DE1698108A1

DE1698108A1 - Kraftmessvorrichtung

Info

Publication number: DE1698108A1
Application number: DE19681698108
Authority: DE
Inventors: John-Erik Andersson; Haeggstroem Rolf Paul
Original assignee: Bofors AB
Current assignee: Saab Bofors AB
Priority date: 1967-02-08
Filing date: 1968-02-03
Publication date: 1972-02-10
Also published as: FR1552699A; CH474053A; DE1698108C3; DE1698108B2; SE311573B; GB1209954A; US3554025A

Description

PATENTANWÄLTE DIPL-CHEM. DR. WERNER KOCH · DR.-ING. RICHARD ⁰MWf_31nQ DIPL-ING. KLAUS DELFS 1698108 HAMBURG·MÖNCHEN

2000 Hamburg 52 · Waltritraß. 12 · Ritf 192255 8000 München 22 · UebherrstraBe 20 · Ruf 22(5548

L J

IHR ZEICHEN UNSER ZEICHEN HAMBURG, DEN

HAMBURG

ρ 4771/68

BETRIFFT: D/T

AKTIEBOLAGET BOFORS, Bofors/Schweden

Kr af tiness vorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftniessvorrichtung uit einem unter der zu messenden Kraft einem Biegewonient unterworfenen Balken, an dem parallel zur Biegeebene des Balkens elektrische Impedanz—Dehnungsmesser angebracht sind, so daß sie von den durch die Schubspannungen des Balkens verur— säenten Dehnungen beeinflußt werden. Diese Kraf^lesevorrichtung ist aucii als Wiegevorrichtung einsetaoar.

iiei Wiegevorriciitungen dieser Art, die iaifc einen üio-j;ui)aiken ausgerüstet sind, ist es begannt, die JJenmmgsmassor auf einer BaIkenflache anzubringen, die iui tfoaent- !ionen parallel zur Biögeebene des Balkens stent, wouei die Donnimgsnmsser im wesentlichen nur von denjenigen Verformungen dos Balkeninaterials beeint' Uilit werden, die vvn den Schubspannungen des Balkens verursacht Hind.

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fOSISCHiCX. HAMBURG 147*07 · IANKt COMMERZtANK A. G., HAMIUIlO, Dir.-KMH 20/!2Oi? · TEUOR.i SMCHTZIiS HAMIUHO

bzw. SPfCHTZIK MONCHfN

BAD ORIGINAL

Eine solche Anordnung der Dehnungsmesser an dem Balken hat den großen Vorteil, daß die Dehnungsmesser in erheblichem Maße unempfindlich gegenüber der Grüße des Biegemoments in üein Balken sind und somit auch gegenüber der Verschiebung oder Unterschiedlichkeit des Angriffspunkts der zu messenden Kraft, die in der Form auf den Balken zur Einwirkung gebracht wird, daß sie denselben verbiegt» Die Dehnungsmesser können in diesem Fall auch in solcher Weise angeordnet werden, daß sie in hohem Maße unempfindlich gegenüber der Wirkung von auf den Balken wirkenden Axiallcräften sind sowie gegenüber Querkräften, die den Balken in einer Richtung senkrecht zu der Richtung der zu messenden Kraft biegen. Um diesen Vorteil zu erreichen, ist es jedoch erforderlich, daß die Dennungsmesser an dem Balken in sehr genau zu bestimmender Lage befestigt werden»

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Kraftmessvorriehtung der eingangs genannten Art, die unempfindlicher gegenüber von der zu messenden Kraft ausgeübten Biegemomenten und irgendweichen quer zur Einwirkung gelangenden Kräften ist, sowie unempfindlicher gegenüber der Wirkung axialer Kräfte und Torsion ist und die erhebliche Unterschiede hinsichtlicn des Angriffspunkts der zu messenden Kraft gestattet.

