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Kraftmeßeinrichtung
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Die Erfindung betrifft eine Kraftmeßeinrichtung mit zwei gegeneinander
beweglichen Teilen, von denen einer ein Grundkörper ist, der mit einem frei abragenden
Biegeelement versehen ist, an welchem Dehnmeßstreifen angebracht sind und von denen
der andere Teil ein Kraftübertragungsglied ist, welches durch eine zentrale Bohrung
im Grundkörper hindurch an dem Biegeelement angreift sowie mit einer Überlastsicherung
zur Begrenzung der Wege des Kraftübertragungsgliedes gegenüber dem Grundkörper,
wobei als Uberlastsicherung mindestens ein Paßstift vorgesehen ist, der an einem
der beiden gegeneinander beweglichen Teile fest angeordnet und in das andere Teil
mit Spiel eingreift nach Patent .. .. ... (Patentanmeldung P 31 48 670.3).
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Durch das Hauptpatent ist es bekannt geworden, bei Kraftmeßeinrichtungen
mit zwei gegeneinander beweglichen Teilen als Überlastsicherung Paßstifte einzusetzen.
Die Vorteile dieser Ausgestaltung liegen insbesondere darin, daß dadurch gewindefreie
Überlastsicherungen geschaffen werden, mit denen sich die zulässigen Wege der beiden
gegeneinander bewegten Teile sehr genau beherrschen lassen. Außerdem treten bei
einer ölkapselung der Kraftmeßeinrichtung, wie sie im allgemeinen vorgenommen wird,
keine Restlufteinschlüsse auf.
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Die Paßstifte, wie sie im Hauptpatent beschrieben sind, durchsetzen
das Kraftübertragungsglied in ganz oder teilweise radial zur Kraftübertragungsgliedachse
in dieses eingebrachten Bohrungen, so daß dadurch bedingt zumindest in dem Bereich,
in dem das Kraftübertragungsglied die Paßstifte aufnimmt, dieses entsprechend groß
und stabil ausgebildet sein muß, um trotz der eingebrachten Bohrungen entsprechend
große Kräfte übertragen zu können.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kraftmeßeinrichtung
zu schaffen, bei der keine besonders stabile Ausbildung des Kraftübertragungsgliedes
in den Bereichen, in denen dieses mit den Paßstiften zusammenwirkt, erforderlich
ist, so daß die Kraftmeßeinrichtung insgesamt bei gleichen zugelassenen Kräften
kleiner als die nach dem Hauptpatent beschriebene sein kann.
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Die Erfindung besteht darin, daß in den Grundkörper zwei quer zur
zentralen Bohrung und parallel zueinander, auf gegenüberliegenden Seiten bezüglich
der zentralen Bohrungsachse verl aufende Querbohrungen für jeweils einen Paßstift
eingebracht sind, die sich mit der zentralen Bohrung auf einem Teil ihrer Länge
überschneiden und daß am Außenumfang des Kraftübertragungsgliedes am Sitz der Querbohrungen
Ausnehmungen eingebracht sind, in denen die Paßstifte mit einem radialen Teilbereich
verlaufen. Durch diese Merkmale sind die Paßstifte nicht mehr in radialer Richtung
zur Zentrumsbohrungsachse ausgerichtet, sondern etwa tangential dazu und wirken
daher nur am Außenumfang des Kraftübertragungsgliedes mit diesem zusammen. Dadurch
sind keine radial gerichteten Bohrungen im Kraftübertragungsglied mehr erforderlich,
sondern es genügt, am Außenumfang des Kraftübertragungsgliedes Ausnehmungen einzubringen,
in denen die Paßstifte mit einem radialen Teilbereich unter Spiel verlaufen.
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Dadurch bleibt die Stabilität eines auch relativ dünnen Kraftübertragungsgliedes
erhalten, so daß insgesamt die Ausmaße der erfindungsgemäßen Kraftmeßeinrichtung
Eein gehalten werden können.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind die Ausnehmungen
etwa halbrund und verlaufen konzentrisch zu den Querbohrungen. Wenn dann dabei die
Ausnehmungen mit dem Radius der Querbohrungen eingebracht sind, wird an einem Kraftübertragungsglied
gerade nur so viel Material entnommen, wie nötig ist, um das Einsetzen der Paßstifte
zu ermöglichen. Das Spiel der Paßstifte gegenüber.den Ausnehmungen wird dann dadurch
erreicht, daß diese in dem Teilbereich, in dem sie in den Ausnehmungen .verlaufen,
gegen-.
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über den Endabschnitten, mit denen sie in die Querbohrungen des Grundkörpers
eingepaßt sind, einen geringeren Durchmesser aufweisen, so daß ein radialer Spalt
zu den Ausnehmungen entsteht. Die Spaltbreite bestimmt dann den maximal zulässigen
Weg des Kraftübertragungsgliedes und läßt sich ohne weiteres sehr exakt berechnen
und einstellen.
