CH687647A5 - Sensors for strain measurement. - Google Patents

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CH687647A5
CH687647A5 CH263093A CH263093A CH687647A5 CH 687647 A5 CH687647 A5 CH 687647A5 CH 263093 A CH263093 A CH 263093A CH 263093 A CH263093 A CH 263093A CH 687647 A5 CH687647 A5 CH 687647A5
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strain
sensitive elements
housing
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transducer
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CH263093A
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German (de)
Inventor
Bruno Schlopfer
Original Assignee
Schlopfer Messtechnik Ag
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    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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    • G—PHYSICS
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    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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Abstract

The device has a housing (3) secured to a component via relatively spaced fixing screws (5) with a recess in the housing between the fixing screws filled with an elastic material (2), carrying an expansion detection element (1), providing an electrical output signal, on the side facing the component surface. The screws are tightened to press the expansion detection element against the component surface so that its expansion is transmitted to the expansion measuring element via a friction coupling.

Description

1 1

CH 687 647 A5 CH 687 647 A5

2 2nd

Beschreibung description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aufnehmer gemäss dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches. The present invention relates to a sensor according to the preamble of the first claim.

Es sind Dehnungsaufnehmer bekannt, welche mittels zweier Schrauben auf die zu messende Oberfläche geschraubt werden, und die zwischen den beiden Schrauben auftretenden Dehnungen in axialer Richtung messen können. Strain transducers are known which are screwed onto the surface to be measured by means of two screws and can measure the strains occurring between the two screws in the axial direction.

Solche Aufnehmer haben den Nachteil, dass nur Dehnungen in axialer Richtung zwischen den beiden Schrauben erfasst werden können. Solche Aufnehmer sind nicht untereinander austauschbar, weil die Aufschraubverhältnisse immer unterschiedlich sind. Such sensors have the disadvantage that only strains in the axial direction between the two screws can be detected. Such transducers are not interchangeable because the screwing ratios are always different.

Ausserdem war es bisher nicht möglich, Dehnmessstreifen oder andere Dehnungsempfindliche Elemente welche bisher aufgeklebt waren, mehrmals zu verwenden. In addition, it was previously not possible to use strain gauges or other strain-sensitive elements that were previously glued on several times.

Es ist Aufgabe dieser Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden. Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Aufnehmer mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Patentanspruches. The object of this invention is to avoid these disadvantages. This object is achieved by a sensor with the characterizing features of the first claim.

Die erfindungsgemässen Aufnehmer weisen ein robustes Gehäuse auf, welches auf die zu messende Oberfläche gepresst wird. Gleichzeitig werden auch elastische, mit dehnungsempfindlichen Elementen bestückte Teile auf die Oberfläche gepresst. Bei Reibschluss werden nun alle auf der Oberfläche auftretenden Dehnungen mit den dehnungsempfindlichen Elementen erfasst. Es können Dehnungen in beliebiger Richtung erfasst werden. Damit kann auch in industriellem Umfeld problemlos gemessen werden. Keines der bisher bekannten Messsysteme kann alle diese vorteilhaften Eigenschaften in sich vereinigen. The sensors according to the invention have a robust housing which is pressed onto the surface to be measured. At the same time, elastic parts equipped with strain-sensitive elements are pressed onto the surface. In the case of frictional engagement, all strains occurring on the surface are now recorded with the strain-sensitive elements. Strains can be recorded in any direction. It can also be used to measure easily in an industrial environment. None of the previously known measuring systems can combine all of these advantageous properties.

Der erfindungsgemässe Aufnehmer wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen schematisch: The sensor according to the invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments. They show schematically:

Fig. 1: Einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemässen Aufnehmers im Einbauzustand. Fig. 1: A longitudinal section through a preferred embodiment of a transducer according to the invention in the installed state.

Fig. 2: Eine Ansicht mit Schnitt durch eine Variante des erfindungsgemässen Aufnehmers im Einbauzustand. 2: A view with a section through a variant of the transducer according to the invention in the installed state.

