfräsung 30 so tief - und in der Koordinate oben-unten - so hoch bemessen, dass der Erregermagnet 17 gemäss Fig. 1, 2, 3, 4 Platz hat. In Fig. 5 ist der Erregermagnet 17 nur der Übersichtlichkeit wegen weggelassen.

Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. b wird an der Tragstruktur des Massen- oder Kraftmessgerätes befestigt, wie das in Fig. 4 gezeigte. Zu diesen; Zwecke ist ebenfalls eine Bohrung 26 mit Einzug 27 vorgesehen. Zwei Bohrungen 16,Il mit Gewinde dienen (in dieser Reihenfolge) zum Befestigen des - nich&ldquor; gezeichneten - Erregermagneten 17 und einer - hier ebenfalls nicht gezeichneten - Stelze 12, die in eine Bohrung 31 eingesetzt wird. Die Bohrung 31 befindet sich oben im zentralen Block 9 und verläuft in vertikaler Richtung. Anstelle einer Stelze 12 kann auch eine Zugstange oder ein Zugdraht eingesetzt werden. Dann wird der Zugdraht in die der Bohrung 31 entsprechende Bohrung 10 eingesetzt, und der Erregermagnet 17 mittels einer in das Gewinde der Bohrung 11 eingedrehten Schraube befestigt. Die Bohrung 10 befindet sich oben am zentralen Block 9 und verläuft in vertikaler Richtung, wie im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1, 2, 3, 4 gezeigt.
Auch die Ausführungsbeispiele gemäss Fig. 4 und 5 werden mittels spanender Bearbeitung aus einem Stück gefertigt.

Claims

SCHUTZANSPRÜCHE

1. Ein-Saitendynamometer mit elastischem Kraftnebenschluss mit einam Gestell (1) und vier Blattfedern (5, 6, 7, 8), dadurch gekennzeichnet,

- dass die vier Blattfedern (5 bis 8) paarweise in zwei mindestens angenähert parallelen Ebenen liogen und aussen mit zwei untereinander parallelen, auf den Blattfedern (5 bis 8) aber senkrecht stehenden Schenkeln (2, 4) mit rechteckigem Querschnitt des Gestells (1) und innen mit einem zentralen Block (9) verbunden sind, der durch die vier genannten Blattfedern (5 bis 8) parallelgeführt wird,

- dass der zentrale Block (9) eine senkrecht zu den Ebenen der Blattfedern (5 bis 8) verlaufende Bohrung (10) aufweist zur Aufnahme einer die zu messende Kraft übertragenden Stelze (12),

- dass in der Mitte der oberen Blattfedern (5, 6) je ein biegeelastischer Stab (13) angebracht ist, der je einen Befestigungskopf (14) für eine Saite (15) trägt, so dass die Saite &Rgr;^&Ggr;&tgr;) zwischen den

Befestigungsköpfen (14) eingespannt verläuft,

- dass der zentrale Block (9) ferner eine Bohrung (11) mit Gewinde aufweist, deren Achse parallel zur Ebene der Blattfedern (5, 6), senkrecht auf der Achse der Bohrung (10) und senkrecht auf der Ebene des Gestells (1) steht, welche Bohrung (11) bis in die Bohrung (10) hineinreicht und zur Befestigung der Stelze (12) geeignet ist,

- dass am zentralen Block (9), mit Hilfe der Bohrung (16) ein Erregermagnet (17) zur Schwingungserregung der Saite (15) befestigt ist, der um die Saite (15) herumreicht,

- dass die zwei Schenkel (2, 4), die Blattfedern (5 bis 8), der zentrale Block (9), die biegeelastischen Stäbe (13) und die Befestigungsköpfe

(14) - letztere ohne die zugefügten, Teile - alle aus einem Stück spanend gefertigt sind,

- dass jeder Schenkel (2, 4) eine, parallel zur Achse der Bohrung (10) verlaufende Bohrung (18) mit Sackgewinde aufweist.

2.Ein-Saitendynamometer nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die biegeelastischen Stäbe (13) mit den Befestigungköpfen (14) von

den Blattfedern (5, 6) aus nach oben - also von den Blattfedern (7, 8) weg - sich erstrecken, und dass die in den Schenkeln (2, 4) verlaufenden Bohrungen (18) als Bohrungen (26) mit Einzug (27) ausgeführt sind.

3. Ein-Saitendynamometer nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- dass die biegeelastischen Stäbe (13) mit den Befestigungsköpfen (14) von den Blattfedern (5, 6) aus nach unten - also in den Raum zwischen den Ebenen, in denen sich die BLattfedem (5 bis 8) befinden, hinein sich erstrecken,

- dass der zentrale Block (9) eine Ausfräsung (Sü) aufweist zur Aufnahme des Erregermagneten (17) und der Saite (15), und

- dass die in den Schenkeln (2, 4) verlaufenden Bohrungen (18) als Bohrungen (26) mit Einzug (27) ausgeführt sind.

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4. Ein-Saitendynamometer nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestell (1) zusätzlich zu den zwei parallelen Schenkeln (2, 4) eine zu diesen senkrecht verlaufende Basis (3) aufweist, die die parallelen Schenkel (2, 4) verbindet und mit diesen zusammen ein nach oben 5 offenes U bildet, wobei die Basis (3) ebenfalls rechteckigen Querschnitt aufweist und mit den anderen Teilen zusammen spanend aus einem Stück gefertigt ist.

5.Ein-Saitendynamometer nach Schutzanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis (3) des Gestells (1) parallel und benachbart zu den unteren Blattfedern (7, 8) verläuft,

- dass die Bohrung (10) im zentralen Block (9) auch die Basis (3) durchsetzt, und

- dass die Basis (3) ebenfalls rechteckigen Querschnitt aufweist und mit den den anderen Teilen zusammen spanend aus einem Stück gefertigt ist.

6. Ein-Saitendynamometer nach Schutzanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (10), dort wo sie die Basis (3) des Gestells (1) durchsetzt, aufgeweitet und mit einem Gewinde versehen ist.

7. Ein-Saitendynamometer, nach Schutzanspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

dass die Schenkel (2, 4) des Gestells (1) nach oben verlängert sind um so viel, dass eine Basis (23), die parallel zu den Blattfedern (5, 6) und benachbart zu den Befestigungsköpfen (14) verläuft, die Schenkel (2, 4) oberhalb der Befestigungsköpfe (14) verbindet, so dass ein nach unten offenes U entsteht, das die Befestigungsköpfe (14) und die Saite (15) umschliesst,

- dass die Basis (23) ebenfalls rechteckigen Querschnitt aufweist und mit den anderen Teilen zusammen spanend aus einem Stück gefertigt ist.

8. Ein-Saitendynamometer nach Schutzanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schenkel (2, 4) von der Seite der Basis (23) her eine von oben nach unten verlaufende Bohrung (18) mit Sackgewinde aufweist.

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9. Ein-Saitendynamometer nach Schutzanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis (23) eine koaxial zur Bohrung (10) verlaufende Bohrung (25) aufweist.

10. Ein-Saitendynamometer nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Block (9) eine weitere mit Gewinde versehene Bohrung (16) aufweist, die parallel ist zur Bohrung (11).

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