Eine weitere Aufgabe dor Eri'imlun-r besteht in der Schaffung einer Kraftiiiessvorriohtuut?; dieser Art, die sehr starr iat und somit nur sehr .·?«!· iu.4 α Aus Lenkung ties Haikens unter dom ELnfiuiJ der zu neHismirieu Kraft hat, die aber bvobztlam eine grotto Mosserapf Lndl iehku ί t besitzt.

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BAD ORIGINAL

Die erfindungsgemäße Lösung besteht in erster Linie darin, daß wenigstens ein Ende des Balkens, der mit den Dehnungsmessern ausgerüstet ist, ungehindert auslenkbar und starr i;:it einem Ende eines zweiten Balkens verbunden ist, der parallel zu und in Abstand von dem ersten Balken angeordnet und kurzer als dieser ist und der geeignet für den Angriff der zu messenden Kraft ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der Angriffspunkt der zu messenden Kraft im wesentlichen gegenüber demjenigen Bereich des Balkens gelegen, in welchem die Dehnungsmesser angebracht sind. Bei einer besonderen Aus— führun-sforni der Erfindung ist auch das andere Ende des ersten Balkens, der mit den Dehnungsmessern versehen ist, frei auslenkbar und starr mit dem einen Ende eines dritten Balkens verbunden, der parallel zu und in Abstand von dem ersten Balken angeordnet und kurzer als dieser ist, wobei die freien Enden des zweiten und dritten Balkens nahe beieinander liegen und geeignet für den Angriff der zu messenden Kraft ausgebildet sind.

Bei der erfiiidungsgetnäßen Kraftmessvorrichtung sind die Biegespannungen in dem mit den Dehnungsmessern versehenen Balken in demjenigen Bereich im wesentlichen Null, in welchem die Dehnungsmesser angebracht sind. Folglich bleiben die Dehnungsmesser praktisch völlig unbeeinflußt von dein in dew Balkon herrschenden Biegemoment. Dies ist offensichtlich aiichder Fall für irgendwelche in Querrichtung zu der zu messenden Kraft wirkende kralle, die an derselben Stelle angreiien wie die zu messende Kraft. Die Kraftmessvorrichtung wird auf diese Weise sein unempfindlich gegenüber ^uerkräften. heitorliin ist das maximale Biegemowont in dem ersten Balken dann LJeiner, a Js

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wenn die zu messende Kraft unmittelbar am Ende des mit den üehnungs-Messern ausgerüsteten Haikens ausgeübt wird, wodurch die Auslenkung dieses Balkens ohne Verringerung der Empfindlichkeit der Vorrichtung oder entsprechende Vergrößerung der Balkenabmessungen, kleiner wird.

Eriindungsgeinäß ist es möglich, die Messempfindlichkeit noch zu steigern und gleichzeitig auch noch die Unempfindlich— Keit gegenüber Verschiebungen des Angriffspunkts der zu messenden Kraft ohne entsprechende Vergrößerung der Balken— auslenkung zu steigern, indem wenigstens derjenige Bereich des ersten Haikens, in welchem die Dehnungsmesser vorgesehen sind, einen Querschnitt mit verhältnismäßig großem Widerstandsmoment um die zur Diegeebene senkrecht stehende Symmetrieachse und daiiit eine große Biegesteifheit erhält, während die Materialstärke in der Richtung senkrecht zu der mit den Dehnungsmessern ausgerüsteten ßalkeiioberf lucheii klein ist, wodurch die Schubspaunungen i-roß werden. Um dies zu erreichen, kann der die Dehnungsmesser tragende erste Balken einen im wesentlichen I-förmigen Querschnitt besitzen, wobei die Dehnungsmesser an dem Steg dieses Querschnitts angebracht sind. Bei einer anderen vorteilhaften Ausführun-rsform ist der mit den Dehnungsmessern versehene Balken wenigstens in dem die Dehnungsmesser tragenden Bereich rohrförmig.

Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Darin zeigen:

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Pig. la und Ib schematisch den allgemeinen Aulbau der erfindungsgeniällen Kraftmessvorrichtung, und zwar in Fig. la in Seitenansicht und in Pig. Ib in Frontansicht;

Fig. 2 zeigt schematise!! die Verteilung des Biege— moments in dem mit den Dehnungsmessern ver~ sehenen Balken einer Kraftmessvorrichtung gemäß Fig. la und Ib;

Fig. 3 stellt eine bevorzugte elektrische Schaltung für die Dehnungsmesser einer erfindungsgemäßen Kraftmessvorrichtung dar;

Fig. 4a und kh veranschaulichen in scheniatischem Längsschnitt und Querschnitt eine zweite Aus— führungsform der erfindungsgemäßen Kraf tiuess— vorrichtung;

Fig. 5 zeigt eine abweichende Gestalt des mit den Dehnungsmessern versehenen Balkens in einer erfindungsgemäüen Kraftmessvorrichtung;

Fig. 6 stellt in einem Längsschnitt eine weitere AusfUhrungsform einer erfindungsgemäßen Kraitmessvorrichtung dar, bei der beide Enden des mit den Dehnungsmessern versehenen Balkens frei auslenkbar sind;

Fig. 7 ist ein schematiseher Querscnnitt durch eine besondere Aus führungsf orm einer erfinduiiys— gemäßen Kraftmessvorrichtung, bei der irgendwelche Querkompoiienten der zu messenden Kraft die Kraffcmesseinrichtungen nicht beeinflussen;

Fij. B zei^t einen anderen Anwendern /sfall einer Kraftmossvorrichfcimg der in Fi^. / dar— ;esi tell ten Art und

Fi *;, <> und 10 sind scjhematisohe Lan liisohniti.u durch zwei versohiedeno Auäfiihruu.^aiormea d«r erl'iiultinj;sgeiiiai}on Kral'tuiesy vurritUiti »i«*; imL ii i im ν Achse für ο inen drohbaren l'eii, botapiu Ujweiao ein Had.
_. 5 —

109887/0460 BAD ORJGINAL

In allen Figuren sind entsprechende Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen.

Wie in den Figuren la und Ib gezeigt ist, besteht eine erfindungsgemäße Kraf tines svorr ichtung allgemein aus einem Balken 1, von dem in dem dargestellten Beispiel angenommen ist, daß er an einem Ende 2 fest eingespannt ist. Das andere Ende des Balkens 1 ist dagegen frei auslenkbar und starr mit einem zweiten Balken 7 oder Joch verbunden, der sich parallel zu und in Abstand

α von dem Balken 1 erstreckt. Dieser zweite Balken 7 ist kurzer als der erste Balken !,und sein freies Ende ist so ausgebildet, daß er als Angriffspunkt für die zu messende Kraft F dienen kann. Der Balken 1 wird unter der Kraft F folglich einer Biegung in einer Ebene parallel zur Zeichnungsebene unterworfen, Auf Taeiden Seiten des Balkens 1 sind je zwei elektrische Impedanz—Dehnungsmesser, vorzugsweise von der Art mit elektrischen Widerstandsdrähten, 3, 4 bzw. 5» 6- derart angebracht, daß sie von der Verformung des Balken-

™' materials in zwei zueinander senkrecht stehenden Richtungen beeinflußt werden, die beide einen Winkel von '*5 mit der Längsrichtung des Balkens einsehließen. Die Verformungen des Balkens 1 in diesen beiden Richtungen werden grundsätzlich, nur von den Schubspannungen in dem Balken verursacht, die wiederum ausschließlich proportional den Schubkräften sind, die den Balken beanspruchen, aber von tleni Biegemonienfc in dem Balken und somit von der Lage des Angriffspunkts der Kraft F unabhängig sind*

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BAD ORlGlNAt. .

