DE19960786A1

DE19960786A1 - Radialkraftaufnehmer

Info

Publication number: DE19960786A1
Application number: DE1999160786
Authority: DE
Inventors: Manfred Rettig; Hans-Guenter Koenig
Original assignee: Schenck Process GmbH
Current assignee: Schenck Process Europe GmbH
Priority date: 1999-12-16
Filing date: 1999-12-16
Publication date: 2001-06-21

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Radialkraftaufnehmer mit Krafteinleitungselementen (6, 21, 28, 50) und Kraftaufnahmeelementen (2, 15, 31, 45, 54), zwischen denen Verformungskörper mit daran applizierten Dehnungsmeßstreifen (10, 11, 13, 14, 62, 63, 64, 65) angeordnet sind. Dabei besteht der Verformungskörper aus einem Biegering (4, 16, 22, 28, 47, 52), der über ringförmige elastische Stege (5, 25, 30, 46, 48, 51, 53) mit ringförmigen Krafteinleitungselementen (6, 21, 28, 50) und Kraftaufnahmeelementen (2, 15, 31, 45, 54) verbunden ist. Der Biegering (4, 16, 22, 28, 47, 52) ist dabei in einer Ebene angeordnet, die längs oder parallel zur Hauptmeßrichtung (F¶y¶) ausgerichtet ist. Der Biegering (4, 16, 22, 28, 47, 52) ist über ringförmige Stege (5, 25, 30, 46, 48, 51, 53) so mit den Krafteinleitungselementen (6, 21, 28, 50) und Kraftaufnahmeelementen (2, 15, 31, 45, 54) verbunden, daß in den Biegering (4, 16, 22, 28, 47, 52) ein radialkraftabhängiges Biegemoment eingeleitet wird. Der Radialkraftaufnehmer ist scheibenförmig und rotationssymmetrisch aufgebaut oder wird durch zwei seitliche Meßkörper gebildet, die über eine Achse (39, 50) kraftschlüssig miteinander verbunden sind und eine zweipunktartige Radialkraftmessung ermöglichen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Radialkraftaufnehmer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Im industriellen und gewerblichen Bereich werden häufig größe re Lasten mit Kränen und über Rollen oder Räder transportiert, deren Gewicht ermittelt werden soll, das radial an den Rollen oder Achsen wirkt. Teilweise müssen auch vorgegebene radiale Spann- oder Zugkräfte an Umlaufrädern oder deren Achsen fest gestellt und nachgeregelt werden. In der Stahlindustrie werden beispielsweise Füllstände von Schmelzgutbehältern beim Ein- oder Umfüllen gewichtsmäßig überwacht, die auf Rollen, Rädern oder über Achsen gelagert sind. Dabei treten an den Achsen, Rädern oder Rollen die gelagerten Gewichtskräfte in radialer Richtung auf.

Aus der EP 0 288 985 A2 ist eine rotationssymmetrische Biegering-Wägezelle bekannt, die aus einem ringförmigen Kraft aufnahmeelement und einem zylindrischen Krafteinleitungsele ment besteht, wobei dazwischen ein ringförmiger mit Dehnungs meßstreifen applizierter Biegering angeordnet ist. Der Bie gering ist über zwei schmale ringförmige Stege einerseits mit dem Krafteinleitungselement und andererseits mit dem Kraftauf nahmeelement verbunden. Allerdings ist mit einer derartigen Wägezelle bzw. einem Kraftaufnehmer unmittelbar nur eine axial gerichtete Kraft bzw. Gewicht messbar.

Aus dem Kochsiek, Handbuch des Wägens, 2. Auflage, 1998, Seite 269 bis 273 sind allerdings Kranwaagen bekannt, bei de nen zwischen Kranrollen und einer hängenden Last Kraftumlei tungsvorrichtungen vorgesehen sind, zwischen denen eine oder mehrere axial messende Wägezellen so angeordnet sind, daß die radial an den Seilrollen auftretende Gewichtskraft axial in die Wägezellen eingeleitet wird. Derartige Kraftumleitungsvor richtungen, die die an den Achsen vorhandenen radialen Ge wichtskräfte axial in die Wägezellen einleiten, sind aller dings verhältnismäßig aufwendig in der Konstruktion und benö tigen zusätzlich nicht unerheblichen Umbauraum.

