DE1698108C3

DE1698108C3 - KrattmeBvorrichtung

Info

Publication number: DE1698108C3
Application number: DE1698108A
Authority: DE
Inventors: John-Erik Andersson; Rolf Paul Haeggstroem
Original assignee: Bofors AB
Current assignee: Saab Bofors AB
Priority date: 1967-02-08
Filing date: 1968-02-03
Publication date: 1975-06-12
Also published as: DE1698108A1; FR1552699A; SE311573B; DE1698108B2; CH474053A; GB1209954A; US3554025A

Description

so Die Erfindung belrifft eine Kraftmeßvorrichiung mit einem wenigstens an einem Ende frei auslenkbaren Balken und einem mit dem freien Ende dieses ersten Balkens starr verbundenen, neben dem ersten Balken parallel dazu und in Abstand davon sich /u-

^a5 rückerstreckenden /weiten Balken, der einen Angriffspunkt für die in einer die Längsachsen der beiden Balken enthaltenden Ebene liegende und im wesentlichen senkrecht zu den Balkenachsen gerichtete zu messende Kraft, unter der der erste Balken einer Biegung in der genannten Ebene unterworfen ist, besitzt, wobei die Dehnungsmeßstreifen an dem ersten Balken angebracht sind.

Aus »Archiv für technisches Messen« (ATM), Blatt J 133-2, Januar 1967, ist eine Kraftmeßvorrichtung mit Biegebalken bekannt, bei der Dehnungsmeßstreifen auf der Oberseite und auf der Unterseite des Biegebalkens angebracht sind. Mit dieser Kraftmeßvorrichtung werden die Zug- und Druckspannungen an Ober- und Unterseite des Biegebalkens gemessen.

Dabei ist es erforderlich, daß zum Erzielen einer hohen Mellgenauigkeit die Kraft genau in dem vorbestimmten Kraftangriffspunkt angreift. Ferner muß darauf geachtet werden, daß keine Querkräftc angreifen, da diese das Meßergebnis verfälschen.

In der Druckschrift »Technische Mitteilung« von Elektro Spezial GmbH, Hamburg, Philips-Haus, ist in Bild 12 eine Anordnung von Dehnungsmeßstreifen in der Weise an einem Balken, daß dadurch die Schubspannung im Balken gemessen werden kann,

gezeigt. Diese Anordnung wird jedoch nicht bei Kraftmeßvorrichtung der hier vorliegenden Art verwendet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftmeßvorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen bei der auch bei Nichteinhaltung des genauen Kraftangriffspunktes eine genaue Kraftmessung möglicr ist, und die unempfindlich ist für alle Querkräfte, wel ehe gegebenenfalls in oder nahe dem Angriffspunk der zu messenden Kraft auftreten.

Diese Aufgabe wird durch eine Krnftmeßvorrich tung der eingangs beschriebenen Art gelöst, weicht gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, dai die Dehnungsmeßstreifen auf Oberflächenbereichei des ersten Balkens angebracht sind, die parallel zi der Biegeebene und gegenüber dem Angriffspunk liegen, und daß die Dehnungsmeßstreifen auf diesel Oberflächenbereichen so angebracht sind, daß du Schubspannungen gernessen werden.

Mit dieser Kraftmeßvorrichtung wird ein genaues Meßergebnis unabhängig von einer genauen Einhaltung des Kraftangriffspunktes erreicht. Dabei wird das Meßergebnis von Querkräften, die gegebenenfalls in tnler nahe dem Angriffspunkt der zu messenden Kraft auftreten, nicht beeinflußt.