Dies wäre sogar darin der Fall, wenn die Kraft F unmittelbar am Balken 1 angreifen würde, beispielsweise an seinem freien Endei Da aber bei der erfindungsgemäßen Kraftmess— voxTXchtung die Kraft auf den zusätzlichen zweiten Balken / wirkt, werden die Dehnungsmesser 3 - ϋ noch weniger von dein Biegeiäöiuent im Balken 1 beeinflußt. Das Biegemoment, das in dem Balken i durch die auf den Baiken 7 ausgeübte Kraft F hervorgerufen wird, hat eine Verteilung, wie sie schematisch in Fig. 2 gezeigt ist. Unmittelbar unterhalb des Angriffspunkts der Kraft F ist das in dem Balken 1 von dieser Kraft hervorgerufene Biegemouient Null. Die Dehnungsmesser 3-6 werden so nahe als möglich beim Umkehrpunkt des Biegemoiiieritverlauf s in dem ,Balken und symmetrisch beiderseits dieses Punktes angeordnet, wie schematisch in Fig. la und 2 gezeigt. Auf diese Weise kann das Biegemoment in dem Balken 1 unter der Kraft F keine oder nur eine völlig vernachlässigbare tfirkung auf die Dehnungsmesser ausüben.. Offensichtlich gilt dies auch für ein Biegemoment in dem Balken 1, das von einer querwirkenden Kraft F₀ in demselben Angriffs— punlct wie dem der Kraft F verursacht wird. Folglich bleibt die erfindungsgeiiiäße Kraftmessvorrichtulig weit- ■ gehend unbeeinflußt und ungestört von durch die zu messende Kraft F und durch irgendeine quer wirkende- Kraft F_ hervorgerufene Momente.

Die Empfindlichkeit der Kraftinessvorrichtung gegenüber irgendwelchen quer wirkenden Kräften F als auch axialen Kräften und Torsion wird außerdem dadurch vermindert,

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BAD ORIGINALE ν

daß die Vorrichtung mit zwei Paaren von Dehnungsmessern 3, 4 bzw. 5j 6 versehen wird, die auf zwei symmetrisch zueinander auf entgegengesetzten Seiten der Biegeebene des Balkens i gelegenen Balkenflächen derart angebracht sind, daß die beiden Dehnungsmesser jedes Paares J₁ k bzw. 5>6 von den Verformungen des Balkenmaterials in zwei zueinander senkrecht stehenden Richtungen beeinflußt werden, die mit der Balkenlängsrichtung einen Winkel von 45° einschließen. Auf diese Weise werden die Dehnungs~ messer 3 und 5 offensichtlich von Druckspannungen in dem Balken beeinflußt, während die beiden anderen Dehnungs messer 4 und 6 von Zugspannungen des Balkenmaterials beeinflußt werden. Die vier Dehnungsmesser sind elektrisch in den vier Zweigen einer konventionellen elektrischen Wheatstone-Brücke gemäß Fig. 3 geschaltet. Die eine Diagonale dieser Brücke ist in üblicher Weise an eine Spannungsquelle E angeschlossen, die andere Diagonale an ein Spannungsmessinstrument V. Die beiden Dehnungsmesser k und 6, die von Zugspannung beeinflußt werden, liegen in zwei gegenüberliegenden Zweigen der Brücke, während die beiden von Druckspannung beeinflußten Dehnungsmesser 3 und 5 in den anderen gegenüberliegenden Zweigen der Brücke liegen. Unter dem Einfluß von Schubspannungen unter der Kraft F in dem Balken 1 nimmt der Widerstand der beiden Dehnungsmesser A und 6 zu, während der Widerstand der beiden anderen Dehnungsmesser 3 und 5 abnimmt; die Verstimmung der Brücke, die von dem Spannungsmesser V festgestellt wird, stellt ein Maß für -,die Größe der Kraft F dar.

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BAD ORIGINAL . "

Eine von der Kraft P verursachte Biegespannung beeinflußt die Dehnungsmesser 3_? 6 bzw. 4, 5 in der Weise, daß sie gleichgroßen Spannungen unterschiedlicher Vorzeichen unterworfen werden, so daß die Brücke nicht verstimmt wird. Auf diese Weise wird eine weitere Verminderung des Einflusses des Biegemoments erreicht.