Aus dem Firmenprospekt "Direktwägetechnik" D4148, der Firma Schenck, Darmstadt, Ausgabe 1991, Seite 4 bis 6, sind in Bild 3 und 9 eine Wägenabe und ein Drehmeßlager bekannt, mit denen Radialkräfte an Achsen oder deren Lagerung direkt gemessen werden können. Dazu sind zwischen den Krafteinleitungs- und Kraftaufnahmeelementen verbindungsstegartige Verformungskörper vorgesehen, an denen direkt Dehnungsmeßstreifen appliziert sind und die die Gewichtsbelastung erfassen. Diese Radial kraftaufnehmer eignen sich aber nur für spezielle Anwendungs fälle und benötigen einen verhältnismäßig großen Umbauraum.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Radi alkraftaufnehmer zu schaffen, mit dem auf einfache Weise di rekt auftretende Radialkräfte an Achsen, Rollen, Rädern und dergleichen unmittelbar erfaßbar sind.

Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Aus führungsbeispiele sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß durch die Messung des radi alkraftabhängigen Biegemoments mittels eines in radialkraft richtung angeordneten Biegerings die Aufnehmer in Hauptmeß richtung sehr schmal bauend ausführbar sind, so daß sie platz sparend eingesetzt werden können. Insbesondere sind derartige Aufnehmer unmittelbar zwischen herkömmlichen Lagerelementen an Achsen, Wellen und Rädern einsetzbar, ohne daß große Konstruk tionsänderungen an diesen Geräteelementen vorgesehen werden müssen. Dabei sind insbesondere aufwendige Kraftein- und Kraftaufnahmevorrichtungen entbehrlich, da vorteilhafterweise durch die rotationssymmetrische Bauweise die Radialkraftauf nehmer direkt zwischen den Rundachsen, Wellen, Lagern und Rä dern bzw. deren Lagerelementen platzsparend einbaubar sind.

Die Erfindung besitzt auch den Vorteil, daß durch das rota tionssymmetrische Biegeringprinzip hochgenaue Radialkraftauf nehmer realisierbar sind, da deren Meßgenauigkeit durch die Anordnung mehrerer parallel verlaufender Biegeringe, die über gelenkige Stege miteinander verbunden sind, die Meßgenauigkeit um ein Vielfaches erhöht werden kann.

Bei einer besonderen Ausführungsart der Erfindung, bei der mindestens zwei Radialkraftaufnehmer kraftschlüssig mitein ander verbunden sind oder über eine gemeinsame Achse belastet werden, ist vorteilhafterweise eine momentenbehaftete Lastein leitung möglich, ohne daß ein bestimmter, axial zwischen den Aufnehmern vorgegebener Lasteinleitungsort eingehalten werden müßte. Da bei dieser Form die Kraftaufnehmerteile vorteilhaf terweise spiegelbildlich angeordnet werden, wirken Axialkräfte bzw. in der Achse auftretende Biegemomente nicht meßwertver fälschend, weil sich diese durch die gegenläufigen Biegemomen te aufheben. Vorteilhafterweise können bei einer derartigen Anordnung der einzelnen Radialkraftaufnehmer die Dehnungsmeß streifen auch so verschaltet werden, daß die Axialkräfte ein zeln erfaßbar sind und rechnerisch berücksichtigt werden kön nen.

Bei einer weiteren besonderen Ausführungsart, bei der an jeden Biegering mindestens vier um 90° versetzte Dehnungsmeßstreifen vorgesehen sind, können auch die einzelnen Radialkraftkompo nenten ermittelt werden, wenn die Radialkraft nicht genau in Hauptmeßrichtung verläuft.

Bei einer zusätzlichen Ausführungsart, bei der mindestens zwei Meßkörper in einer Meßachse integriert sind, können sehr dünne Meßachsen realisiert werden, die auf einfache Weise gegenüber herkömmlichen Achsen austauschbar sind. Damit können vorteil hafterweise auch langgestreckte Meßachsen realisiert werden, mit denen sehr breite Lasten direkt ermittelbar sind.

Bei einer weiteren besonderen Ausführungsart kann die Nenn belastbarkeit vorteilhafterweise dadurch vervielfacht werden, daß mehrere scheibenförmige Radialkraftaufnehmer kraftschlüs sig miteinander verbunden sind.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen flachen scheibenförmigen Radialkraftauf nehmer in Seitenansicht;

Fig. 2 einen flachen scheibenförmigen Radialkraftauf nehmer in Draufsicht;

Fig. 3 einen Radialkraftaufnehmer zur momentenbehafte ten Kraftmessung;

Fig. 4 einen scheibenförmigen Radialkraftaufnehmer;

Fig. 5 eine Anordnung zweier Radialkraftaufnehmer an einer Belastungsachse und

Fig. 6 eine Radialkraftmeßwelle.

In Fig. 1 der Zeichnung ist ein Schnittbild eines flachen Ra dialkraftaufnehmers in Seitenansicht dargestellt, der rota tionssymmetrisch aufgebaut und scheibenförmig ausgebildet ist. Dabei besteht der Radialkraftaufnehmer aus einem Krafteinlei tungselement 6, einem Kraftaufnahmeelement 2 und einem dazwi schen angeordneten Biegering 4 als Verformungskörper, der über zwei axial versetzte Stege 1, 5 mit dem ringförmigen Krafteinleitungs- 6 und Kraftaufnahmeelement 2 verbunden ist.