Bei der Kraftmeßvorrichtung sind die Biegespannungen in dem mit den Dehnungsmeßstreifen versehenen Balken in demjenigen Bereich im wesentlichen Null, in welchem die Dehnungsmeßstreifen angebracht sind. Folglich bleiben die Dehnungsmeßstreifen praktisch völlig unbeeinflußt von dem in dem Balken herrschenden Biegemoment. Dies ist offensichtlich auch der Fall für irgendwelche in Querrichtung zu der zu messenden Kraft wirkende Kräfte, die an derselben Stelle angreifen wie die zu messende Kraft. Die Kraftmeßvorrichtung wird auf diese Weise sehr unempfindlich gegenüber Querkräften. Weiterhin ist das maximale Biegemoment in dem ersten Balken dann kleiner, als wenn die zu messende Kraft unmittelbar am Ende des mit den Dehnungsmeßstreifen ausgerüsteten Balkens ausgeübt wird, wodurch die Auslenkung dieses Balkens ohne Verringerung der Empfindlichkeit der Vorrichtung oder entsprechende Vergrößerung der Balkenabmessungen kleiner wird. Es ist möglich, die Meßempfindlichkeit noch zu steigern und gleichzeitig auch noch die Unempfindlichkeit gegenüber Verschiebungen des Angriffspunkts der zu messenden Kraft ohne entsprechende Vergrößerung der Balkenauslenkung zu steigern, indem wenigstens derjenige Bereich des ersten Balkens, in welchem die Dehnungsmeßstreifen vorgesehen sind, einen Querschnitt mit verhältnismäßig großem Widerstandsmoment um die zur Biegeebene senkrecht stehende Symmetrieachse und damit eine große Biegesteifheit erhält, während die Materialstärke in der Richtung senkrecht zu der mit den Dehnungsmeßstreifen ausgerüsteten Balkenoberflächen klein ist, wodurch die Schubspannungen groß werden. Um dies zu erreichen, kann der die Dehnungsmeßstreifen tragende erste Balken einen im wesentlichen I-förmigen Querschnitt besitzen, wobei die Dehnungsmeßstreifen an dem Steg dieses Querschnitts angebracht sind. Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist der mit den Dehnungsmeßstreifen versehene Balken wenigstens in dem die Dehnungsmeßstreifen tragenden Bereich rohrförmig.

Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Darin zeigen Fig. 1 a und 1 b schematisch den allgemeinen Aufbau der Kraftmeßvorrichtung, und zwar in Fig. la in Seitenansicht und in Fig. Ib in Frontansicht,

Fig. 2 zeigt schematisch die Verteilung des Biegemoments in dem mit den Dehnungsmeßstreifen versehenen Balken einer Kraftmeßvonichtung gemäß Fig. la und 1 b,

Fig. 3 stellt eine bevorzugte elektrische Schaltung für die Dehnungsmeßstreifen einer Kraftmeßvorrichtung dar,

Fig. 4aund 4b veranschaulichen in schematischen Längsschnitt und Querschnitt eine zweite Ausführungsform der Kraftmeßvorrichtung,

Fig. 5 zeigt eine abweichende Gestalt des mit den Dehnungsmeßstreifen versehenen Balkens in einer Kraftmeßvorrichtung,

Fig. 6 stellt in einem Längsschnitt eine weitere Ausführungsform einer Kraftmeßvorrichtung dar, bei der beide Enden des mit den Dehnungsmeßstreifen versehenen Balkens frei auUenkbar sind,

F i g. 7 ist ein schematischer Querschnitt durch eine besondere Ausführungsform einer Kraftmeßvorrichlung, bei der irgendwelche Querkomponenten der zu messenden Kraft die Krafimeßvorrichtungen nicht beeinflussen;

Fig. H zeigt einen anderen Anwendungsfall einer Kraftmeßvorrichtung der in F i g. 7 dargestellten Art, und

Fig. y und K) schematische Längsschnitte durch zwei verschiedene Ausführungsformen der Kraftmeßvorrichtung bei einer Achse für einen drehbaren Teil, beispielsweise ein Rad.

In allen Figuren sind entsprechende Teile mit glei-¹S chen Bezugsziffern versehen.

