CH502591A

CH502591A - Kraftmessdose mit Mess-Streifen von dehnungsabhängigem, elektrischen Widerstand

Info

Publication number: CH502591A
Application number: CH82869A
Authority: CH
Inventors: E Russenberger Max
Original assignee: Russenberger & Mueller
Priority date: 1969-01-21
Filing date: 1969-01-21
Publication date: 1971-01-31

Description

Kraftmessdose mit Mess-Streifen von dehnungsabhängigem, elektrischen Widerstand
Die Erfindung betrifft eine Kraftmessdose mit Mess Streifen von dehnungsabhängigem, elektrischen Widerstand, die an einem elastisch deformierbaren Messkörper der Messdose angebracht und zum Anschluss an eine elektrische Messanordnung bestimmt sind, um durch Messung der Widerstandsänderung der Streifen die am Messkörper angreifende Kraft zu bestimmen.

Bis jetzt hat man bei derartigen Messdosen meistens auf Zug- oder Druck beanspruchte Messkörper benutzt.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, Messkörper zu benützen, die auf Biegung beanspruchte Teile aufweisen. Die vorliegende Erfindung bezweckt, mit besonders kleinen, einfach herstellbaren Messdosen sehr gros se Kräfte messen zu können.

Die Messdose nach der Erfindung zeichnet sich hierzu dadurch aus, dass der Messkörper einen Ring aufweist, der zwischen zwei Haltern angeordnet und mit denselben fest verbunden ist, dass die zu messende Kraft und ihre Reaktionskraft von den Haltern verteilt und auf mehrere Stellen des Ringes übertragen werden, und dass die Mess-Streifen im Bereiche von Stellen kleinsten Ringquerschnittes unter 450 zur Richtung der an diesen Stellen herrschenden, grössten Schubspannungen angebracht sind.

In der Zeichnung sind ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes und eine Variante dargestellt.

Es ist:
Fig. 1 eine Ansicht des Messkörpers einer Messdose;
Fig. 2 eine Draufsicht zu Fig. 1 bei Wegnahme des oberen Halters;
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Variante eines im Messkörper enthaltenen Ringes :
Fig. 4 einen Schnitt gemäss Linie IV-IV von Fig. 3; und
Fig. 5 eine sehr stark schematisierte Darstellung einer Abwicklung des Ringes.

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Messkörper einer Kraftmessdose weist einen Ring 1 auf, der zwischen zwei flanschförmigen Haltern 2 angeordnet und durch Schrauben 3 fest mit denselben verbunden ist. Der Ring 1 weist n = 8 gleichmässig längs seines Umfanges verteilte, axiale Gewindebohrungen 4 auf. Die beiden einander gleichen Halter 2 sind um 450 gegeneinander versetzt und mit je n/2 = 4 glatten, axialen Bohrungen 5 versehen, durch welche vier Schrauben 3 hindurchgehen, die in die entsprechenden Gewindebohrungen 4 eingeschraubt sind. Der Halter 2 weist innen eine ebene Stirnseite 6 auf, die im Bereich der vier Bohrungen 5 mit Vorsprüngen 7 versehen ist, die an der betreffenden Stirnseite 8 des Ringes 1 anliegen. Aus seiner äusseren Stirnseite 9 ist der Halter 2 mit einem zentralen Anschluss 10 versehen, der die zu messende Kraft P, bzw.

die entsprechende Reaktionskraft P', auf den Messkörper 1-3 überträgt. Obwohl P in Fig. 1 als Druckkraft dargestellt ist, kann es sich ebensogut um eine Zugkraft handeln. Der Anschluss 10 kann z.B. ein nicht dargestelltes Aussengewinde aufweisen.

Der Ring 1 ist innen durch eine Kreiszylinderfläche 11 begrenzt, während er aussen acht konkave Zylindersektorflächen 12 aufweist; infolgedessen hat der Ring 1 an den in der Mitte zwischen den Gewindebohrungen 4 liegenden Stellen m den kleinsten Querschnitt.

