DE2617987C2 - Meßvorrichtung mit Dehnungsmeßstreifen - Google Patents

Description

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mator gemäß einer ersten Ausführungsform, der mit drei Befestigungselementen auskommt, jedoch

F i g. 2 einen Schnitt gemäß II-II in F i g. 1 und zwei Verformungselemente 6 aufweist, die jeweils mit

F i g. 3 eine Draufsicht auf einen Dehnu-gstransfor- vier Dehnungsmeßstreifen 4 bestückt sind. Wie man errnator gemäß einer zweiten Ausführungsform. kennen kann, sind die Verformungseleinente 6 gleich-

Wie man in Fig. 1 erkennen kann, ist der Dehnungs- 5 achsig zueinander angeordnet An ihre äußeren Enden transformator s-förmig ausgebildet una besteht aus den greifen rechtwinklig je ein formsteifer Steg 12' an, wäh-Querstegen 14, die zur Befestigung des Dehnungstrans- rend ein weiterer Steg 13' rechtwinklig zwischen den formators am Maschinen- bzw. Bauteil 2 dienen und den beiden Verformungselementen 6 und entgegengesetzt dazu rechtwinklig angeordneten formsteifen Stegen 12, gerichtet zu den beiden anderen Stegen 12' angreift Die die an den Enden des Verformungselementes 6 angrei- 10 freien Enden der Stege 12' sind durch einen Quersteg fen. Dieser s-förmige Dehnungstransformator ist ein- 14' miteinander verbunden. Der Quersteg 14' weist die stückig aus einem geeigneten Material hergestellt, das Bohrungen 14'a für zwei Dehnschrauben auf, während möglichst die gleiche Wärmedehnung wie das Maschi- der Längssteg 13' an seinem Ende die Bohrung 13'a für nenteil bzw. Bauteil 2 aufweisen sollte. Das Verfor- eine Dehnschraube 8 aufweist Da diese Ausführungsmungselement 6 ist durch Ausfräsung der Ausnehmun- 15 form bezüglich ihrer Längsmittelebene biegesymmegen 6a gewonnen worden. Die Ausnehmungen 6a sind irisch ausgebildet ist, können hier keinerlei ungleichmäso bemessen, daß, in Richtung des Schnittes II-II gese- ßige Beanspruchungen auftreten, die das Meßergebnis hen, ein !-Querschnitt entsteht mit sehr schmalen Gur- verfälschen könnten. Aus diesem Grunde ist es auch ten und Stegen. Ferner sind die Abmessungen der Aus- möglich, die Meßsignale aller Dehnungsmeßstreifen 4 in nehmungen 6a so bemessen, daß sie im wesentlichen 20 einer Brückenschaltung zu verarbeiten, wodurch die den Abmessungen von zwei nebeneinander angeordne- Größe des Meßsignals verdoppelt wird, ten Dehnungsmeßstreifen 4 mit 45° -Gitter entsprechen. Die Querstege 14 sind mit Bohrungen 14a versehen, Stückliste durch die die Dehnschrauben 8 hindurchgreifen. Die Köpfe 8a der Dehnschrauben 8 stützen sich über die 25 Maschinen- bzw. Bauteil 2 Hülsen 10 in den Bohrungen 14a ab. Der Abstützpunkt Dehnungsmeßstreifen der Hülsen 10 liegt etwa in Höhe des Verformungsele- Verformungselement mentes 6 bzw. kann auch noch tiefer liegen, so daß auf Ausnehmungen 6a die Querstege 14 bei der Beanspruchung nur sehr gerin- Dehnschrauben ge Kippmomente wirken können. 30 Schraubenköpfe 8a

Durch die formsteife Ausbildung der Stege 12 und 14 Hülsen

gegenüber der Ausbildung des Verformungselementes formsteife Längsstege 12,12', 13' 6 mit dem gegenüber den Stegen 12,14 sehr viel gerin- Bohrung 13'a gerem Widerstandsmoment wird praktisch die gesamte, Querstege 14,14' durch die Abstandsänderung der Schrauben 8 hervorge- 35 Bohrungen 14a, 14'a

rufene Verformung des Dehnungstransformators auf

das Verformungselement 6 übertragen, wodurch ein Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

entsprechend großes Meßsignal erzeugt wird. Da die :

Meßrichtung der Dehnungsmeßstreifen in Richtung der Hauptspannungen liegt, die unter 45° zu den Haupt-Schubspannungen entstehen, wobei die Hauptspannungen aus der am Verformungselement auftretenden Querkraft resultieren, ist der Dehnungstransformator sehr unempfindlich gegen Längs- bzw. Querbiegungen des Verformungselementes bzw. gegen eine Verwindung des Dehnungstransformators aufgrund einer nicht ganz planen Oberfläche des Maschinenteils bzw. Bauteils 2.