Der Radialkraftaufnehmer ist mit seinem äußeren Kraftaufnahme ring 2 in einer runden Bohrung eines kraftaufnehmenden Geräte- oder Gehäuseteils 3 gelagert. Dabei ist der Kraftaufnahmering 2 kraftschlüssig mit dem Geräte- oder Gehäuseteil 3 verbunden. Der rotationssymmetrische Radialkraftaufnehmer ist wie eine flache Scheibe aufgebaut, bei dem sowohl die Kraftaufnahme elemente 2, die Krafteinleitungselemente 6, der Biegering 4 als auch die elastischen Stege 1, 5 ringförmig ausgebildet und konzentrisch um eine Mittelachse 7 angeordnet sind. Dies ist im einzelnen aus Fig. 2 der Zeichnung näher ersichtlich, die die Draufsicht des Aufnehmers nach Fig. 1 darstellt. Der Kraft aufnahmering 2 wird über einen innenliegenden elastischen ersten Steg 1 mit dem äußeren Umfang des Biegerings 4 verbun den. An seinem inneren Umfang ist der Biegering 4 mit einem zweiten Steg 5 mit dem äußeren Umfang des Krafteinleitungs rings 6 elastisch verbunden. Dabei sind beide Stege 1, 5 in axialer Richtung des flachen Radialkraftaufnehmers versetzt angeordnet. Die Stege 1, 5 sind dabei durch gegengerichtete axiale Ringnuten 8, 9 gebildet, durch die der Biegering 4 ge lenkig mit dem Krafteinleitungs- 6 und Kraftausleitungsring 2 verbunden ist.

Wird nun der innere Krafteinleitungsring 6 durch eine Kraft in radialer Richtung F_y belastet, so wird durch die versetzten Stege 1, 5 ein radialkraftabhängiges Biegemoment in den Bie gering 4 eingeleitet. Dadurch wird eine Verwölbung des Bie gerings 4 in der Ebene der Radialkraft erzeugt, und damit ent steht eine gegengerichtete Durchmesseränderung der axialen Biegeringflächen. Hierdurch wird eine Stauch- und Dehnzone realisiert, die mit mindestens jeweils einem Dehnungsmeßstrei fen 10, 11 appliziert ist. So ist in Radialkraftrichtung sym metrisch zu einer Mittellinie 12 jeweils ein oberer Dehnungs meßstreifen 11 und mindestens ein unterer Dehnungsmeßstreifen 12 auf dem Biegering 4 vorgesehen. Bei entsprechender Ver schaltung der Dehnungsmeßstreifen 10, 11 zu einer Wheatstone'schen Halbbrückenschaltung entsteht somit ein Si gnal, das den eingeleiteten Radialkräften proportional ist. Vorteilhafterweise kann der Radialkraftaufnehmer noch mit zwei weiteren Dehnungsmeßstreifen als Doppeldehnungsmeßstreifen appliziert werden, die symmetrisch zur Mittelachse 12 mit den anderen beiden Dehnungsmeßstreifen 10, 11 angeordnet sind. Hiermit ist jeder Radialkraftaufnehmer als Vollbrücke schalt bar, durch die sich die Radialkraftsignale in Hauptmeßrichtung F_y addieren lassen und sich das Meßsignal erhöht.

Der Radialkraftaufnehmer kann aber auch noch mit zwei weiteren Dehnungsmeßstreifen 13, 14 appliziert sein, die jeweils 90° gegenüber den anderen beiden Dehnungsmeßstreifen 10, 11 ver setzt sind. Die beiden quer zur Mittellinie 12 angeordneten Dehnungsmeßstreifen 13, 14 werden dann als eigenständige Halb brücke geschaltet, so daß damit die quer zur eigentlichen Ra dialkraftrichtung verlaufende Kraftkomponente F_x erfaßbar ist. Mit zwei derartigen Halbbrücken sind dann die beiden möglichen Radialkraftkomponenten in gleicher Ebene erfaßbar, wenn die Radialkraftrichtung nicht mit der Hauptmeßrichtung F_y überein stimmt. Durch rechnerische Verknüpfung der beiden Radialkraft komponenten F_y, F_x kann daraus die resultierende Radialkraft ermittelt werden.