Wie in den Fig. la und 1 b gezeigt ist, besteht eine Kraftmeßvorrichtung allgemein aus einem Balken 1, von dem in dem dargestellten Beispiel angenommen ist, daß er an einem Ende 2 fest eingespannt ist. Das ²» andere Ende des Balkens I ist dagegen frei auslenkbar und starr mit einem zweiten Balken 7 oder Joch verbunden, der sich parallel zu und in Abstand von dem Balken 1 erstreckt. Dieser zweite Balken 7 ist kürzer als der erste Balken 1, und sein freies Ende ist so aus- »5 gebildet, 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 beiden Seiten des Balkens 1 sind je zwei elektrische Impedanz-Dehnungsmeßstreifen, vorzugsweise von der Art mit elektrischen Widerstandsdrähten, 3,4 bzw. 5,6 derart angebracht, daß sie von der Verformung des Balkenmaterials in zwei zueinander senkrecht stehenden Richtungen beeinflußt werden, die beide einen Winkel von 45° mit der Längsrichtung des Balkens einschließen. 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 dem Biegemoment in dem Balken und somit von der Lage des Angriffspunkts der Kraft F unabhängig sind. Dies wäre sogar dann der Fall, wenn dit Kraft F unmittelbar am Balken 1 angreifen würde, beispielsweise an seinem freien Ende. Da aber bei der Kraftmeßvorrichtung die Kraft auf den zusätzlichen zweiten Balken 7 wirkt, werden die Dehnungsmeßstreifen 3 bis 6 noch weniger von dem Biegemoment im Balken 1 beeinflußt. Das Biegemoment, das in dem Balken 1 durch die auf den Balken 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 Biegemoment Null. Die Dehnungsmeßstreifen 3 bis 6 werden so nahe als möglich beim Umkehrpunkt des Biegemomentverlaufs 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 Wirkung auf die Dehnungsmeßstreifen ausüben. Offensichtlich gilt dies auch für ein Biegemoment in dem Balken 1, das von einer querwirkenden Kraft F₅ in demselben Angriffspunkt wie dem der Kraft F verursacht wird. Folglich bleibt die Kraftmeßvorrichtung weitgehend unbeeinflußt und ungestört von durch die zu messende Kraft F und durch irgendeine querwirkende Kraft F₁ hervor-

gerufene Momente.

Die Empfindlichkeit der Kraftmcßvorrichtuiig gegenüber irgendwelchen quer wirkenden Kräften F₁ als auch axialen Kräften und Torsion wird außerdem dadurch vermindert, daß die Vorrichtung mit zwei Paaren von Dehnungsmeßstreifen 3, 4 bzw. 5,6 versehen wird, die auf zwei symmetrisch zueinander auf entgegengesetzten Seiten der Biegeebene des Balkens 1 gelegenen Balkenflächen derart angebracht sind, daß die beiden Dehnungsmeßstreifen jedes Paares 3, 4 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 Dehnungsmeßstreifen 3 und 5 offensichtlich von Druckspannungen in dem Balken beeinflußt, während die beiden anderen Dehnungsmeßstreifen 4 und 6 von Zugspannungen des Balkenmaterials beeinflußt werden. Die vier Dehnungsmeßstreifen sind elektrisch in den vier Zweigen einer konventionellen elektrischen Whcatstone-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 Dehnungsmeßstreifen 4 und 6, die von Zugspannung beeinflußt werden, liegen in zwei gegenüberliegenden Zweigen der Brücke, während die beiden von Druckspannung beeinflußten Dehnungsmeßstreifen 3 und 5 in den anderen gegenüberliegenden Zweigen der Brücke hegen. Unter dem Hinfluß von Schubspannungen unter der Kraft F in dem Balken 1 nimmt der Widerstand der beiden Dehnungsmeßstreifen 4 und 6 zu, während der Widerstand der beiden anderen Dehnungsmeßstreifen 3 und 5 abnimmt; die Verstimmung der Brücke, die von dem Spannungsmesser V festgestellt wird, stellt ein Maß fur die Cirößc der Kraft F dar.

Eine von der Kraft F verursachte Biegespannung beeinflußt die Dehnungsmeßstreifen 3, 6 bzw. 4, 5 in der Weise, daß sie gleich großen Spannungen unterschiedlicher Vorzeichen unterworfen werden, so daß die Brücke nicht verstimmt wird. Auf diese Weise wird eine weitere Verminderung des F.influsses des Biegemoments erreicht.

hinc seitliche Kraft senkrecht zur Kraft F, die den Balken 1 biegt, verursacht eine Verminderung des Widerstands der beiden Dehnungsmeßstreifen auf der einen Seite des Balkens 1 und eine entsprechende Widerstandserhöhung bei den Dehnungsmeßstreifen auf der anderen Seite des Balkens, so daß auch unter dem Hinfluß einer solchen seitlichen Kraft keine Brückenverstimmung eintritt. Axial auf den Balken 1 wirkende Kräfte verursachen gleichgroße Widerstandsänderungen in allen Dehnungsmeßstreifen und können somit keine Verstimmung der Brücke verursachen. Eine Torsion des Balkens 1 um seine Längsachse hat zur Folge, daß die Paare von Dehnungsmeßstreifen 3, 6 bzw. 4, 5 gleich großen Spannungen mit unterschiedlichem Vorzeichen unterworfen werden, so daß keine Verstimmung der Brücke eintreten kann. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. la und 1 b sind die beiden Dehnungsmeßstreifen 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 Biegemoments auf die Dehnungsmeßstreifen vermindert. Statt dessen können die beiden Dehnungsmeßstreifen auf jeder Seite des Balkens übereinander symmetrisch beiderseits der neutralen Faser des Baikens angeordnet sein. Die beiden Dehnungsmeßstreifen auf einer Seite des Balkens können auch jeweils dem sogcnannten Kreuzgittertyp angehören.