Eine seitliche Kraft senkrecht zur Kraft P, die den Balken 1 biegt, verursacht eine Verminderung des Widerstands der beiden Dehnungsmesser auf der einen Seite des Balkens 1 und eine entsprechende Widerstands^ erhöhung bei den Dehnungsmessern auf der anderen Seite des Balkens, so daß auch untejr dem Einfluß einer solchen seitlichen Kraft keine Brückenverstimmung eintritt. Axial auf den Balken 1 wirkende Kräfte verursachen gleichgroße Widerstandsänderungen in allen Dehnungsmessern und können somit keine Verstimmung der Brücke verursachen. Eine Torsion des Balkens i um seine Längsachse hat zur Folge, daß die Paare von Dehnungsmessern 3^:f- 6 bzw. k, 5 gleichgroßen Spannungen mit unterschiedlichem Vorzeichen unterworfen werden, so daß keine Verstimmung der Brücke eintreten kann.

Bei der Aus führung s formt gemäß Fig. la und Ib sind die beiden Dehnungsmesser auf jeder Seite des Balkens 1 in axialem Abstand voneinander in der neutralen Zone des Balkens gegenüber von der Kraft F hervorgerufener Biegebeanspruchung angeordnet. Auch dadurch wird der Einfluß des Biegemoraents auf die Dehnungsmesser vermindert. Stattdessen können die beiden Dehnungsmesser auf jeder Seite des Balkens

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BAD ORIGINAL

übereinander symmetrisch beiderseits der neutralen Faser des Balkens angeordnet sein. Die beiden Dehnungsmesser auf einer Seite des Balkens können auch jeweils dem -■ sogenannten Kreuzgittertyp angehören.

Wie aus Pig. 2 ersichtlich ist, ist das laaxiiaale Biegemqment kleiner, als wenn β» unmittelbar auf das freie Ende des Balkens 1 die Kraft F ausgeübt würde. ^Λ Aufgrund dieser Tatsache wird die Gesamtauslenkung des Balkens kleiner und die Kraftmessvorrichtung folglich

α starrer, ohne daß die Meßempfindliehkeit der Vorrichtung vermindert oder die Abmessungen der Vorrichtung vergrößert werden. Ohne Beeinträchtigung der Starrheit der Vorrichtung können ihre Meßempfindliehkeit und auch ihre Unempfindlichkeit gegenüber Verschiebung des Angriffspunkts der zu messenden Kraft weiter vergrößert werden, wenn der mit den Dehnungsinessern versehene Balken 1 wenigstens in dem Balkenbereich, in dem die Dehnungsmesser angebracht sind, eine in bestimmter Weise gewählte Querschnittsgestalt besitzt, die ein großes Trägheits—

W moment um die Symmetrieachse senkrecht zur Biegeebene des Balkens, jedoch eine geringe Materialdicke senkrecht zu den Balkenoberflächen besitzt, auf denen die Dehnungs-^ messer angebracht sind. Aufgrund des großen Trägheitsmoments ist der Balken gegenüber Biegebeanspruchung starr und zeigt eine geringe Auslenkung, während die verminderte Materialstärke des Balkens in dem Bereich der Dehnungsmesser zur Folge hat, daß die Schubspannungen und die dadurch bewirkten Verformungen in diesem Bereich groß werden.

