CH640048A5 - Strainometer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Dehnungsgeber mit auf Bie- denartige Veijüngung 14 dazu dient, die auf die Messfeder 2 gung beanspruchter, mit ihrer Achse senkrecht zur Messrich- wirkende Kraft im wesentlichen als Lineiniast einzuleiten, so tung angeordneter, ringförmiger Messfeder und daran ange- dass die Verformung der Messfeder 2 in weitestgehender Anordneten, auf Druck bzw. Zug beanspruchten Dehnungs- 40 näherung den idealen Verformungsgesetzen eines drehsym-messeinrichtungen, insbesondere Dehnungsmessstreifen. metrischen Spannungszustandes folgt, wodurch die bei einer The invention relates to an expansion sensor with a bow-like taper 14 which is used to initiate the strain on the measuring spring 2, with its axis acting perpendicularly to the measuring direction, essentially as a line load, so that the ring-shaped measuring spring is arranged and attached to it Deformation of the measuring spring 2 in the greatest possible order, approximation of the expansion or compression stress, the ideal laws of deformation of a rotationally-measuring device, in particular strain gauges. metric voltage state follows, whereby the at a

Ein Kraftgeber mit einer solchen Messfeder ist im «Hand- auf die Messfeder 2 wirkende Zugkraft die Dehnungsmessbuch für elektrisches Messen mechanischer Grössen» von Ch. streifen 8 eine Zugspannung messen und die Dehnungsmess-Rohrbach (1967 auf Seite 505) beschrieben. streifen 10 eine Druckspannung. Dem Betrage nach sind diese A force transducer with such a measuring spring is described in Ch. Strip 8 in the "Manual tensile force acting on the measuring spring 2, the strain gauge book for electrical measurement of mechanical quantities", and the strain gauge Rohrbach (1967 on page 505) is described. strip 10 a compressive stress. According to the amount, these are

Bei diesem Kraftgeber sind die Dehnungsmessstreifen auf 45 Spannungen gleich und an den Stellen, an denen die Deh-der Innenseite und auf der Aussenseite der Messfeder in Mess- nungsmessstreifen 8,10 angebracht sind, am grössten. richtung angebracht. Da die Biegespannungen sich auf der In- An den Enden der Stege 12 sind Befestigungsaugen 16 nenfläche und auf der Aussenfläche erheblich unterscheiden - vorgesehen, mittels derer der erfindungsgemässe Dehnungssie sind auf der Aussenfläche wesentlich kleiner, als auf der geber an einem Bauteil, dessen Dehnungen gemessen werden Innenfläche - kann mit dieser Anordnung der Dehnungs- sollen, befestigt werden kann. Durch die biege- und toro-messstreifen auf der ringförmigen Messfeder keine ausrei- sionsweiche Ausbildung der Stege 12 haben etwaige Uneben-chende Genauigkeit und Temperaturkompensation erreicht heiten der Fläche, auf der der Dehnungsgeber befestigt wird, werden. Ferner sind die auf der Aussenseite der Messfeder lie- bzw. geringfügige Verspannungen, nur einen geringen Ein-genden Dehnungsmessstreifen gegen äussere Einwirkungen fluss auf das Messergebnis. With this force transducer, the strain gauges are the same at 45 voltages and are greatest at the places where the strain inside and on the outside of the measuring spring are attached in strain gauges 8, 10. direction attached. Since the bending stresses on the inside of the ends of the webs 12 there are fastening eyes 16 on the outer surface and on the outer surface they differ considerably, by means of which the inventive strains are considerably smaller on the outer surface than on the sensor of a component whose strains are measured inner surface - can be fixed with this arrangement of the expansion should. Due to the bending and toro measuring strips on the ring-shaped measuring spring, no exquisitely soft design of the webs 12, any inaccurate accuracy and temperature compensation have been achieved on the surface on which the strain gauge is attached. Furthermore, the tension on the outside of the measuring spring is only a small one-way strain gauge against external influences on the measurement result.

ungeschützt, so dass im allgemeinen zusätzlich ein schützen- Um die Dehnungsmessstreifen 8,10 vor äusseren Einflüs- unprotected, so that in general an additional protection is provided to protect the strain gauges 8, 10 from external influences.

des Gehäuse vorgesehen werden muss. sen zu schützen, kann der Raum in der Messfeder 2 durch ei- of the housing must be provided. to protect the space in the measuring spring 2 by a

Ausgehend von der Überlegung, dass die Spannung in ei- nen Stopfen 20 ausgefüllt werden, welcher aus einem Material ner ringförmigen Messfeder in Kraftrichtung und senkrecht mit wesentlich niedrigerem Elastizitätsmodul besteht, z.B. zur Kraftrichtung am grössten sind, ist es Aufgabe der vorlie- 6Q Schaumstoff. Based on the consideration that the tension is filled into a stopper 20, which consists of a material of an annular measuring spring in the direction of force and vertically with a significantly lower modulus of elasticity, e.g. are greatest for the direction of force, it is the task of the 6Q foam.