Der in Fig. 1 dargestellte Dehnungs-Aufnehmer wird mittels zweier Schrauben 5 auf die zu messende Oberfläche 4 geschraubt. Dabei werden ein oder mehrere elastische Teile 2 so stark auf die Oberfläche 4 gepresst, dass die auf diesen elastischen Teilen 2 aufgebrachten dehnungsempfindlichen Elemente 1 kraftschlüssig mit dieser verbunden sind. Dadurch wird jede auf der Oberfläche auftretende Dehnung direkt auf die dehnungsempfindlichen Elemente übertragen, welche ihrerseits ein dehnungsproportionales Signal abgeben. Die elastischen Teile 2 sind in beliebiger Form und Dicke so ausgebildet, dass die dehnungsempfindlichen Elemente 1 darauf Platz finden, und dass die Dehnungen in der gewünschten Richtung erfasst werden können. The strain sensor shown in FIG. 1 is screwed onto the surface 4 to be measured by means of two screws 5. In this case, one or more elastic parts 2 are pressed onto the surface 4 so strongly that the strain-sensitive elements 1 applied to these elastic parts 2 are non-positively connected to it. As a result, any strain occurring on the surface is transmitted directly to the strain-sensitive elements, which in turn emit a signal proportional to the strain. The elastic parts 2 are designed in any shape and thickness in such a way that the strain-sensitive elements 1 find their place on them and that the strains can be detected in the desired direction.

Im Aufnehmergehäuse 3 sind Aussparungen 11 für die elastischen Elemente vorgesehen, welche in In the sensor housing 3, recesses 11 are provided for the elastic elements, which in

Tiefe und Form so gestaltet sind, dass die elastischen Elemente in die Aussparungen passen, und in eingebautem Zustand etwas vorstehen und somit durch das Festschrauben starken Druck auf die dehnungsemfindlichen Elemente ausüben. Die Dehnungsempfindlichen Elemente können mittels einer Folie 10 vor externen Einflüssen geschützt werden. Depth and shape are designed in such a way that the elastic elements fit into the recesses and protrude slightly when installed and thus exert strong pressure on the elements that are sensitive to expansion when they are screwed into place. The strain-sensitive elements can be protected from external influences by means of a film 10.

Die Signale der dehnungsempfindlichen Elemente werden über Kabel 12 durch axiale Bohrungen 8 und 9 im Aufnehmergehäuse 3 und im elastischen Teil 2 geführt. Im Aufnehmergehäuse 3 kann eine geeignete Verstärkerelektronik untergebracht werden, welche die Signale der dehnungsempfindlichen Elemente verarbeiten kann. The signals from the strain-sensitive elements are routed via cables 12 through axial bores 8 and 9 in the transducer housing 3 and in the elastic part 2. Suitable amplifier electronics can be accommodated in the transducer housing 3, which can process the signals of the strain-sensitive elements.

In Fig. 2 ist eine Variante des erfindungsgemässen Aufnehmers im Schnitt gezeigt. Diese Ausführung wird mit einer Schraube 13 auf die Oberfläche 14 geschraubt. Das Aufnehmergehäuse 12 kann eine beliebige Form aufweisen. A variant of the transducer according to the invention is shown in section in FIG. 2. This version is screwed onto the surface 14 with a screw 13. The sensor housing 12 can have any shape.

Die elastischen Teile 2 sind so angeordnet, dass das Aufnehmergehäuse beim Festschrauben nicht kippt und die Oberfläche 14 nicht berührt. The elastic parts 2 are arranged in such a way that the transducer housing does not tip when screwed down and does not touch the surface 14.

Dieser Aufnehmer weist alle erfindungsgemässen Vorteile auf, baut aber üblicherweise kompakter und benötigt nur eine Schraube. This sensor has all the advantages according to the invention, but is usually more compact and only requires one screw.