Wie aus I i g. 2 ersichtlich ist, ist das maximale Biegemoment kleiner, als wenn unmittelbar auf das freie Ende des Balkens 1 die Kraft /-ausgeübt würde. Auf (irund dieser Tatsache wird die Gcsamtauslenkung

»o des Balkens kleiner und die Kraftmeßvorrichtung folglich starrer, ohne daß die Meßempfindlichkeit der Vorrichtung vermindert oder die Abmessungen dci Vorrichtung vergrößert werden. Ohne Beeinträchtigung der Starrheit der Vorrichtung können ihre Meß-

»5 empfindlichkeit und auch ihre Unempfindlichkeit gegenüber Verschiebung des Angriffspunkts der zu messenden Kraft weiter vergrößert werden, wenn der mit den Dehnungsmeßstreifen versehene Balken 1 wenigstens in dem Balkenbcrcich, in dem die Deh-

ao nungsmeßstrcifen angebracht sind, eine in bestimmter Weise gewählte Qucrschnittsgestalt besitzt, die ein großes Trägheitsmoment um die Symmetrieachse senkrecht zur Biegeebene des Balkens und eine geringe Materialdicke senkrecht zu den Balkcnobcrflä-

»5 ehcn besitzt, auf denen die Dehnungsmeßstreifen angebracht sind. Auf (irund des großen Trägheitsmoments ist der Balken gegenüber Biegebeanspruchung starr und zeigt eine geringe Auslenkung, während die verminderte Materialstärke des Balkens in dem Bereich der Dehnungsmeßstreifen zur Folge hat, daß die Schubspannungen und die dadurch bewirkten Verformungen in diesem Bereich groß werden.

Eine solche Qucrschnittsgcstalt erhält man beispielsweise, wenn der Balken wenigstens in dem Be-

reich, in dem die Dehnungsmeßstreifen angebracht sind, rohrförmig ist, wie es schematisch beispielsweise in I ig. 5 dargestellt ist. Bei dieser Ausführungsform sind /wci der Dehnungsmeßstreifen in der Bohrung des rohrförmigen Balkens angebracht, während die beiden anderen Dehnungsmeßstreifen auf der Außenfläche des Balkens angebracht sind Alternativ können selbstverständlich alle Dehnungsmeßstreifen auf der Außenseite oder in der Bohrung des rohrförmigen Balkens angebracht werden. Im letzten Falle sind die Dehnungsmeßstreifen gegen Beschädigungen und Feuchtigkeit gut geschützt.

Bei einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform hat der mit den Dehnungsmeßstreifen versehene Balken t wenigstens in dem die Dehnungsmeßstreifen

tragenden Bereich einen etwa I-förmigen Querschnitt. Die Fig. 4a und 4b zeigen schemalisch eine Kraftmeßvorrichtung dieses Typs. An einem Balken 1 mit derartiger Querschnittsgestalt sind die Dehnungsmeßstreifen 3 bis 6 am Steg des I-förmigen Quer-

Schnitts 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 Meßergebnis weiter vermindert wird. Selbstverständlich kann der Balken einen im wesentlichen I-förmigen Querschnitt über seine ganze Länge besitzen.

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 Absland umgibt.

./T

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wurde angenommen, daß der mit den Dehnungsmcß-Ntre.ifen versehene Balken I am einen Linde fesi eingespannt ist. Füne Kraftmeßvorrichtung kann jedoch auch so angeordnet sein, daß beide linden des Balkens 1 frei anslenkbai sind, liine KraftmeUvorrichlung dieses Typs kann beispielsweise so ausgeführt sein, wie dies schematise!) in Hg. u gezeigt ist. Bei dieser Kraftmeßvorrichtung ist der Balken 1, der mit den Dehnungsmeßstreifen versehen ist. völlig frei und an jedem Hndc starr mit einem rohrförmigen zweiten Balken 7' und einem rohrförmigen dritten Balken 7" verbunden, und /war im Prinzip in der in den l^;i g. 4 a und 4 b gezeigten Weise. Die freien linden der rohrförmigen Balken 7' und 7" sind dicht beieinander gelegen und befinden sich im wesentlichen gegenüber den Dehnungsmeßstreifen und sind als Angriffspunkte für die /.u 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.