Bei dem Radialkraftaufnehmer nach Fig. 1 und 2 sind die beiden Stege 1, 5 quer oder orthogonal zur Mittelachse 7 angeordnet und als elastische Gelenke ausgebildet, durch die die Radial kraft von dem Krafteinleitungsring 6 über den Biegering 4 in den Kraftaufnahmering 2 übertragen wird. Die Stege 1, 5 sind dabei durch gegeneinander gerichtete axiale Ringnuten 8, 9 zwischen dem Krafteinleitungsring 6 und dem Biegering 4, als auch zwischen dem Kraftaufnahmering 2 und dem Biegering 4 ge bildet. Dabei befindet sich der erste Steg 1 in axialer Höhe etwa auf einer Fläche, die die axiale Länge des Aufnehmers etwa halbiert. Der zweite Steg 5 zwischen dem Kraftaufnahme ring 2 und dem Biegering 4 ist gegenüber dem ersten Steg 1 axial versetzt und befindet sich etwa auf einer Fläche, die die axiale Länge des Aufnehmers viertelt. Über die axiale Lage der Ringstege 1, 5 und die Steifigkeit des Torsionsringes 4 ist die Empfindlichkeit des Aufnehmers einstellbar. Damit läßt sich bei gleichen äußeren Abmessungen ein breites Nennlast spektrum abdecken. Aufgrund der konstruktiven Anforderungen des Aufnehmers oder dessen Einbausituation können die Stege 1, 5 auch an anderen axialen Ebenen vorgesehen werden. Dabei muß bei der vorgegebenen Ausführung des Aufnehmers zwischen den beiden Stegen 1, 5 jedoch ein axialer Abstand eingehalten wer den, damit bei einer Radialkraftbelastung im Biegering 4 ein Kippmoment und damit ein Biegemoment erzeugt wird.

Soweit in den Aufnehmer eine momentenfreie Axialkraft einge leitet wird, so führt das im Biegering zu einer Verwölbung in der Ebene der Radialkraft und damit zu einer gleichgerichteten Durchmesseränderung der applizierten Ringfläche. Die Radial kraft wird meist mittels einer Rundachse oder Welle in den Krafteinleitungsring 6 eingeleitet, die in der Bohrung des Krafteinleitungsrings anzuordnen ist.

In Fig. 3 der Zeichnung ist ein zweiteiliger Radialkraftauf nehmer dargestellt, der aus zwei spiegelbildlichen Aufnehmern 17, 20 entsprechend der Fig. 1 bzw. Fig. 2 besteht, die an den Berührungsflächen 23 kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Diese Ausführung des Radialkraftaufnehmers ist vorteil haft, soweit die Radialkraft nicht momentenfrei einleitbar ist. Beide Aufnehmerscheiben 17, 20 sind identisch ausgebildet und zur Abdichtung und kraftschlüssigen Verbindung miteinander verschweißt, verschraubt, verklebt oder auf andere Weise fest verbunden. Dadurch entsteht ein Radialkraftaufnehmer mit einem verbreiterten Kraftaufnahmering 15 und einem verbreiterten Krafteinleitungsring 21 sowie zwei Biegeringen 16, 22, die mit jeweils zwei Ringstegen an den Kraftein- 21 und -auslei tungsringen 15 befestigt sind. Durch die spiegelbildliche An ordnung der beiden Meßkörper des Aufnehmers sind die Biegerin ge 16, 22 mit ihren applizierten Ringflächen 18, 19 in der Ebene der Berührungsflächen 23 gegenüberliegend angeordnet. Bei einer Radialkrafteinleitung mit einem Radialkraftmoment bewirkt dies eine gegenläufige Biegung der spiegelbildlich angeordneten Biegeringe 16, 22, so daß bei entsprechender Ver schaltung der Dehnungsmeßstreifen die Signalanteile der einge leiteten Radialkraftmomente sich aufheben, während nur der Radialkraftanteil in Hauptmeßrichtung F_y in Erscheinung tritt.

Bei längeren Krafteinleitungsachsen können auch mehr als nur zweiteilige Radialkraftaufnehmer zu einem vielteiligen Radial kraftaufnehmer verbunden werden. Hierdurch kann auf vorteil hafte Weise auch die Nennbelastbarkeit vervielfacht werden, ohne daß die Meßgenauigkeit leidet und die Innen- und Außen durchmesser erhöht oder verändert werden müssen. Insbesondere kann durch eine Erhöhung der Anzahl der applizierten Biegerin ge 16, 22 auch die Meßgenauigkeit bei gleicher Nennbelastung verbessert werden.

In Fig. 4 der Zeichnung ist ein Radialkraftaufnehmer darge stellt, durch den ein sehr großes Verhältnis von Innendurch messer d und Außendurchmesser D realisierbar ist. Dies ist immer dann vorteilhaft, wenn die Einbausituation im Verhältnis zur Belastungsachse nur verhältnismäßig kleine Außendurchmes ser D zuläßt. Dabei ist der Radialkraftaufnehmer auch schei benförmig und rotationssymmetrisch ausgebildet, der einen Kraftaufnahmering 31 enthält, der in einem kraftaufnehmenden Geräteteil 24 kraftschlüssig befestigt ist. In axialer Rich tung seitlich neben dem Kraftaufnahmering 31 ist ein erster Ringsteg 25 angeordnet, der den dazu seitlichen Biegering 26 mit dem Kraftaufnahmering 31 gelenkig verbindet. Dazu ist der erste Ringsteg 25 durch zwei radial gegenüberliegende Ringnu ten gebildet, die auf einer axialen Ebene liegen.