Zu beachten ist ferner, daß der in F1 g. 1 dargestellte Dehnungstransformator insofern auch vereinfacht werden kann, als unter bestimmten Voraussetzungen auf die Querstege 14 entweder ganz verzichtet werden kann, so daß die Befestigung des Dehnungstransformators auf dem Maschinen- bzw. Bauteil 2 nur noch über zwei, durch die freien Enden der Längsstege 12 hindurchgreifende Dehnschrauben 8 erfolgt, falls durch andere geeignete Mittel eine Drehung der Längsstege 12 um die Befestigungspunkte verhindert werden kann. Andererseits kann bei genügend steifer Ausbildung der Längsstege 12 und der Querstege 14 die Befestigung des sförmigen Dehnungstransformators über nur zwei Dehnschrauben 8 erfolgen, wenn diese in der Mittellängsebene des Dehnungstransformators angeordnet sind. Diese beiden Möglichkeiten machen sich den Vorteil des erfindungsgemäßen Dehnungstransformators zunutze, der unempfindlich gegenüber Biegebeanspruchungen der einzelnen Elemente ist. In F i g. 3 ist ein Dehnungstransformator dargestellt,

Claims (5)

1 2 streifen ausgerüsteten Biegebalken, der an beiden En- Patentansprüche: den je einen formsteifen Steg aufweist, der an der Maschine oder Bauteil befestigt ist

1. Meßvorrichtung an einem Maschinen- oder Eine solche Meßvorrichtung ist z. B. aus der DE-OS Bauteil mit einem mit Dehnungsmeßstreifen ausge- 5 22 07 820 bekannt Dort ist die Meßzone für Biegedehrüsteten Biegebalken, der an beiden Enden je einen nungsmessungen optimiert, wobei der Federweg des formsteifen Steg aufweist der an dem Maschinen- Biegebalkens weitgehend den Übersetzungsfaktor, d. h. oder Bauteil befestigt ist gekennzeichnet das Verhältnis von Ausgangssignal der Meßstelle zu durch die Merkmale: Dehnungssignal am Meßobjekt bestimmt Bei dieser

10 Konstruktion können Verwindungen in der Meßzone

a) Die formsteifen Stege (12,14) liegen über Plan- leicht auftreten, da die Abgrifflänge durch mittels flächen an der Oberfläche des Maschinen- oder Schrauben am Meßobjekt angedrückte Setzstifte, deren Bauteiles (2) an und sind daran durch Befesti- Eindringtiefe unterschiedlich sein kann, bestimmt ist
gungselemente (8) gehalten, Weiterhin ist aus der DE-AS 16 98 108 eine nur mit

b) der Biegebalken weist als Verformungselement 15 Aufnehmern für Kraftmessungen versehene Kraftmeßan zwei einander gegenüberliegenden Seiten vorrichtung bekannt, die für Dehnungstransformatio-Ausnehmungen (6a) mii einem Umfang etwas nen nicht geeignet ist.

größer als der Umfang zweier nebeneinander Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Meßvorrich-

liegender Dehnungsmeßstreifen (4) und einer tung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie

derartigen Tiefe auf, daß ein im Verhältnis zur 20 für Schubdehnungsmessungen geeignet ist und dafür

Dicke des Biegebalkens sehr dünner Steg (6) optimiert werden kann. Es sollen trotz relativen großen

mit geringem Widerstandsmoment und mit par- Abstands der Befestigungselemente voneinander nur

allelen Oberflächen zum Maschinen- oder Bau- relativ geringe Kräfte von diesen Befestigungselemen-

teil (2) entsteht, ten aufgenommen werden. Verwindungen des Deh-

c) auf beiden Seiten des Steges (6) sind nebenein- 25 nungstransformators bzw. Quer- oder Längsbiegungen ander je zwei Dehnungsmeßstreifen (4) mit 45° der Verformungselemente sollen keine oder nur eine Gitter angebracht, wobei benachbarte Gitter geringe Auswirkung auf das Meßergebnis haben und im Winkel von 90° zueinander stehen. leich: kompensiert werden können. Die Verformung der