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 Kraftmeßvorrichtung praktisch völlig unempfindlich gegenüber solchen seitlichen Kraftkomponenten gestaltet werden, vorausgesetzt, daß diese seitlichen Kraftkomponenten senkrecht zur Symmetrieachse des Querschnitts des mit den Dehnungsmeßstreifen versehenen Balkens wirken. Eine Kraftmeßvorrichtung kann jedoch auch derart ausgeführt werden, daß jegliche Querkomponente der zu messenden Kraft den mit den Dehnungsmeßstreifen versehenen Balken 1 nicht beeinflußt oder erreicht. Dies kann durch die schematisch in Fig. 7 gezeichnete Konstruktion der Kraftmeßvorrichtung erreicht werden. Bei dieser Ausführungsform wird die zu messende Kraft F, von der angenommen sei, daß sie eine Querkomponente F₁, die das Meßergebnis nicht beeinflussen soll, und eine senkrechte Komponente F_n, die zu messen ist, enthält, auf die Kraftmeßvorrichtung 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 T angeordnet ist. Die Querkomponente F₅ wird in diesem Fall von dem in Querrichtung festen Glied 8 aufgenommen, so daß der mit den Dehnungsmeßstreifen versehene Balken 1 nur von der senkrechten Kraftkomponente F_n beeinflußt wird. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß die Querkomponentc F₁ das Meßergebnis nicht beeinträchtigt oder beeinflußt, selbst wenn die Symmetrieachse des Querschnitts des Balkens 1 zu der Wirkungsrichtung der senkrechten Kraftkomponente F_n nicht völlig parallel sein sollte, d.h. senkrecht zu der unerwünschten Querkomponente /·,.

Wenn in einer Kraftmeßvorrichtung des in 1- ig. 7 gezeigten Typs der Balken 1 st) verdreht wird, daß die Symmetrieachse seines Querschnitts nicht mehr parallel /u der senkrechten Kraftkomponente F_n. die gemessen werden soll, sondern in einem Winkel dazu steht,zeigt die Kraftmeßvoirichtung nur einen Bruchteil der senkrechten Kraft komponente F_n an. der proportional dem Cosinus dieses Winkels ist Folglich

>o wird die Meßemplindlichkeit der Kraftmeßvorrichtungauf diese Weise vermindert. Wie aus dem Obigen hervorgeht, wird durch diese Drehung des Balkens I nicht bewirkt, daß die Querkomponente F₁ die Messung beeinflußt, da diese Ouerkomponente von dem

•5 Glied 8 aufgenommen wird und den Balken 1 nicht erreicht. Bei einer Kraftmeßvorrichtung dieses Typs kann die Meßempfindlichkeit folglich auf einfache Weise dadurch eingestellt werden, daß der Balken 1 in seinen Halterungen gedreht und in der gewünschten

^ao Winkellage justiert wird.

liine Kraftmeßvorrichtung dieser Konstruktion kann auch vorteilhaft in solchen Fällen sein, in denen die gewünschte Meßrichtung einstellbar sein muß. Dies kann beispielsweise in dem in Fig. 8 schematisch

¹S dargestellten Anwendungsfall wünschenswert sein, in welchem die Zugkraft eines Seils oder Streifens 10 /u messen ist.

Die Kraftmeßvorrichtung ist insbesondere vorteilhaft und geeignet zur Messung der Kräfte und Fasten, die auf ein Rad oder einen anderen drehbaren Teil wirken, in welchem Fall die Kraftmeßvorrichtung als feststehende Achse für das Rad oder den drehbaren Teil ausgebildet sein kann. Fig. ¹J zeigt schematisch eine Kraftmeßvorrichtung für solche Zwecke, bei der der mit den Dehnungsmeßstreifen versehene Balken I als Achse für das drehbare Rad 12 dient. Der Balken 1 ist an einem Ende fest in einem Halteteil 11 od. dgl. befestigt, während das Rad auf der Hülse 7' gelagert ist. die an dem freien Ende des Balkens 1 angebracht ist und diesen umgibt.