Claims (9)

PatentansprücheClaims 1. Aufnehmer zum elektrischen Messen positiver und negativer Dehnungen auf Oberflächen, dadurch gekennzeichnet, dass dehnungsempfindliche, elektrische Signale erzeugende Elemente (1) auf den Stirnseiten eines in einem Aufnehmergehäuse (3, 12) eingelassenen elastischen Teiles (2) angebracht sind, welches gegenüber dem Gehäuse vorsteht, wobei auf das elastische Teil mittels Montageschrauben (5, 13) über das Gehäuse Druck ausgeübt wird, wodurch die dehnungsempfindlichen Elemente (1) so stark an die zu messende Oberfläche (4, 14) gepresst werden, dass die Dehnungen an der Oberfläche durch Reibung kraftschlüssig auf die dehnungsempfindlichen Elemente (1) direkt übertragen werden und somit in der zu messenden Oberfläche wirkende Beanspruchungen und Kräfte, direkt und ohne Übertragungsverluste erfasst werden können.1. Transducer for the electrical measurement of positive and negative strains on surfaces, characterized in that strain-sensitive, electrical signal-generating elements (1) are attached to the end faces of an elastic part (2) embedded in a transducer housing (3, 12), which is opposite the The housing protrudes, pressure being exerted on the elastic part by means of mounting screws (5, 13) over the housing, as a result of which the strain-sensitive elements (1) are pressed against the surface to be measured (4, 14) to such an extent that the strains on the surface frictionally transmitted directly to the strain-sensitive elements (1) and thus stresses and forces acting in the surface to be measured can be recorded directly and without transmission losses. 2. Aufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Aufnehmergehäuse eine Auswerteelektronik (7) enthalten ist und die Signalkabel (12) durch axiale Bohrungen (8, 9) im Aufnehmergehäuse und im elastischen Teil geführt sind.2. Transducer according to claim 1, characterized in that evaluation electronics (7) is contained in the transducer housing and the signal cables (12) are guided through axial bores (8, 9) in the transducer housing and in the elastic part. 3. Aufnehmer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dehnungsempfindlichen Elemente vor Umgebungseinflüssen mittels einer dünnen Folie (10) weitgehend geschützt sind und somit mehrmals verwendet werden können.3. Sensor according to claims 1 and 2, characterized in that the strain-sensitive elements are largely protected from environmental influences by means of a thin film (10) and can therefore be used several times. 4. Aufnehmer nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnehmergehäuse (12) eine Scheibe ist, welche mittels einer Schraube (13) zwei oder vier einachsig dehnungsempfindliche Elemente auf die Oberfläche (14) presst.4. Sensor according to claims 1, 2 and 3, characterized in that the sensor housing (12) is a disc which presses two or four uniaxial strain-sensitive elements onto the surface (14) by means of a screw (13). 5. Aufnehmer nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dehnungsempfindlichen Elemente (1) Piezofolien sind.5. Sensor according to claims 1, 2 and 3, characterized in that the strain-sensitive elements (1) are piezo foils. 55 1010th 1515 2020th 2525th 3030th 3535 4040 4545 5050 5555 6060 6565 22nd 33rd CH 687 647 A5CH 687 647 A5 6. Aufnehmer nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dehnungsempfindlichen Elemente (1) Dehnmessstreifen sind und in axialer oder radialer Richtung angeordnet sind und somit Längs- oder Querdehnungen erfassen können.6. Sensor according to claims 1, 2 and 3, characterized in that the strain-sensitive elements (1) are strain gauges and are arranged in the axial or radial direction and can thus detect longitudinal or transverse strains. 7. Aufnehmer nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dehnungsempfindlichen Elemente (1) eine Dehnmessstreifen-Voll-brücke sind und damit ein temperaturkompensiertes Signal abgeben.7. Sensor according to claims 1, 2 and 3, characterized in that the strain-sensitive elements (1) are a strain gauge full bridge and thus emit a temperature-compensated signal. 8. Aufnehmer nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dehnungsempfindlichen Elemente (1), dehnungsempfindliche fiberoptische Kabel sind.8. Sensor according to claims 1, 2 and 3, characterized in that the strain-sensitive elements (1) are strain-sensitive fiber-optic cables. 9. Aufnehmer nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dehnungsempfindlichen Elemente (1) Dehnmessstreifen sind und so angeordnet sind, dass die Oberflächenspannungen in die Haupt- und Nebenrichtungen aufgelöst werden können.9. Transducer according to claims 1, 2 and 3, characterized in that the strain-sensitive elements (1) are strain gauges and are arranged so that the surface tensions can be resolved in the main and secondary directions. 55 1010th 1515 2020th 2525th 3030th 3535 4040 4545 5050 5555 6060 6565 33rd
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Representative=s name: PATENTANWAELTE BREITER + WIEDMER AG

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