Der Biegering 26 ist etwa rechteckig ausgebildet und besitzt geringfügig kleinere Innen- und Außendurchmesser als der Kraftaufnahmering 31. An der der ersten Ringstegseite gegen überliegenden Stirnfläche 27 des Biegerings 26 sind die Deh nungsmeßstreifen entsprechend der Ausführung nach Fig. 1 bzw. Fig. 2 appliziert und zu einer Brückenschaltung verschaltbar. Radial innenliegend zum Biegering 26 ist ein Krafteinleitungs ring 28 vorgesehen, der über einen zweiten Ringsteg 30 mit dem Biegering 26 verbunden ist. Dabei wird der zweite Ringsteg 30 durch zwei axial gegenüberliegende Ringnuten gebildet, die den gleichen radialen Abstand zu einer Mittelachse 29 aufweisen. Die Ausführungsvariante nach Fig. 4 der Zeichnung weist einen ersten Ringsteg 25 auf, der in axialer Richtung verläuft und axial vom zweiten Ringsteg 30 beabstandet ist. Der zweite Ringsteg 30 ist quer zur Mittelachse 29 bzw. zum ersten Ring steg 25 ausgerichtet und besitzt einen geringeren radialen Abstand zur Mittelachse 29 als der erste Ringsteg 25. Durch die Radialkraftbelastung des Krafteinleitungsrings 28 wird ein Kippmoment bzw. ein Biegemoment in den Biegering 26 eingelei tet, so daß dadurch eine Verwölbung in der Ebene der Radial kraft bewirkt wird, die dieser proportional ist.

In Fig. 5 der Zeichnung ist ein Einbaubeispiel einer Radial kraftmessung mit Zweipunktlagerung mittels einer Belastungs achse 39 dargestellt, wobei die Radialkraft durch zwei Radial kraftaufnehmer 33, 37 entsprechend der Fig. 4 ermittelt wird. Die beiden Radialkraftaufnehmer 33, 37 sind dabei in vorgege benem axialen Abstand spiegelbildlich zueinander auf der Bela stungsachse 39 angeordnet. Dabei ist die Belastungsachse 39 kraftschlüssig mit den beiden Krafteinleitungsringen 32, 38 der beiden Radialkraftaufnehmer 33, 37 verbunden. Die beiden Kraftaufnahmeringe sind in einem vorgesehenen axialen Abstand an kraftaufnehmenden Geräteteilen 34, 36 befestigt und stellen die beiden Auflagerpunkte der scheibenförmigen Aufnehmer 33, 37 dar. Durch eine derartige Einbauanordnung wird eine soge nannte Radialmeßachse gebildet, mit der eine auf die Achse 39 wirkende Kraft F_y ermittelbar ist. Derartige Radialkraftmeß achsen sind vorteilhaft für gewichtskraftbelastete Radachsen, Verbindungsbolzen von Krananlagen oder auf Rollen, Rädern und dergleichen gelagerten befüllbaren Behältnisse einsetzbar.

Durch die zwei an der Belastungsachse 39 vorgesehenen Radial kraftaufnehmer 33, 37 wird eine Radialkraftmeßachse gebildet, bei der es vorteilhafterweise nicht auf den Ort der axialen Krafteinleitung ankommt, da die Summe der Belastung in den beiden Radialkraftaufnehmern 33, 37 die resultierende Radial kraft darstellt. Die Funktion einer derartigen Einbausituation entspricht der Funktion des zweiteiligen Radialkraftaufnehmers nach Fig. 3 der Zeichnung. Allerdings eignet sich die Einbau situation nach Fig. 5 der Zeichnung auch für verhältnismäßig lange radialkraftbelastete Achsen, da hierdurch die auftreten den Momente klein gehalten werden können und sich durch die spiegelbildliche Aufnehmeranordnung 33, 37 die Momente gegen einander aufheben. Bei den beiden Aufnehmern 33, 37 ist zu sätzlich eine Überlastsicherung vorgesehen, indem der Innen durchmesser des Kraftaufnehmerrings um einen vorgegebenen Überlastspalt 35 größer dimensioniert wird als der Innendurch messer des Krafteinleitungsrings 38.