Fig. 10 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Kraftmeßvorrichtung 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 l.der mit den Dehnungsmeßstreifen in dei Kraftmeßvorrichtung versehen ist. Dieser Balken isi an beiden Ende mit je einer Hülse T bzw. 7" verbunden, die das entsprechende Ende des Balkens 1 um gibt und fest in der Haltekonstruktion 14 für das dreh bare Teil 13 gehalten ist. Wie aus der Zeichnung zi ersehen ist, ist die Achse 1 des drehbaren Teils Il bei dieser Ausführungsform mit zwei Sätzen von Deh nungsmcßstreifen versehen, mit je einem an jeden Achsenende, so daß die Kraftmeßvorrichtung aus zwe starr miteinander verbundenen und mit Dehnungs meßstreifen versehenen Balken besteht, die unter de zu messenden Kraft einer Biegung unterworfe sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. Kraftmeßvorrichtung mit einem wenigstens an einem Ende frei auslenkbaren Balken und einem mit dem freien Ende dieses ersten Balkens starr verbundenen, neben dem ersten Balken parallel dazu und in Abstand davon sich zuruckcr-Streckenden zweiten Balken, der einen Angriffspunkt für die in einer die Längsachsen der beiden Balken enthaltenden Ebene liegende und im wesentlichen senkrecht zu den Balkenachsen gerichtete zu messende Kraft, unter der der erste Balken einer Biegung in der genannten Ebene unterworfen ist, besitzt, wobei die Dehnungsmeßstreifen an dem ersten Balken angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungsmeßstreifen (3, 4, 5, 6) auf Oberflächenbereichen des ersten Balkens (1) angebracht sind, die parallel zu der Biegeebene und gegenüber dem Angriffspunkt liegen, und daß die Dehnungsmeßstreifen (3, 4, 5, 6) auf diesen Oberflächenbereichen so angebracht sind, daß die Schubspannungen gemessen werden.
2. Kraftmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Balken (7) kürzer als der erste en (1) ist und daß die
Dehnungsmeßstreifen (3, 4, 5, 6) nahe der Mitte bezüglich der Längsrichtung des ersten Balkens (1) angebracht sind.
3. Kraftmeßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Enden des ersten Balkens (1) unter Biegung frei auslenkbar sind und ein dritter Balken (7") starr mit dem anderen Ende des ersten Balkens (1) verbunden und ebenfalls längs des ersten Balkens (1) parallel dazu und in einem Abstand davon sich bis über die Stelle hinaus zurückerstreckt, an der die Dehnungsmeßstreifen (3,4,5,6) angebracht sind, daiß der dritte Balken (7") wenigstens teilweise auf derjenigen Seite des ersten Balkens (1) angeordnet ist, die dem zweiten Balken (7') gegenüberliegt, und daß der dritte Balken (7") einen zweiten Angriffspunkt für die zu messende Kraft (F) aufweist, der dem ersten Angriffspunkt der zu messenden Kraft gegenüberliegend angeordnet ist.
4. Kraftmeßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Balken (7) röhrenförmig ausgebildet ist und den ersten Balken (1) umgibt.
5. Kraftmeßvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite (7') und der dritte (7") Balken aus einem den ersten Balken (1) umgebenden röhrenförmigen Teil und einem Ansatz für die Ausbildung des Kraftangriffspunktes bestehen.
6. Kraftmeßvorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß derjenige Bereich des ersten Balkens (1), in dem die Dehnungsmeßstreifen (3. 4, S, 6) angebracht sind, einen Querschnitt mit verhältnismäßig großem Trägheitsmoment um die zur Biegungsebene senkrecht stehende Symmetrieachse bei kleiner Materialstärke in der Richtung senkrecht zu der mit den Dehnungsmeßstreifen ausgerüste.eten Balkenflächc besitzt.
7. Kraftmeßvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Balken (1) für mindestens einen Teil seiner l^ange einen mi wesentlichen I-förmigen Querschnitt besit/t und daß die Dehnungsmeßstreifen (3,4, 5, 6) am Steg dieses I-förmigen Querschnittes angebracht sind

S. Kraftmeßvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der die Dehnungsmeßstreifen (3, 4, 5, 6) tragende Bereich des ersten Balkens (1) röhrenförmig ausgebildet ist.

4. Kraftmeßvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, gekennzeichnet durch ein Drehlager (9), welches am zweiten Balken (7') angebracht ist und diesen koaxial zum ersten Balken (I) umfaßt.