Denkt man sich den Ring 1 aufgeschnitten und abgewickelt, so entspricht er einem Träger, der oben mit vier äquidistanten Kräften P/4 belastet ist und unten durch vier entsprechende äquidistante Reaktionskräfte P'/4 gestützt wird, die je in der Mitte zwischen zwei der Kräfte P/4 angreifen. Wegen des grossen Widerstandsmomentes des (variablen) Querschnittes des Trägers 1 ist dessen Biegungsdeformation sehr klein. Da der Querschnitt des Trägers I an den Stellen m am kleinsten ist, hat dort die durch die Kräfte P/4 und P'/4 im Träger 1 hervorgerufene Schubspannung ihren grössten Wert. An diesen Stellen m werden nun Dehnungsmess Streifen (kurz Dehnungsstreifen ) 13 und 14 angebracht, und zwar in Richtung der Normalspannungen, die bekanntlich unter 450 zu den Schubspannungen verlaufen. Die Dehnungsstreifen 13 und 14 erfahren dabei entgegengesetzte Widerstandsänderungen.

Die Dehnungsstreifen 13 und 14 sind in bekannter Weise in einer Wheatstonischen Brücke zusammengeschaltet, mit welcher die Widerstandsänderungen und damit die Kraft P gemessen werden.

Der als Variante in Fig. 3 und 4 dargestellte Ring Ia ist aussen und innen durch je eine Kreiszylinderfläche 11 bzw. 15 begrenzt. In der Mitte rn zwischen je zwei Gewindebohrungen 4 ist der Querschnitt des Ringes Ia dadurch verringert, dass von dessen Aussenseite Nischen 16 in demselben ausgespart sind, wobei die Dehnungsstreifen 13, 14 je auf einer Rückwand 17 der Nische 16 angebracht sind. Da die Rückwand 17 im Verhältnis zum übrigen Ring dünn ist, ist daselbst die Schubspannung am grössten und daher auch die Widerstandsänderung der Dehnungsstreifen 13 und 14.

In den Fig. 1-4 sind nur an einigen der Stellen m der Ringe 1, bzw. Ia, Dehnungsstreifen 13 und 14 dargestellt; man kann aber selbstverständlich an jeder Stelle m solche Streifen anbringen, und zwar sowohl auf der Innen- als auf der Aussenseite des Ringes.

Die Kraftmessdose kann selbstverständlich mit einem den Messkörper 1-3 umschliessenden, nicht dargestellten Gehäuse versehen sein, das z.B. mit Schrauben am Umfang eines der Halter 2 befestigt sein kann. Kraftmessdosen der dargestellten Art eignen sich vorzüglich zur Messung von grossen Kräften, z.B. bis 40, 60 oder 100 Mp.

Claims

PATENTANSPRUCH

Kraftmessdose mit Mess-Streifen von dehnungsabhängigem elektrischen Widerstand, die an einem elastisch deformierbaren Messkörper der Messdose angebracht und zum Anschluss an eine elektrische Messanordnung bestimmt sind, um durch Messung der Widerstandsänderung der Streifen die am Messkörper angreifende Kraft zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, dass der Messkörper (1-3) einen Ring (1; la) aufweist, der zwischen zwei Haltern (2) angeordnet und mit denselben fest verbunden ist, dass die zu messende Kraft (P) und ihre Reaktionskraft (P') von den Haltern (2) verteilt und auf mehrere Stellen des Ringes (1) übertragen werden, und dass die Mess-Streifen (13, 14) im Bereiche von Stellen (m) kleinsten Ringquerschnittes unter 450 zur Richtung der an diesen Stellen (m) herrschenden, grössten Schubspannungen angebracht sind.

UNTERANSPRÜCHE 1. Kraftmessdose nach Patentanspruch, dadurch ge 3600 kennzeichnet, dass zwei einander gleiche, um ¯¯¯¯ ge n geneinander versetzte, flanschförmige Halter (2) vorgesehen sind, die je durch n/2 gleichmässig auf ihrem Umfang angeordnete Schrauben (3) mit dem Ring (1) fest verbunden sind, wobei der Ring (1) mit den Haltern (2) nur in der Nähe der betreffenden Schrauben (3) in Berührung ist, und wobei n eine ganze Zahl grösser als 2 bedeutet.

2. Kraftmessdose nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halter (2) in der Nähe der Schrauben (3) mit Vorsprüngen (7) versehen sind, welche mit dem Ring (1) in Berührung sind.

3. Kraftmessdose nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (1) auf seiner Innenseite eine Kreiszylinderfläche (11) und auf seiner Aussenseite n konkave Zylindersektorflächen 12 aufweist in deren Mitte sich die Stellen (m) kleinstens Ringquerschnittes befinden.

4. Kraftmessdose nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (la) auf seiner Innenseite und auf seiner Aussenseite je eine Kreiszylinderfläche (11, 15) aufweist, und dass im Ring (la) Nischen (16) ausgespart sind, deren Rückwände (17) die Stellen kleinsten Ringquerschnittes bilden.