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BAD ORiGiNAU

Eine solche Querschnittsgestalt erhält man beispielsweise, wenn der Balken wenigstens in dem Bereich, in dem die Dehnungsmesser angebracht sind, rohrförmig ist, wie es schematisch beispielsweise in Fig. 5 dargestellt ist. Bei dieser Ausfülirungsform sind zwei der Dehnungsmesser in der Bohrung des rohrfÖrinigen Balkens angebracht, während die beiden anderen Dehnungsmesser auf der Außenfläche des Balkens angebracht sind. Alternativ können selbstverständlich alle Dehnungsmesser auf der Außenseite oder in der Bohrung des rohrförmigen Balkens angebracht werden. Im letzten Falle sind die Dehnungsmesser gegen Beschädigungen und Feuchtigkeit gut geschützt.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat jedoch der mit den Dehnungsmessern versehene Balken 1 einen etwa gü»e# I—förmigen Querschnitt wenigstens in dem die Dehnungsmesser tragenden Bereich. Die Figuren ha. und 4b zeigen schematisch eine Kraftmessvorrichtung dieses Typs. An einem Balken i mit derartiger Querschnittsgestalt sind die Dehnungsmesser 3 — 6 am Steg des I—fÖrmigen Querschnitts angebracht. Dadurch sind die Spannungsmesser sehr nahe der neutralen Ebene des Balkens gegenüber der von Querkräften verursachten Biegung des Balkens gelegen, wodurch der Einfluß solcher seitlich wirkender Kräfte auf das Meuergebnis weiter vermindert wird. Selbstverständlich kann der Balken einen im wesentlichen I-förmigen Querschnitt über seine ganze Länge besitzen.

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Weiterhin besteht der zweite, fest mit dem einen Ende des Balkens 1 verbundene und als Angriffspunkt für die Kraft F dienende zweite Balken in der Kraftmessvorrichtung gemäß Fig. 4a und 4b aus einem Rohrstück 7', der den Balken 1 als Hülse mit einem gewissen Abstand umgibt.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wurde angenommen, daß der mit den Dehnungsmessern versehene Balken 1 am einen Ende fest eingespannt ist. Eine erfindungsgemäße Kraftmessvorrichtung kann jedoch auch so angeordnet sein, daß beide Enden des Balkens 1 frei auslenkbar sind. Eine Kraftmeßvorrichtung dieses Typs kann beispielsweise so ausgeführt sein, wie dies schematisch in Fig„ 6 gezeigt ist. Bei dieser Kraft— messvorrichtung ist der Balken 1, der mit den Dehnungsmessern versehen ist, völlig frei und an jedem Ende ' starr mit einem rohrförmigen zweiten Balken 7* und einem rohrförmigen dritten Balken 7^if verbunden, und zwar im Prinzip in der in den Figuren 4a und 4b gezeigten Weise. Die freien Enden der rohrförmigen Balken 7¹ und sind, dicht beieinander gelegen und befinden sich im wesentlichen gegenüber den Dehnungsmessern und sind als Angriffspunkte für die zu messende Kraft F ausgebildet. In diesem Fall kann diese Kraft eine Zugkraft oder eine Druckkraft sein. Eine Kraftmessvorrichtung dieses Typs kann vorzugsweise zur Messung der Hubkraft in einem Hubhaken oder in einem Hubseil oder als Geber in einer Wiegevorrichtung oder in einer ähnlichen Einrichtung herangezogen werden.

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In manchen Fällen ist schwer zu vermeiden, daß die zu messende Kraft auch Querkomponenten enthält, die das Messergebnis nicht beeinträchtigen oder beeinflussen sollen. Wie oben erläutert, kann eine erfindungsgemäße Kraftmessvorriehtung praktisch völlig unempfindlich gegenüber solchen seitlichen Kraftkomponenten gestaltet werden, vorausgesetzt, daß diese seitlichen Kraftkomponenten senkrecht zur Symmetrieachse des Querschnitts des mit den Dehnungsmessern versehenen Balkens wirken. Erfindungsgemäß kann eine Kraftmessvorrichtung jedoch auch derart ausgeführt werden, daß jegliche Querkomponente der zu messenden Kraft den mit den Dehnungsmessern versehenen Balken 1 nicht beeinflußt oder erreicht. Dies kann durch die schematisch in Fig. 7 gezeichnete Konstruktion der Kraftmessvorrichtung erreicht werden. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird die zu messende Kraft F, von der angenommen sei, daß sie eine Querkomponente F . die das Meßergebnis nicht beeinflussen soll, und eine Senkrechte Komponente E , die zu messen ist, enthält, auf die Kraftiiiessvorrichtung über ein in Querrichtung festes Glied 8 und ein Wälzlager 9 oder ein anderes geeignetes Radiallager übertragen, das koaxial zu dem Balken 1 und dem rohrförmigen Balken 7* angeordnet ist. Die Querkomponente F wird in diesem Fall von dem in Querrichtung festen Glied 8 aufgenommen, so daß der mit den Dehnungsmessern versehene Balken 1 nur von der senkrechten Kraftkomponente F„ beeinflußt wird. Auf diese Weise wird gewährleistet,