In Fig. 6 der Zeichnung ist im Prinzip ein zweiteiliger Radi alkraftaufnehmer entsprechend Fig. 3 dargestellt, der als ein teilige Radialkraftmeßachse 40 ausgebildet ist. Dabei besteht die Meßachse 40 im wesentlichen aus einem Radialkraftaufnehmer mit zwei Biegeringen 47, 52, zwischen denen als Krafteinlei tungselement eine Belastungsachse 50 vorgesehen ist. Die Meß achse 40 ist aus einem einteiligen Rohr oder zylindrischem Vollmaterial herausgearbeitet. Die gesamte Meßachse 40 besitzt etwa durchgehend den gleichen Außendurchmesser, kann aber we gen konstruktiver Vorgaben auch Bereiche unterschiedlicher Außendurchmesser aufweisen. Die Meßachse 40 besteht aus zwei seitlich angeordneten Meßkörpern, die wie ein separater Radi alkraftaufnehmer ausgebildet sind. Die Meßkörper sind gegen über einer radialen Mittelfläche 49 spiegelbildlich angeord net, und identisch ausgebildet. Jeder Meßkörper wird durch eine axiale Bohrung 60 gebildet, die am äußeren Randbereich durch ein ringförmiges Kraftaufnahmeelement 45 begrenzt wird. Jeder Kraftaufnahmering 45 ist in einem kraftaufnehmenden Ge räteteil 44, 55 gelagert.

In axialer Richtung wird jeder Kraftaufnahmering 45, 54 durch eine innenliegende radiale Nut 57, 61 begrenzt, die einen dün nen ringförmigen Steg 46, 53 zwischen dem Kraftaufnahmering 45, 54 und dem Biegering 47, 52 bildet. Der Biegering 47, 52 ist durch eine weitere, in axialem Abstand angeordnete zweite radiale Nut 58, 59 aus dem Grundkörper herausgearbeitet. Gleichzeitig bildet die zweite Nut 58, 59 einen zweiten ring förmigen Steg 48, 51 zwischen dem Biegering 47, 52 und dem Krafteinleitungselement 50 zwischen den beiden Meßkörpern. Der Biegering 47, 52 jeder Seite besitzt eine etwa rechteckige Querschnittsfläche und ist auf seiner außenliegenden Stirnsei te mit vier Dehnungsmeßstreifen 62, 63, 64, 65 bestückt, die jeweils um einen Versatzwinkel von 90° angeordnet sind. Zur Radialkraftmessung würden allerdings auch jeweils zwei in Hauptmeßrichtung F_y angeordnete Dehnungsmeßstreifen 62, 63 aus reichen. Bei entsprechender Verschaltung kann durch die vier Dehnungsmeßstreifen 62, 63, 64, 65 die Radialkraft auch in ihren Komponenten erfaßt werden.

Symmetrisch zur radialen Mittelfläche 49 ist das Krafteinlei tungselement 50 vorgesehen, das beide Meßkörper kraftschlüssig miteinander verbindet. Da die Meßachse 40 eine durchgehende Bohrung 41 enthält, ist auch das Krafteinleitungselement 50 ringförmig ausgebildet, kann aber auch als Vollmaterial vor gesehen sein. Die Oberfläche des Krafteinleitungselementes 50 ist zylinderförmig ausgebildet. Dabei verläuft die Kraftein leitung F_y in Richtung einer radialen Mittelfläche 49 oder par allel zu dieser radialen Mittelfläche. Diese Zylinderfläche kann zur Aufhängung einer Seilzugrolle oder zur Abstützung von belasteten Halteringen, Rollen oder Rädern dienen. Die Zylin derfläche kann in axialer Richtung verhältnismäßig lang ausge bildet sein und direkt zur Aufnahme von Papier-, Stahlblech- oder Drahtrollen verwandt werden, deren radial wirkende Ge wichtskraft ermittelt werden soll. Der als Meßachse 40 ausge bildete Radialkraftaufnehmer ist rotationssymmetrisch ausge bildet, kann aber auch an den Kraftein- und -aufnahmeelementen abgeflacht, quadratisch oder rechteckig sein oder davon abge wandelte Querschnittsformen aufweisen.

Zum Schutz der meßaktiven Teile, insbesondere vor Feuchtig keit, mechanischer Beschädigung oder ähnlicher Beeinträchti gung sind die beiden außenliegenden Bohrungsabschnitte mit Abdeckscheiben 42, 56 versehen, die mit den Kraftaufnahmerin gen 45, 54 luftdicht verschraubt, verklebt oder verschweißt werden können. Zur Durchführung der Anschlußkabel oder An schlußdrähte ist allerdings mindestens eine kleine axiale Boh rung vorgesehen, die leicht mit Vergußmasse oder mit einer dichten Kabelverschraubung verschlossen werden kann. Derartige axiale Innenbohrungen können aber auch zur Lagerung von kraft aufnehmenden Geräteteilen genutzt werden, soweit dies aus kon struktiven Gründen vorteilhaft ist. Derartige Abdeckscheiben 42, 56 können aber auch dazu verwandt werden, mehrere gleich artige Meßachsen 40 kraftschlüssig zu koppeln, indem diese als Verbindungselemente dienen. Darüber hinaus wirken die Abdeck scheiben 42, 56 stabilisierend auf den Kraftaufnahmering 45, 54, so daß weniger Störkräfte das Meßergebnis verfälschen kön nen.

