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Vorrichtung zum Messen von Kräften Die Erfindung bezieht sich auf
eine Vorrichtung zum Messen von Kräften mittels der durch die Kräfte hervorgerufenen
elastischen Verformungen eines federnden Bauteiles.
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An einer derartigen bekannten Vorrichtung werden die Kräfte über
Wellen, Bohrungen und Manschetten mit Lamellen oder mit einer dünnen Metallscheibe
in das Meßgerät eingeleitet. Es handelt sich dabei um eine Vierpunktehiegung, bei
der die zwei Krafteinleitungsstellen zwischen den zwei Stützstellen liegen.
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Wegen des großen Abstandes zwischen den zwei Stützstellen ist mindestens
eine Stiitzstelle verschiebhaar, so daß diese Vorrichtung keine große Meßgenauigkeit
hat.
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Eine andere bekannte Vorrichtung besitzt als federnden Teil ebene
Scheiben. Bei dieser Vorrichtung wird die Kraft kreisförmig eingeleitet und die
Scheibe kreisförmig gestützt. Die Deformation der Scheibe erfolgt rotationssymmetrisch
und hesteht im großen L!fld ganzen aus einer Drehung des Querschnittes, d. h. einer
Drehung in einer Ehene durch die Zentralachse der Scheibe. Um zu brauchbarell Ergebnissen
bei dieser Vorrichtung zu kommen, muß die Kraft möglichst parallel zur Zentralachse
der Scheibe wirken, da andernfalls erhebliche Messungsgenauigkeiten in Kauf genommen
werden müßten.
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Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. und sie l)esteht darin,
daß der federnde Teil eine kreisförmige oder ringförmige Scheibe darstellt. die
an mehreren ganz oder nahezu äquidistant über die Unterseite verteilten Punkten
unterstützt ist, welche auf gleichem und nahezu gleichem Abstand vom Mittelpunkt
der Scheibe liegen. und daß die Kraft an der Oberseite iiber dazwischenliegende
Punkte einleitbar ist. die etwa in der Mitte zwischen den Stützpunkten und die auf
untereinander gleichem oder nahe gleichem Abstand vom Mittelpunkt der Scheibe liegen.
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Bei der Erfindung liegt jeder Einleitungspunkt zwischen zwei Stützpunkten.
Falls die Punkte kreisförmig angeordnet sind, genügen in diesem Falle drei Einleitungspunkte
und drei Stützpunkte. Es können natürlich auch mehr Punkte vorgesehen sein. Bei
Anordnung von drei Punkten handelt es sich also un eine Dreipunktunterstützung,
die naturgemäß eine wesentlich höhere Meßgenauigkeit als bei den hekannen Vorrichtungen
ergibt. Kleine Ahweichungen in der Gleichheit der Radien und in der itquidistanz
der Radien lieeinßussen nicht das Meßergebllis. Auch braucht die auf die Scheibe
eingeleitete Kraft nicht genau senkrecht auf sie zu wirken, wenn die Kraft iil,er
eine Halbkugelform eingeleitet wird. Eine seitliche Verschiebung der Kraft auf der
Scheibe hat dabei keinen Einfluß auf die Momentensumme, ebenso wenig wie ein Biegemoment.
Dadurch ist die vor-
liegende Druckmeßvorriditung geeignet, auch solche Kräfte zu
messen, die zwischen zwei nicht genau parallelen Flächen auftreten. Es kami auch
zwischen zwei Flächen gemessen werden deren gegenseitige Stellung sich während der
Messung ändern.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Abstände zwischen
dem Mittelpunkt der federnden Scheibe und den Stützpunkten der Kräfte einerseits
und dem Mittelpunkt und den Einleitungspunkten der Kräfte andererseits gleich groß.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch
und heispielsweise dargestellt.
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Es zeigt Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine Meßdose gemäß
der Erfindung und Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1.
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Das Gehäuse 1 einer Druckmeßdose ist nach oben durch einen Deckel
2 al>geschlossen. Die zu messenden Kräfte werden auf einem halbkugelförmigen
Zwischenstück 3 abgestützt. Das halhkugelförmige Zwischenstück liegt mit seiner
ebenen Fläche auf einem Druckstück 4 auf. welches im Gehäuse 1 der Druckmeßdose
angeordnet ist und mit einem Bund in eine konzentisch in dem Deckel 2 angeordnete
Öffnung des Deckels hineinragt. Auf dem Druckstück 4 ist eine Membran 5 befestigt.
Diese Membran ist an ihrem äußeren TTmfang gehalten zwischen dem Deckel 2 und dem
Gehäuse 1. Sie verhindert das Eindringen von Feuchtigkeit in das Innere des Gehäuses.
Die Druckplatte 4 stützt sich auf einer ebenen Scheibe 6 über drei Kugeln 7 ab.
Die ebene Scheibe 6 stützt sich
ihrerseits wiederum über Kugeln
8 im Boden des Ge häuses 1 ab. Die Kugeln 7, 8 sind in Vertiefungen der Druckplatte
4 bzw. des Gehäuses 1 gelagert.
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Um unter allen Umständen das Innere des Gehäuses frei von Feuchtigkeit
zu halten, ist außer der Membran 5 ein Behälter 9 mit der Druckplatte 4 verbunden,
der mit einem feuchtigkeitsabsorbierenden Mittel gefüllt ist.
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Die ebene Platte 6 dient als federndes Element der Druckmeßdose.
Auf ihr sind nicht näher dargestellte Dehnungsmeßstreifen angebracht, die in einem
ebenfalls nicht dargestellten elektrischen Meßkreis als Widerstände eingeschaltet
sind. Die Anschlußleitungen des Meßkreises bzw. der Dehnungsmeßstreifen sind durch
einen Anschlußstutzen 10 des Gehäuses 1 der Meßdose hindurchgeführt.
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Die der Abstützung der zu messenden Kräfte auf der ebenen Platte
6 dienenden Kugeln 7 und die der Abstützung der ebenen Platte 6 im Gehäuse dienenden
Kugeln 8 haben in radialer Richtung der kreisringförmig ausgebildeten Scheibe 6
gleiche Abstände vom Scheibenmittelpunkt und liegen an den Ecken von gleichseitigen
Dreiecken, wobei die Ecken des von den Kugeln 7 gebildeten Dreieckes genau zwischen
den Ecken des von den Kugeln 8 gebildeten Dreieckes liegen, was Fig. 2 zeigt.
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PATENTANSPR0CHE: 1. Vorrichtung zum Messen von Kräften mittels der
durch die Kräfte hervorgerufenen elastischen Verformungen eines federnden Bauteiles,
dadurch gekennzeichnet, daß der federnde Bauteil eine kreisförmige oder ringförmige
Scheibe darstellt, die an mehreren, ganz oder nahezu äquidistant über die Unterseite
verteilten Punkten unterstützt ist, welche auf gleichem oder nahezu gleichem Abstand
vom Mittelpunkt der Scheibe liegen, und daß die Kraft an der Oberseite über dazwischenliegende
Punkte einleitbar ist, die etwa in der Mitte zwischen den Stützpunkten und die auf
untereinander gleichem oder nahezu gleichem Abstand vom Mittelpunkt der Scheibe
liegen.