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daß die Quer komponente F das Meßergebnis nicht teeinträchtigt oder beeinflußt, selbst wenn die Symmetrieachse des Querschnitts des Balkens 1 zu der Wirkungs— richtung der senkrechten Kr aft komponente F nicht.·, völlig parallel sein sollte, d.h. senkrecht zu der unerwünschten Querkomponente F .

Wenn in einer Kraftmessvorriehtung des in Fig. gezeigten Typs der Balken 1 so verdreht wird, daß die Symmetrieachse seines Querschnitts nicht mehr parallel zu der senkrechten Kraftkomponente F , die ™ . gemessen werden soll, sondern in einem Winkel dazu steht, zeigt die Kraftiaessvorrichtung nur einen Brüchteil der senkrechten Kraftkomponente F an, der proportional dem Cosinus dieses Winkels ist. Folglich wird die Meßempfindliehkeit der Kraftinessvorrichtung auf diese Weise vermindert. Wie aus dem Obigen hervorgeht, wird durch diese Drehung des Balkens 1 nicht bewirkt, daß die Querkomponente

F die Messung beeinflußt, da diese Querkomponente s

A von dem Glied 8 aufgenommen wird und den Balken 1 nicht erreicht. Bei einer Kraftmessvorriehtung dieses Typs kann die Meßempfindlichkeit folglich auf einfache Weise dadurch eingestellt werden, daß der Balken 1 in seinen Halterungen gedreht und in der gewünschten Winkellage justiert wird.

Eine Kraftmessvorriehtung dieser Konstruktion kann auch vorteilhaft in solchen Fällen sein, in denen die gewünschte Meßrichtung einstellbar sein uraß.

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Dies kann beispielsweise in dein in Fig. 8 schematisch dargestellten Anwendungsfall wünsc hens wert sein,- in weichem die Zugkraft eines Seils oder Streifens 10 zu messen ist.

Die erlindungsgeuiäße Kraftinessvorrichtung ist insbesondere vorteilhaft und geeignet zur Messung der Kräfte und Lasten, die auf ein Rad oder einen anderen drehbaren Teil wirken, in weichein Fall die Kraftmessvorrichtung als feststehende Achse für das Rad oder den drehbaren Teil ausgebildet'sein kann. Fig. 9 zeigt schematisch eine Kraftmessvorrichtung für solche Zwecke, bei der der mit den Dehnungsmessern versehene Balken 1 als Achse für das drehbare Rad 12 dient. Der Balken 1 ist am einen Ende fest in einem Halteteil 11 odο dgl. befestigt, während das Rad auf der Hülse 7¹ gelagert ist, die an dem freien Ende des Balkens 1 angebracht ist raid diesen umgibt.

Fig. 10 zeigt eine zweite Ausfuhrungsform einer erf in dung s gemäß en liraftiaessvorrichtung in Verbindung mit einem drehbaren Teil 13» der auf einer feststehenden Achse gelagert ist, die an beiden Enden gehalten ist. Auch in diesem Fall dient die Achse des drehbaren Teils 13 als Balken 1, der mit den Dehnungsmessern in der erfindungsgemäßen !Craftinessvorrichtung versehen ist. Dieser Balken ist an beiden Enden mit je einer Hülse 7^f bzw. 7¹¹ verbunden, die das entsprechende Ende des Balkens 1 uingiöt und fest in der Haltekonstruktion 14 für das drehbare Teil 13 gehalten ist.

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BAD ORIGINAL

Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, ist die Achse 1 des drehbaren Teils 13 bei dieser Ausführungsform der Erfindung mit zwei Sätzen von Dehnungsmessern versehen, mit je einem an jedem Achsenende, so daß die Kraft— messvorrichtung aus zwei starr miteinander verbundenen und mit Dehnungsmessern versehenen Balken besteht, die unter der zu messenden Kraft einer Biegung unterworfen sind.