genden Erfindung, einen Dehnungsgeber der eingangs er- Der ganze Dehnungsgeber kann einstückig im Feingiess- Invention, a strain gauge of the beginning- The whole strain gauge can be integrally in the investment casting

wähnten Art zu schaffen, der ein möglichst grosses Mess- verfahren hergestellt werden, so dass die Herstellungskosten signal liefert, dabei jedoch gleiche Beträge der an den Mess- gering sind. to create the type mentioned above, which produces the largest possible measuring method, so that the manufacturing costs provide a signal, but the same amounts are at the measuring small.

stellen gemessenen Dehnungen liefert und bei dem die Deh- Das Einkleben der Dehnungsmessstreifen 8,10 erfolgt nungsmessstreifen so geschützt angeordnet sind, dass ein zu- 65 beim Hersteller mittels geeigneter Vorrichtungen, so dass für sätzliches Gehäuse unnötig ist. den Benutzer nur die Aufgabe besteht, den Dehnungsgeber provide measured strains and in which the strain gauges are glued in such a way that they do not stick to the manufacturer by means of suitable devices, making it unnecessary for additional housings. the only task the user has is the strain gauge

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 am zu untersuchenden Bauteil anzubringen und die Deh-gelöst. nungsmessstreifen an ein Messgerät anzuschliessen. Auf diese This object is achieved by the features of claim 1 on the component to be examined and the Deh-solved. Connect the measuring strips to a measuring device. To this

Weise wird eine einfache Handhabung bei grosser Genauigkeit der Messergebnisse erzielt. In this way, simple handling with great accuracy of the measurement results is achieved.

In Fig. 3 ist ein Dehnungsgeber dargestellt, der drei Messfedern 2 aufweist, welche mit ihren Stegen 12 unter einem Winkel von 45 und 90° zueinander stehen. Dieser Dehnungsgeber ist im Prinzip genauso aufgebaut, wie der in Fig. 1 und In Fig. 3, an expansion sensor is shown, which has three measuring springs 2, which are with their webs 12 at an angle of 45 and 90 ° to each other. In principle, this strain gauge is constructed in exactly the same way as that in FIGS. 1 and

3 640 048 3,640,048

2 dargestellte. Der einzige Unterschied besteht darin, dass für die zusammenlaufenden Stege 12 ein gemeinsames Befestigungsauge 18 vorgesehen ist. Mit dieser Anordnung ist es möglich, zweiachsige Spannungs- und Verformungszustände s zu messen. Auch dieser Dehnungsgeber kann einstückig im Feingiessverfahren hergestellt werden. 2 shown. The only difference is that a common fastening eye 18 is provided for the converging webs 12. With this arrangement it is possible to measure biaxial stress and deformation states s. This strain gauge can also be manufactured in one piece using the precision casting process.

C C.

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims (6)