Die Meßachse 40 als Radialkraftaufnehmer kann in axialer Rich tung auch über mehr als einen Biegering 47, 52 in jedem Meß körper verfügen. So können axial auch mehrere Biegeringe par allel nebeneinander angeordnet werden, die über Stege mitein ander verbunden sind. Weiterhin sind auch Ausführungsvarianten realisierbar, bei denen zwischen dem Kraftaufnahmeelement und dem Krafteinleitungselement separate Kraftübertragungsglieder vorgesehen sind, über die mehrere parallel nebeneinander an geordnete Biegeringe mit den Kraftausleitungs- und -einlei tungselementen kraftschlüssig gekoppelt werden. Die zwischen den Biegeringen und/oder den Kraftaufnahme- und -einleitungs elementen angeordneten Stege müssen nicht als Vollringe ausge bildet sein, sondern können auch symmetrisch verteilte Aus sparungen aufweisen, um eine gelenkigere Kraftkopplung zu er möglichen.

Claims

1. Radialkraftaufnehmer mit Krafteinleitungselementen und Kraftaufnahmeelementen, zwischen denen Verformungskörper mit daran applizierten Dehnungsmeßstreifen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Biege ring (4, 16, 22, 28, 47, 52) als Verformungskörper vor gesehen ist, der so über ringförmige Stege (5, 25, 30, 46, 48, 51, 53) mit den Krafteinleitungs- (6, 21, 28, 50) und den Kraftaufnahmeelementen (2, 15, 31, 45, 54) ver bunden ist, daß in den Biegering (4, 16, 22, 28, 47, 52) ein radialkraftabhängiges Biegemoment eingeleitet wird, wobei der Biegering (4, 16, 22, 28, 47, 52) in einer Ebene angeordnet ist, die in Hauptmeßrichtung (F_y) oder parallel zur Hauptmeßrichtung (F_y) verläuft.

2. Radialkraftaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Aufnehmer rotationssymmetrisch ausge bildet ist und mindestens einen oder mehrere Meßkörper enthält.

3. Radialkraftaufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Meßkörper aus mindestens einem Bie gering (4, 16, 22, 28, 47, 52) besteht, der über ringför mige Stege (5, 25, 30, 46, 48, 51, 53) mit den Krafteinleitungs- (6, 21, 28, 50) und Kraftaufnahmeele menten (2, 15, 31, 45, 54) und/oder weiteren Meßkörpern verbunden ist.

4. Radialkraftaufnehmer nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftaufnahme elemente (2, 15, 31, 45, 54) und/oder die Krafteinlei tungselemente (6, 21, 28, 50) ringförmig und/oder als Vollprofil mit rundem und/oder eckigem Querschnitt bzw. Profil ausgebildet sind.

5. Radialkraftaufnehmer nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegeringe (4, 16, 22, 28, 47, 52) über schmale, ringförmige, elastische Stege (5, 25, 30, 45, 48, 51, 53) mit den Krafteinlei tungselementen (6, 21, 28, 50), Kraftaufnahmeelementen (2, 15, 31, 45, 54) oder miteinander verbunden sind.

6. Radialkraftaufnehmer nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (5, 25, 30, 46, 48, 51, 53) durch ringförmige Nuten (8, 9, 57, 58, 59, 61) zwischen den Kraftaufnahmeelementen (2, 15, 31, 45, 54) und dem Biegering (4, 16, 22, 28, 47, 52) und den Krafteinleitungselementen (6, 21, 28, 50) und dem Biegering (4, 16, 22, 28, 47, 52) und/oder zwischen den Biegeringen (4, 16, 22, 28, 47, 52) und/oder den mit den Kraftaufnahmeelementen (2, 15, 31, 45, 54) und den Kraft einleitungselementen (6, 21, 28, 50) verbundenen Zwisch enteilen gebildet werden.

7. Radialkraftaufnehmer nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnuten (8, 9, 52, 58, 59, 61) symmetrisch zu einer Mittelachse (7, 29) in axialer Richtung und/oder radialer Richtung einseitig und/oder gegeneinander gerichtet vorgesehen sind.

8. Radialkraftaufnehmer nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ringstegen (5, 25, 30, 46, 48, 51, 53) Aussparungen vorgesehen sind, die rotationssymmetrisch auf dem Umfang verteilt sind.