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Claims

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Patentansprüche

ί.) ICraf tmeßvorrichtung mit einem unter der zu messenden Kraft einem Biegemoment unterworfenen Balken, an dem parallel zur Biegeebene des Balkens wenigstens, ein elektrischer Impedanz—Dehnungsmesser derart ange-' bracht ist, daß er von den durch die Schubspannungen des Balkens verursachten Dehnungen beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Ende des Balkens (l) ungehindert auslenkbar und starr mit einem Ende eines zweiten Balkens (?). verbunden.ist, der parallel zu und in Abstand von dem ersten Balken angeordnet und kurzer als dieser ist und der geeignet für den Angriff der zu messenden Kraft (P)- ausgebildet ist.

2.) Kraftmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch das andere Ende des mit deiKj/ Dehnungsmesser (3-6) versehenen Balkens frei auslenkbar ist und starr mit dem einen Ende eines dritten Balkens (7^IT) verbunden ist, der parallel zu und in Abstand von dem ersten Balken angeordnet und kurzer als dieser ist, und daß die freien Enden des zweiten (7*) und dritten Balkens (7^lf) nahe beieinander liegen und geeignet für den Angriff der zu messenden Kraft (F) ausgebildet sind.

3.) Kraftmeßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Angriffspunkt der zu messenden Kraft (P) an dem zweiten bzw. dritten Balken

" ¹⁷f0 988 7/04 6 0

im wesentlichen gegenüber dem Bereich tfes Balkens (l) liegt, in dem der Dehnungsmesser (3-6) angebracht ist.

4.) Kraftmeßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Balken (?) bzw. der dritte Balken (7^rt) rohrförmig ist und den mit deu Dehnungsmesser versehenen ersten Balken (l) umgibt·

5.) Kraftmeßvorrichtung nach einem der Ansprüche < 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens derjenige Bereich des ersten Balkens (l), in dem der Dehnungsmesser (3—6) angebracht ist, einen Querschnitt mit verhältnismäßig großem Trägheitsmoment um die zur Biegeebene senkrecht stehende Symmetrieachse bei kleiner Materialstarke in der Richtung senkrecht zu der mit dem Dennungs— messer ausgerüsteten Balkenfläche besitzt.

6.) Kraftmeßvorrichtung nach Anspruch 5_t dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der den Dehnungsmesser (3-6) tragende Bereich des ersten Balkens (i) einen im wesentlichen I-förmigen Querschnitt besitzt, woi>ei der Dehnungsmesser auf dem Steg dieses Querschnitts angebracht ist.

7.) Kraftmeßvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der den Dehnungsatesser (3—6) tragende Bereich des ersten Balkens (i) rohrförmig ist.

8„) Kraftmeßvorrichtung nach eineia der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Paare von Dehnungsmessern (3» h und 5,6) auf zwei symmetrisch zueinander

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auf entgegengesetzten Seiten der Biegeebene des ersten Balkens liegenden Flächen derart angebracht sind, daß die beiden Dehnungsmesser jedes Paares von den Dehnungen des Balken<-

zueinander
materials in zwei/senkrecht stehenden Richtungen beeinflußt werden, die mit der Längsrichtung des Balkens einen Winkel von 45° einsehließen, und daß die Dehnungsmesser in einer Wheatstoneschen Brücke geschaltet sind, in der die einer Zugspannung ausgesetzten Dehnungsmesser in zwei gegenüberliegenden Zweigen angeordnet sind, während die einer Druckspannung ausgesetzten Dehnungsmesser in den beiden verbleibenden, gegenüberliegenden Zweigen angeordnet sind.

9.) Kraftmeßvorriehtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet,'daß koaxial zur Längsachse des ersten Balkens (i) ein Drehlager (9) als Übermittlungsglied für die zu nies sende Kraft (F) vorgesehen ist.

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