Befestigungsstege und die damit verbundene Verände-

2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- 30 rung der Biegelinie des Verformungselementes soll keikennzeichnet, daß am Biegebalken mit Abstand von- nerlei Auswirkungen auf das Meßergebnis haben und einander je zwei Ausnehmungen (6a) gleichachsig Temperaturunterschiede zwischen den Dehnungsmeßzueinander vorgesehen sind und an den äußeren En- streifen sollen nicht oder kaum auftreten können.

den des Biegebalkens und rechtwinklig zu ihm je ein Die zur Lösung der gestellten Aufgabe notwendigen formsteifer Steg (12') befestigt ist, und daß ein weite- 35 wesentlichen Merkmale der Erfindung sind im kennrer formsteifer Steg (13') rechtwinklig zu den Aus- zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannt. Die nehmungen (6a) und entgegengesetzt gerichtet zu Unteransprüche nennen Ausführungsarten der Erfinden beiden anderen formsteifen Stegen (12') zwi- dung.

sehen den beiden Ausnehmungen (6ä) befestigt ist, Die Vorteile der Erfindung liegen darin, daß die Mes-

wobei die Enden dieser drei Stege (12, 13') am Ma- 40 sung der Schubdehnung durch die Dehnungsmeßstrei-

schinen- oder Bauteil (2) befestigt sind. fen in Richtung in der Hauptspannungen ein Meßergeb-

3. Meßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- nis liefert, das vollkommen unabhängig ist vom Abstand durch gekennzeichnet daß mindestens an den Enden der Dehnungsmeßstreifen von der neutralen Faser des der Stege (12,12') quergerichtete, formsteife Befesti- Verformungselementes sowie von der Verformung der gungsstege (14,14') angeordnet sind, die jeweils mit 45 Verbindungsstege zwischen dem Verformungselement mindestens einem Befestigungselement (8) am Ma- und den Befestigungselementen auf dem Maschinenschinen- oder Bauteil befestigt sind. bzw. Bauteil. Da die Dehnungsmeßstreifen erfindungs-

4. Meßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, da- gemäß so angeordnet sind, daß sie nur durch die Schubdurchgekennzeichnet, daß die formsteifen Stege (12, dehnungen beansprucht werden, können etwaige auf-14) und der Biegebalken einstückig S-förmig ausge- 50 tretende Zug- oder Druckspannungen keinen Einfluß bildet sind und daß die Ausnehmungen (6a) durch auf das Meßergebnis haben. Insbesondere können, wie Ausfräsung derart gebildet sind, daß in Beanspru- schon erwähnt Biegungen oder Verwindungen des chungsrichtung ein !-Querschnitt besteht. Dehnungstransformators das Meßergebnis nicht beein-

5. Meß vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 flüssen. Das Verformungselement kann sehr dünn und bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die Befestigungs- 55 mit geringem Widerstandsmoment ausgebildet werden, elemente (8) Dehnschrauben sind, deren Köpfe (8a) so daß die auftretenden Kräfte gering bleiben. Da jesich auf je einem formsteifen Steg (13', 14, 14') mit- weils ein Paar Dehnungsmeßstreifen nebeneinander auf tels Hülsen (10) abstützen, und daß die Abstützung der Oberseite und der Unterseite des Verformungseleder Hülsen (10) auf jeden formsteifen Steg (13', 14, mentes angeordnet werden und hierbei den geringst-14') in Bohrungen (13'a, 14a, 14'a) abgesenkt ist und 60 möglichen Abstand voneinander haben, können auch höchstens etwa in Höhe des Steges (6) im Biegebai- praktisch keine Temperaturunterschiede zwischen den ken liegt. einzelnen Dehnungsmeßstreifen auftreten, so daß hierdurch keine Verfälschung des Meßergebnisses eintreten

kann.

65 In der Beschreibung sind zwei in der Zeichnung dargestellte beispielsweise Ausführungsformen erläutert

Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung an einem und es zeigt

Maschinen- oder Bauteil mit einem mit Dehnungsmeß- F i g. 1 eine Draufsicht auf einen Dehnungstransfor-