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Vorteilhaft ist dabei auch, wenn die beiden Querbohrungen radiusgleich
und bezüglich der zentralen Bohrungsachse auf selber Höhe angeordnet sind. Zum einen
können dadurch identisch ausgebildete Paßstifte in beiden Querbohrungen verwendet
werden, und außerdem wird dadurch sichergestellt, daß bei einem gleichzeitig erfolgenden
Anschlag des Kraftübertragungsgliedes an dem Paßstift auftretende, radiale Kraftkomponenten
sich gegenseitig aufheben und daher nicht dazu führen können, daß das Kraftübertragungsglied
in radialer Richtung durchgebogen wird.
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In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung bilden die Achsen der
Querbohrungen Tangenten an sich gegenüberliegenden Punkten der zentralen Bohrung.
Zweckmäßig ist es auch, wenn als Kraftübertragungsglied ein Still vorgesehen ist,
der in der zentralen Bohrung im Grundkörper mit radialem Spiel verläuft und in einer
koaxial zur zentralen Bohrung im Biegeelement fortgesetzten Bohrung kraftschlüssig
mit diesem verbunden ist.
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Dadurch können die wirkenden Axialkräfte zuverlässig und ohne Reibung
des Stiftes in der zentralen Bohrung übertragen werden.
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Die Vorteile und Merkmale der Erfindung werden im folgenden anhand
des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels weiter erläutert und beschrieben.
Dabei zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Kraftmeßeinrichtung
und Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II der in Fig. 1 dargestellten
Kraftmeßeinrichtung.
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Die in Fig. 1 im Längsschnitt gezeigte Kraftmeßeinrichtung 1 besitzt
einen Grundkörper 2, an dem ein frei abragendes Biegeelement 3 einstückig angebracht
ist, das auf seiner Oberseite mit nicht dargestellten Dehnmeßstreifen versehen ist.
Der Grundkörper 2 ist mit einer zentralen Bohrung 16 versehen, durch die ein als
Stift ausgebildetes Kraftübertragungsglied 5 frei verläuft. Die Bohrung 16 wird
durch eine koaxial im Biegeelement 3 eingebrachte Bohrung 16a fortgesetzt, in der
das Kraftübertragungsglied 5 endet, das in dieser Bohrung 16a im Schweißpunkt 20
mit dem Biegeelement 3 verschweißt ist. Bei einer Kraftbeaufschlagung des Kraftübertragungsgliedes
5 entlang seiner Achse A-A, wird daher eine Kraft auf das Biegeelement 3 eingeleitet,
die zu einer Verformung des Biegeelementes führt. Die Verformung ist ein Maß für
die eingeleiteten Kräfte, die dann mit Hilfe der nicht gezeigten Dehnmeßstreifen
gemessen werden können.
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Um bei zu großen Kräften eine Beschädigung der Kraftmeßeinrichtung
auszuschließen, sind als Uberlastsicherung Paßstifte 8 vorgesehen, die den Weg des
Kraftübertragungsgliedes 5 gegenüber dem Grundkörper 2 begrenzen, so daß dadurch
auch die maximale Biegebeanspruchung des Biegeelementes 3 festlegbar ist.
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Wie aus den Fig. 1 und 2 zu erkennen ist, sind als Uberlastsicherung
zwei Paßstifte 8 vorgesehen, die in zwei bezüglich der zentralen Bohrungsachse A-A
quer verlaufenden Querbohrungen 19 eingepaßt sind. Die Bohrungen 19 sind so eingebracht,
daß
die Bohrungsachsen A1 und A2 Tangenten an sich gegenüberliegenden
Punkten P1 und P2 der zentralen Bohrung 16 darstellen und liegen, wie aus Fig. 1
zu ersehen ist, bezüglich der zentralen Bohrungsachse A-A auf derselben Höhe. Sie
überschneiden sich somit auf einem Teil ihrer Gesamtlänge mit der zentralen Bohrung
16. Auf der Höhe der Querbohrungen 19 sind in das Kraftübertragungsglied 5 etwa
halbkreisförmige Ausnehmungen 18 eingebracht, wobei der Radius dieser Ausnehmungen
dem Radius der Querbohrungen 19 entspricht. Die Paßstifte sind in einem mittleren
Abschnitt mit einem gegenüber dem an den Enden gemessenen Durchmesser D, der dem
Bohrungsdurchmesser der zentralen Bohrungen 19 entspricht, geringeren Durchmesser
d1 versehen, so daß zwischen den Ausnehmungen 18 und den Teilbereichen 8c der Paßstifte
ein Spalt s entsteht, der ein Maß für den zulässigen Weg des Kraftübertragungsgliedes
5 gegenüber dem Grundkörper 2 darstellt. Durch die Anordnung der Paßstifte in derselben
Höhe bezüglich der Zentrumsbohrungsachse A-A und wegen der identischen Ausbildung
der Paßstifte 8 wird beidseitig des Kraftübertragungsgliedes ein gleichzeitiger
Anschlag erreicht, ohne daß dadurch resultierende Radialkräfte auf das Kraftübertragungsglied
5 verbleiben. Die Ausnehmungen 18 schwächen das Kraftübertragungsglied nur unwesentlich
und erlauben daher, zu dessen Realisierung einen relativ dünnen Stift zu verwenden.
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Auch für den Grundkörper 2 können dadurch entsprechend die Abmessungen
gering gehalten werden, so daß insgesamt eine in hohem Maße belastbare Kraftmeßeinrichtung
erhalten wird, die klein baut.
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