640 048 2 PATENTANSPRÜCHE Die erfindungsgemässe Ausgestaltung des Dehnungsge-640 048 2 PATENT CLAIMS The inventive design of the expansion 1. Dehnungsgeber mit auf Biegung beanspruchter, mit ih- bers bewirkt, dass die Messfeder ausschliesslich durch die zu rer Achse senkrecht zur Messrichtung angeordneter ringför- messenden Dehnungen verformt wird, wobei durch den voll-miger Messfeder und daran angeordneten, auf Druck bzw. kommen symmetrischen Aufbau keinerlei oder nur geringe Zug beanspruchten Dehnungsmesseinrichtungen, dadurch s Auswirkungen der Krafteinleitung auf die Verformung der gekennzeichnet, dass die Messfeder (2) kreisringförmig ausge- ringförmigen Messfeder auftreten, so dass in der Tat alle Deh-bildet ist, dass die Krafteinleitung senkrecht zur Achsrichtung nungsmessstreifen dem Betrage nach die gleiche Dehnung der Messfeder in die Messfeder (2) im wesentlichen als Linien- messen. Da der Dehnungsgeber in seinen Abmessungen sehr last an einander gegenüberliegenden Stelle wirkend ausgebil- klein gehalten werden kann - die Zeichnungen zeigen den det ist, und dass die Dehnungsmesseinrichtungen (8,10) auf io Dehnungsgeber im Massstab 1:1 - liegen die Dehnungsmess-der Innenfläche (4) der Messfeder (2) im Bereich der grössten streifen auf der Innenfläche der Messfeder sehr nahe beieinan-Druck- bzw. Zugspannungen angeordnet sind. der, so dass schon aus diesem Grunde kaum Temperaturun- 1. Strain transducer with stressed on bending, with which it causes the measuring spring to be deformed exclusively by the ring-forming strains arranged perpendicular to the measuring direction, whereby the full-length measuring spring and arranged thereon come under pressure or Strain measuring devices not subjected to any or only little tensile stress due to the symmetrical structure, characterized by the effects of the force application on the deformation that the measuring spring (2) occurs in the form of an annular, ring-shaped measuring spring, so that in fact all of the strain is formed so that the force application is perpendicular to The axial direction of the measuring strips is the same as measuring the same extension of the measuring spring into the measuring spring (2) essentially as a line. Since the dimensions of the strain gauge can be kept very small at opposite points - the drawings show that, and that the strain gauges (8, 10) are on a 1: 1 scale strain gauge - the strain gauges are located The inner surface (4) of the measuring spring (2) in the area of the largest strips on the inner surface of the measuring spring is arranged very close to one another, compressive or tensile stresses. the so that for this reason alone hardly any temperature 2. Dehnungsgeber nach Anspruch 1, dadurch gekenn- terschiede auftreten können; im übrigen ist aber durch die zeichnet, dass die Krafteinleitung in die Messfeder (2) durch Anordnung der Dehnungsmessstreifen eine vollständige zwei einander gegenüberliegende biege- und torsionsweiche, 15 Temperaturkompensation möglich, so dass auch in dieser aber zug- und drucksteife Stege ( 12) mit an deren freien En- Hinsicht die Genauigkeit des Dehnungsgebers hoch ist. den angeordnete Befestigungsaugen ( 16) gebildet ist. Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus der 2. Elongation sensor according to claim 1, characterized-can occur; otherwise it is characterized by the fact that the introduction of force into the measuring spring (2) by arranging the strain gauges enables a complete two opposing flexible and torsionally soft, 15 temperature compensation, so that in this, too, webs (12) that are resistant to tension and compression the accuracy of the strain gauge is high in their free respect. the arranged fastening eyes (16) is formed. Further details and advantages result from the 3. Dehnungsgeber nach Anspruch 2, dadurch gekenn- nachstehenden, anhand zweier in der Zeichnung dargestellter zeichnet, dass die Stege ( 12) sich schneidenartig verjüngend Ausführungsbeispiele gegebenen Beschreibung, und es zeigen: ausgebildet sind und mit der Schneide an der Messfeder (2) 20 Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäs-parallel zur Achse befestigt sind. sen Dehnungsgeber, 3. Strain sensor according to claim 2, characterized in accordance with the following, using two shown in the drawing, that the webs (12) taper cutting-edge embodiments given description and show: are formed and with the cutting edge on the measuring spring (2) 20th Fig. 1 are a longitudinal section through a parallel to the axis according to the invention. strain gauges, 4. Dehnungsgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da- Fig. 2 eine Draufsicht auf einen erfmdungsgemässen Deh-durch gekennzeichnet, dass je zwei Dehnungsmessstreifen (8, nungsgeber und 4. Strain sensor according to one of claims 1 to 3, since FIG. 2 is a plan view of a strain according to the invention, characterized in that two strain gauges (8, strain sensor and 10) einander gegenüberliegend senkrecht zur Messrichtung Fig. 3 eine Anordnung von drei Dehnungsgebern zur und parallel zur Messrichtung vorgesehen sind. 25 Messung zweiachsiger Spannungs- und Verformungszu- 10) opposite each other perpendicular to the measuring direction Fig. 3 an arrangement of three strain gauges are provided for and parallel to the measuring direction. 25 Measurement of biaxial stress and deformation 5. Dehnungsgeber nach einem der Ansprüche 2 bis 4, da- stände. 5. Strain sensor according to one of claims 2 to 4, stands. durch gekennzeichnet, dass die Messfeder (2) und die Stege Der Dehnungsgeber besteht aus einer kreisringförmigen characterized in that the measuring spring (2) and the webs The strain gauge consists of an annular ( 12) einstückig hergestellt sind. Messfeder 2, die als sehr kurzer Zylinder ausgebildet ist und (12) are made in one piece. Measuring spring 2, which is designed as a very short cylinder and 6. Dehnungsgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da- auf deren Innenfläche 4, jeweils in Messrichtung zwei Deh-durch gekennzeichnet, dass der Innenraum der Messfeder (2) 30 nungsmessstreifen 10 und senkrecht zur Messrichtung zwei durch einen Stopfen (20) aus einem Material mit wesentlich Dehnungsmesstreifen 8 angeordnet sind. An der Aussenflä-niedrigerem Elastizitätsmodul als die Messfeder (2) verschlos- che 6 der Messfeder 2 sind in Messrichtung durch die Achse sen ist. der kreisringförmigen Messfeder 2 verlaufend zwei einander gegenüberliegende Stege 12 über ein schneidenartige Verjün- 35 gung 14 angebracht. Die Stege 12 sind biege- und torsionsweich, aber zug- und drucksteif ausgebildet, wobei die schnei- 6. Strain sensor according to one of claims 1 to 5, on the inner surface 4 thereof, each in the measuring direction, characterized by two strain gauges that the interior of the measuring spring (2) comprises 30 measuring strips 10 and perpendicular to the measuring direction two by a stopper (20) a material with substantially strain gauges 8 are arranged. On the outer surface, which has a lower modulus of elasticity than the measuring spring (2), 6 of the measuring spring 2 are locked in the measuring direction by the axis. of the circular measuring spring 2, two webs 12 lying opposite one another are attached via a cutting-like taper 14. The webs 12 are flexible in terms of bending and torsion, but are designed to be resistant to tension and compression, with the cutting