FI72601C - Elektromekanisk boejningskraftmaetare, saerskilt foer vaogceller. - Google Patents

Description

1 72601 Sähkömekaaninen taivutusvoimamittari, erityisesti vaakakennoja varten

Keksinnön kohteena on sähkömekaaninen taivutusvoimamittari erityisesti vaakakennoja varten, jossa on ainakin yksi sähkömekaaninen muuta-jaelementti, joka muodostuu venymänmittausliuskasta, joka on sovitettu mitattavalla voimalla kuormitettavaan, edullisesti sauva-maiseen taivutusrunkoon ja suojattu ympäristön vaikutuksia vastaan hermeettisellä peitteellä.

Tällaisissa tunnetuissa taivutusvoimamittareissa on peite muodostettu palkeeksi tai kalvoksi (US-patenttijulkaisu 3 554 026).

Palkeet tarvitsevat taivutusrungon täydellisen ympäröimisen takia suuren halkaisijan ja vaikuttavat sen tähden pinnan hitausmomenttiin ja niin ollen mitattavaan venymään. Kalvomaiset tiivisteet, jotka voidaan esimerkiksi sijoittaa välittömästi venymänmittaus-nauhojen päälle tai niiden läheisyyteen, vaikuttavat haitallisesti ja ei-suoraviivaisesti mittaustulokseen. Palje- tai kalvomaisilla peitteillä on lisäksi erilaisten lämpötilalaajenemiskertoimien takia taivutusrungon suhteen erilainen lämpötilasuhde, mikä samoin voi johtaa mittaustulosten haitalliseen vääristymään. Tällaiset häiriövaikutukset vaikuttavat negatiivisesti tarkkuuteen erityisesti suhteellisen pienelle kuormitukselle tarkoitetuissa, sauva-maisissa taivutusvoimamittareissa alle 20 kg:n kuormitusalueella. Lopuksi mainittujen, ennalta tunnettujen peitteiden valmistus on suhteellisen hankala ja kallis.

Edelleen tunnetaan (DE-AS 1 208 910) pyörähdyssymmetrinen paineen-mittausrasia, jossa taipuisaan elementtiin kiinnitetty mittaus-liuska sijaitsee peitetyssä syvennyksessä. Sen lisäksi, että tällainen paineenmittausrasia poikkeaa nyt kyseessä olevasta mit-tarityypistä, voisi tunnetun järjestelyn mukainen peite taivutusvoimamittari in sovellettuna haitallisesti vaikuttaa mittaustulokseen.

Keksinnön tehtävänä on muodostaa sähkömekaaninen taivutusvoimamit-' tari siten ja tiivistää se hermeettisesti sellaisella peitteellä, 2 72601 että peite ei käytännöllisesti lainkaan vaikuta mittaustulokseen. Tämän saavuttamiseksi on keksinnölle tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksessa 1.

Seuraavan edullisen suoritusesimerkkien selityksen tehtävänä on yhdessä oheisen piirustuksen kanssa tarkemmin selittää keksintöä.

Piirustuksessa kuvio 1 esittää puolikaaviollisesti osaksi leikattua sivukuvaa taivutussauvasta, kuvio 2 esittää alhaalta nähtynä kuvion 1 taivutussauvaa nuolen A suunnassa kuvio 3 esittää suurennettua leikkausta kuvion 1 viivaa 3-3 pitkin, kuvio 4 esittää osaksi leikattuna sivukuvana suunnikastaivutuspalk-kia, kuvio 5 esittää ylhäältä nähtynä kuvion 4 taivutuspalkkia, kuvio 6 esittää leikkauskuvaa kuvion 4 viivoja 6-6 pitkin, kuvio 7 esittää käänteisen momentin antavaan voimanvälitysvarteen varustettua taivutusvoimamittaria kuvio 8 esittää ylhäältä nähtynä kuvion 7 taivustuvoimamittaria ilman voimanvälitysvartta, kuvio 9 esittää diagrammia venymän kulusta kuvioiden 7 ja 8 tai-vutusvoimamittarin pituuden yli, ja kuvio 10 esittää suurennettua sivukuvaa kuvion 7 viivaa 10-10 pitkin.