9. Radialkraftaufnehmer nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftein leitungselemente (5, 21, 28, 50) und die Kraftaufnahmee lemente (2, 15, 31, 45, 54) gegeneinander axial und/oder radial versetzt und/oder konzentrisch umeinander angeord net sind.

10. Radialkraftaufnehmer nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringstege (5, 25, 30, 46, 48, 51, 53) jedes Meßkörpers axial und/oder radial gegeneinander so versetzt angeordnet sind, daß ein radialkraftabhängiges Biegemoment in den Biegeringen (4, 16, 22, 28, 47, 52) erzeugt wird.

11. Radialkraftaufnehmer nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnehmer so ausgebildet ist, daß mehrere gleichartige und/oder ver schiedenartige Aufnehmer axial kraftschlüssig miteinander verbunden sind, wobei diese spiegelbildlich und/oder gleichsinnig zueinander angeordnet sind.

12. Radialkraftaufnehmer nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegeringe (4, 16, 22, 28, 47, 52) mit mindestens zwei in Hauptmeßrich tung (F_y) und/oder quer dazu angeordneter Dehnungsmeß streifen (10, 11, 13, 14, 62, 63, 64, 65) bestückt sind, wobei diese auf mindestens einer Stirnfläche der Biege ringe (4, 16, 22, 28, 47, 52) vorgesehen sind, die längs oder parallel zur Meßrichtung (F_y) ausgerichtet ist.

13. Radialkraftaufnehmer nach Anspruch 12, dadurch gekenn zeichnet, daß die Biegeringe (4, 16, 22, 28, 47, 52) mit mindestens zwei in Hauptmeßrichtung (F_y) angeordneten Deh nungsmeßstreifen (10, 11, 62, 63) bestückt sind, die als Halb- oder Vollbrücke schaltbar sind.

14. Radialkraftaufnehmer nach Anspruch 12, dadurch gekenn zeichnet, daß die Biegeringe (4, 16, 22, 28, 47, 52) mit mindestens zwei in Hauptmeßrichtung (F_y) und mindestens zwei quer bzw. um 90° versetzt (F_x) angeordnete Dehnungs meßstreifen (10, 11, 13, 14, 62, 63, 64, 65) bestückt sind, wobei die Dehnungsmeßstreifen jeder Richtung (F_y, F_x) als Halb- oder Vollbrücke schaltbar sind.

15. Radialkraftaufnehmer nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnehmer aus mindestens zwei Meßkörpern besteht, die durch eine Achse (39, 50) kraftschlüssig miteinander oder ihre Kraftein leitungselemente (6, 21, 28, 50) und/oder ihre Kraftauf nahmeelemente (2, 15, 31, 45, 54) miteinander verbunden sind.

16. Radialkraftaufnehmer nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnehmer als Radialkraftmeßachse (40) ausgebildet ist, die mindestens zwei Meßkörper enthält, die in einer Achse (50) inte griert sind.

17. Radialkraftaufnehmer nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialkraftmeß achse (40) aus einem Rohr oder einem Vollkörper ausge arbeitet ist.

18. Radialkraftaufnehmer nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialkraftmeßachse (40) über zwei außenliegende Kraftaufnahmeelemente (45, 54) und ein um eine Mittfläche (49) angeordnetes Krafteinleitungs element (50) verfügt, wobei zwischen dem Kraftein leitungselement (50) und den Kraftaufnahmeelementen (45, 54) jeweils mindestens ein Meßkörper angeordnet ist.

19. Radialkraftaufnehmer nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßachse (40) mindestens zwei zentrale gegeneinander gerichtete seitli che Bohrungen (60) enthält, durch die ringförmige Kraft aufnahmeelemente (45, 54) gebildet werden.

20. Radialkraftaufnehmer nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßachse (40) rotationssymmetrisch und spiegelbildlich um eine radiale Mittelfläche (49) angeordnet ist, wobei beide um die Mit telfläche (49) angeordneten Abschnitte gleich ausgebildet sind.

21. Radialkraftaufnehmer nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßachse (40) einen runden Querschnitt besitzt, der über seine axiale Länge weitgehend den gleichen Außendurchmesser aufweist.

22. Radialkraftaufnehmer nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftein leitungselemente (6, 21, 28, 50) und/oder Kraftaufnahmee lemente (2, 15, 31, 45, 54) ringförmig oder ein Vollpro fil aufweisen und über runde und/oder eckige Quer schnittsprofile verfügen.

23. Radialkraftaufnehmer nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Boh rungen (60) oder Bohröffnungen mit Abschlußscheiben (42, 56) verschraubt, verschweißt, verklebt oder durch andere Befestigungsmittel abgedichtet sind.