Kuvioissa 1-3 esitetty, sähkömekaaninen taivutusvoimamittari käsittää sauvamaisen taivutusrungon 1, joka on yksipuolisesti kiinnitetty kiinteälle alustalle 2 ruuvilla 3 ja jonka vapaaseen päähän kohdistetaan mitattava voima P. Taivutusrungolla 1 on erityinen poikkileikkausmuoto, joka parhaiten näkyy kuviosta 3. Kuten siinä esitetään, taivutusrungon 1 keskiviivaa pitkin ja sen pituusulot-tuvuuden oleellisen osan yli ulottuu porrastettu uramainen syvennys 4, 3 72601 jonka pohja sijaitsee taivutusrungon muuhun osaan verrattuna korkeammassa osassa 6. Osan 6 sivuilla sijaitsee kaksi haaraa 7, 8 samoin taivutusrungon 1 pituussuunnassa. Ura 4, joka esitetyssä suoritusmuodossa ulottuu vain taivutusrungon 1 keskiosan yli, voisi myös olla muodostettu taivutusrungon koko pituuden yli ulottuvaksi. Tässä tapauksessa on ura taivutusrungon molemmilla päätysivuilla suljettava erityisillä tiivistysvälineillä sinänsä tunnetulla tavalla.

Esitetyssä suoritusmuodossa alaspäin avautuvan, uramaisen syvennyksen 4 pohjaseinään 5 on kiinnitetty kaksi venymän-mittausnauhaa 9, 11. Venymänmittausnauhat 9, 11 on sinänsä tunnetulla tavalla johdotettu keskenään, jolloin kuviossa 1 vain kaaviollisesti esitetty, venymänmittausnauhoihin yhdistetty mittausjohto 12 on viety tiivistysmassan läpi myös sinänsä tunnetulla tavalla ulos taivutusrungosta 1. Mittaus-johto 12 on tavalliseen tapaan yhdistetty tulkintalaittee-seen.

Kun taivutusrunkoa 1 kuormitetaan mitattavalla voimalla P, se taipuu ja venymänmittausnauhoihin kohdistuu vastaava mekaaninen kuormitus, joka mitataan tavalliseen tapaan ja on voiman P mitta.

Kuten erityisesti kuviosta 3 käy ilmi, uramaisessa syvennyksessä 4 on ympäri kiertävä olake tai porras 14. Tämän portaan 14 kuvioissa 1 ja 3 alaspäin kääntynyt rajoitustaso sijaitsee rungon taivutusneutraalissa vyöhykkeessä (t. neutraaliakselilla),ts. siihen ei kohdistu rungon 1 taipuessa käytännöllisesti katsoen lainkaan venytystä tai puristusta. Tämän neutraalin vyöhykkeen alueelle sovitetun portaan 14 päälle on kiinnitetty liimaamalla, juottamalla, hitsaamalla tai sentapaisella tavalla peitekalvo 15, joka tiivistää hermeettisesti syvennyksen 4 alla sijaitsevan, venymänmittausnauhat 9, 11 sisältävän tilan ja suojaa niin ollen näitä venymänmittausnau-hoja. Koska myös kalvo 15 niin ollen sijaitsee taivutusneut-raalin vyöhykkeen alueella, ei kalvo juuri lainkaan voi vaikuttaa mittausrungon 1 taivutussuhteeseen ja siihen kiinnitettyihin venymänmittausnauhoihin 9, il.

4 72601

Peitekalvo 15 valmistetaan ottaen huomioon saman lämpötila-suhteen edullisesti samasta aineesta kuin taivutusrunko 1, erityisesti metallista. Haluttaessa voidaan kalvon 15 hermeettisesti tiivistämä, venymänmittausnauhat 9, 11 sisältävä tila myös täyttää inertillä suojakaasulla. Edelleen on mahdollista sovittaa kalvon 15 hermeettisesti sulkemaan, venymänmittausnauhat sisältävään tilaan myös samanaikaisesti vielä tasauselementtejä, esim. sähkövastuksia, jotka tällöin ovat samoin kalvon 15 suojaamia ympäristön vaikutuksia vastaan. Tällainen tasauselementtien sovitus kalvon 15 peittämään tilaan on erityisesti edullinen keksinnön seuraavassa selitettävissä suoritusmuodoissa, joissa venymänmittausnauhat ovat siltakytkennän osia ja tasauselementtien tehtävänä on tasata siltanollapiste. Jotta mahdollisimman täydellisesti voitaisiin poistaa taivutusjännitykseen kohdistuvat häiriövaikutukset, tulisi peitekalvon 15 edelleen olla mahdollisimman ohut ja sillä tulisi olla mahdollisimman pieni kimmomoduuli.

Kuviot 4-6 esittävät kahta kuvioiden 1-3 mukaista taivutus-runkoa käyttämällä valmistettuja, niin sanottuja suunnikas-taivutuspalkkeja. Molemmat taivutusrungot muodostuvat siten, että pääasiassa umpinaisesta, sauvamaisesta rungosta 41, joka puolestaan edullisesti on metallia, otetaan pois materiaalia muodostamalla siihen kaksi läpimenevää porausta tai jyrsimäaukkoa 42, 43. Näiden porausten tai jyrsimäauk-kojen pituuspoikkileikkausmuoto näkyy kuviosta 6. Kuten samoin parhaiten käy selville tästä kuviosta, on rungon 41 ylä- tai alasivulle muodostettu pituussuuntaisella jyrsin-nällä uramaiset syvennykset 44, 45, jotka vastaavat kuvioiden 1-3 syvennystä 4. Kuviossa 6 näkyvä rungon 41 poikki-leikkausmuoto vastaa sen tähden porausten tai jyrsimäaukko-jen 42, 43 alueella pääasiassa kuviossa 3 esitettyä taivu-tusrungon 1 poikkileikkausmuotoa, jolloin kuitenkin taivu-tuspalkissa on kuvioiden 4-6 mukaisesti kaksi "taivutusrun-koa", jotka on yhdistetty toisiinsa rungon 41 umpinaisilla osilla. Kuviossa 4 parhaiten näkyvät alueet, joissa urien 5 72601 44, 45 ja porausten tai jyrsimäaukkojen 42, 43 välinen seinä on ohuimmillaan, muodostavat nivelkohtia ja mahdollistavat rungon 41 näitä alueita yhdistävien osien suunnikasmaisen liikkeen. Mainittuihin, ohuempiin alueisiin on sovitettu venymänmittausnauhat 46, 47 ja vastaavasti 48, 49, joita runkoa 41 kuormitettaessa rasitetaan mittausvoimalla P ja jotka antavat tulkittavan sähkömittaussignaalin. Venymänmittausnauhat 46, 47, 48, 49 on taaskin tavalliseen (esittämättä jätettyyn) tapaan johdettu keskenään ja yhdistetty siltakytkennäksi. Mittausjohto 12 on viety esim. lasiläpi-vienniksi 51 muodostetun tiivisteen kautta ulos.

Jyrsimäaukkojen 42, 43 ansiosta ja porrasmaisen, uramaisten syvennysten 44, 45 muodostuksen ansiosta rungon 41 ylä- ja vastaavasti alasivulle voidaan sijoittaa taivutusneutraalis-sa vyöhykkeessä kuvioiden 1-3 suoritusmuotoa vastaavasti peitekalvot 52 ja vastaavasti 53, jotka tiivistävät venymänmittausnauhat 46, 47, 48, 49 hermeettisesti ympäristön vaikutuksia, erityisesti kosteutta vastaan.

Peitekalvot 52, 53 sijaitsevat tosin vain leikkaustasois-sa viivoja 6-6 pitkin taivutusneutraalissa vyöhykkeessä. Kun kuitenkin toisaalta muuntajaelementteinä toimivat venymänmittausnauhat 46, 47, 48, 49 voidaan muodostaa suhteellisen kapeiksi ja toisaalta venymä yllä mainittujen, nivelkohtina toimivien, ohutseinäisten alueiden ulkopuolella voimakkaasti vähenee, tämän takia ei synny mittausta häiritsevää vaikutusta.

Kuvioiden 7-10 mukaisessa taivutusvoimamittarin toisessa li-säsuoritusmuodossa on taivutusrunko 71, jonka poikkileik-kausmuoto vastaa oleellisesti kuvioissa 1-3 esitetyn taivu-tusrungon 1 muotoa. Alaspäin avoimen uran 73 pohjaseinään 72 on kiinnitetty neljä mittausjohdolla 12 yhdistettyä veny-mänmittausnauhaa 74, 75, 76, 77. Jotta kuvioiden 7-10 mukaisessa suoritusmuodossa taivutusrunkoon 71 voitaisiin muodostaa yksinkertaisen siltakytkennän muodostamiseksi neljästä β 72601 venymänmittausnauhasta alueita, joissa on positiivinen ja negatiivinen venymä (venymä ja kokoonpuristus), mittausvoi-maa P ei johdeta välittömästi tähän runkoon vaan käänteisen momentin antavaan voimanvälitysvarteen 78 ("vastamomenttivar-teen"), joka on kiinnitetty vapaasti kantavasti taivutusrungon 71 vapaaseen päähän ruuvilla 79.

Venymän £, kulku taivutusrungon 71 tehollisen pituuden L· yli on esitetty kuviossa 9. Kuvioissa 7-9 vasemmalla sijaitsevalla alueella tapahtuu puristus (negatiivinen venymä £ ), alueella välillä €/2 varren 78 jalustaan saakka tapahtuu positiivinen) venymä £ . Tällaiset taivutusvoiman-mittarit, joissa on positiivinen ja negatiivinen venymäalue, ovat esimerkiksi sinänsä tunnettuja US-patenttijulkaisusta 3 341 796.

Uran 73 pohjaan sovitettujen venymänmittausnauhojen 74, 75, 76, 77 eristämiseksi hermeettisesti ympäristön vaikutuksista on edellä kuvattuja suoritusmuotoja vastaavasti uran 73 taivutusneutraalissa vyöhykkeessä sijaitsevan portaan 81 päälle sovitettu esimerkiksi liimattu ohut peitekalvo 82.

Niin ollen myös kalvo 82 sijaitsee käytännöllisesti katsoen taivutuskappaleen 71 neutraalivyöhykkeessä eikä voi vaikuttaa sen taivutussuhteeseen.

Peitekalvo ulottuu taivutusrungon 71 koko tehollisen pituuden t yli. Kun, kuten kuvioissa 7-10 esitetään, ura 73 on muodostettu taivutusrungon 71 päätysivuille läpimeneväksi, siis avoimeksi, on näissä päissä suoritettava erityinen tiivistys uran ja peitekalvon välillä, mikä voi tapahtua esimerkiksi käyttämällä tavallisia tiivistysmassoja. Vaihtoehtoisesti ura voi, kuten kuvioiden 1-3 mukaisessa suori-tusesimerkissä, ulottua ainoastaan taivutusrungon 1 keskiosan yli ja olla alun alkaen päistään suljettu.

Kuten edelleen kuvioista 8 ja 10 käy ilmi, voi taivutusrungon 71 taivutussuhteen parantamiseksi sen ura-aukkoa vasta- 7 72601 päätä sijaitsevalla yläsivulla olla sivusyvennyksiä 83, 84, 85, 86, vrt. erityisesti kuvioita 7, 8 ja 10.

Vaikka, kuten edellä todettiin, on edullista sijoittaa myös tasauselementtejä peitekalvojen hermeettisesti sulkemiin tiloihin samanaikaisesti muuntajaelementtien (venymänmittaus-nauhojen) kanssa, saattaa keksinnön muissa suoritusmuodoissa olla edullista sovittaa nämä tasauselementit myös kokonaan tai osaksi peitekalvon ulkopuolelle tai sijoittaa peitekalvo ensiksi vain venymänmittausnauhojen päälle ja vasta sen jälkeen tapahtuneen tasauksen jälkeen peittää vielä myös tasauselementit.

Claims (6)

8 72601

1. Sähkömekaaninen taivutusvoimamittari, erityisesti vaa-kakennoja varten, jossa on ainakin yksi sähkömekaaninen muun-tajaelementti, joka muodostuu venymänmittausliuskasta (9, 11), joka on sovitettu mitattavalla voimalla kuormitettavaan, edullisesti sauvamaiseen taivutusrunkoon (1), ja suojattu ympäristön vaikutuksia vastaan hermeettisellä peitteellä, tunnettu siitä, että venymänmittausliuska/liuskat (9, 11) on sovitettu taivutusrungon (1) uramaiseen syvennykseen (4), että taivutusrungon (l) poikkileikkaus on ainakin venymänmit-tausliuskojen (9, 11) alueella porrasmainen, ja että veny-mänmittausliuskat ovat hermeettisesti peitetyt kalvolla (15), joka lepää taivutusrungon (l) poikkileikkauksen taivutusneut-raaliakselilla tai sen lähellä sijaitsevalla porraspinnalla (14) .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen taivutusvoimamittari, tunnettu siitä, että peitekalvo (15? 52, 53; 82) on samaa ainetta kuin taivutusrunko (1, 41, 71).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen taivutusvoimamittari, tunnettu siitä, että taivutusrunko (1, 41, 71) ja peitekalvo (15; 52, 53; 82) ovat metallia.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen taivutusvoima mittari, tunnettu siitä, että peitekalvo (15; 52, 53; 82) on tasaisella porraspinnalla (14) liimattu, juotettu tai hitsattu hermeettisen tiiviisti taivutusrunkoon (1, 41, 71).

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen taivutusvoimamittari, tunnettu siitä, että peitekalvon (15; 52, 53; 82) hermeettisesti sulkema syvennys (4; 44, 45; 73) on täytetty suojakaasulla. 9 72601

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen taivu- tusvoimamittari, tunnettu siitä, että tasauselementtejä, venymänmittausliuskojen (46, 47, 48; 74, 75, 76, 77) sovittamiseksi siltakytkentää varten on samoin sovitettu peitekalvon (52, 53; 82) hermeettisesti sulkemaan syvennykseen (44, 45; 73) .