DE3342938A1

DE3342938A1 - Elektromagnetischer kraftmesser

Info

Publication number: DE3342938A1
Application number: DE19833342938
Authority: DE
Inventors: Werner Ing.(grad.) 4047 Dormagen Steprath
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1983-11-26
Filing date: 1983-11-26
Publication date: 1985-06-05

Description

Elektromagnetischer Kraftmesser
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem elektromagnetischen Kraftmesser zur Messung von mechanischen Spannungen nach der Gattung des Hauptansprucas. Es ist schon ein solcher Kraftmesser bekannt, bei iem ein rohrförmiger Bolzen aus ferromagnetischem Material besteht und im Abstand voneinander eine Einspannstelle und eine Krafteinleitungsstelle aufweist. In der Längsbohrung des Bolzens sind Primär- und Sekundärspulen angeordnet. Dadurch muß man dem Bolzen einen sehr groben Durchmesser geben, was seine Einbau- und Anwendungsmöglichkeiten erschwert.
Vorteile der Erfindung Der erfindungsgemäße elektromagnetische Kraftmesser mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß er besonders kompakt und kostengünstig baut. Es ist nur eine nängsbohrung mit geringem Durchmesser notwendig. dadurch ergeben sich besonders günstige Anwendungsmöglichkeiten für den Bolzen. Der Werkstoff für den Bolzen ist frei wählbar und auf das Einsatzgebiet des Kraftmessers abstimmbar.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich.
Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur zeigt einen elektromagnetischen Kraftmesser in vereinfachter Darstellung.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels An einem nicht näher dargestellten Schleppergehäuse 10 ist ein Lenker 11 eines Pflugs mit Hilfe eines Bolzens 12 schwenkbar gelagert. Der Bolzen 12 ist als Kraftmesser ausgebildet und mit seinem einen Ende in einer Bohrung 14 im Lenker 11 und mit seinem anderen Ende in einer Gehäusebohrung 15 befestigt. Im Bolzen 12 ist eine durchgehende Längsbohrung 16 mit kleinem Durchmesser in möglichst großem Abstand von der neutralen Faser des Bolzens 12 ausgebildet. Diese neuorale Faser ist als strichpunktierte Linie eingezeichnet. Die Längsbohrung 16 hat z.B. einen Durchmesser von 2 bis 3 mm.
In der Längsbohrung '6 ist eine Meßsaite 18 angeordnet, die mit Hilfe einer Schraube 19 an dem dem Lenker j1 zugewandten Ende der Längsbohrung 1 und am anderen Ende mit Hilfe einer Justierschraube 2¼ vorspannbar und kalibrierbar befestigt ist. In Höhe der Gehäusebohrung 15 ist in einer Erweiterung 21 der Längsbohrung 16 eine Meßeinrichtung 22 angeordnet. Diese besteht aus einer Spule 23 mit Eisenkern 24 und einem parallel zur Spulenachse angeordneten Permanentmagneten 25, dessen Pole in Achsrichtung liegen. Die spulenachse verläuft senkrecht zur Meßsaite 18. Der Eisenkern 24 und der Permanentmagnet 25 sind mit Hilfe eines Jochs 26 verbunden. Die dem Joch 26 abgewandten Enden des Permanentmagneten 25 und des Eisenkerns 24 sollen möglichst nahe an der Meßsaite 18 liegen, drfen diese aber während des Meßvorgangs nicht berühren. Ein elektrischer Anschluß 27 für die Spule 23 ist in nicht näher gezeichneter Weise durch eine Abschlußplatte 28 für die Ausnehmung 21 nach außen geführt. Diese Meßeinrichtung 22 kann aber auch an jeder anderen Stelle im Bolzen 12 angeordnet sein.
Die Wirkungsweise des Kraftmessers wird wie folgt erläutert. Da das Prinzip der Zugkraftregelung des angehängten Pflugs an sich bekannt ist, soll hier nicht näher darauf eingegangen werden. Durch den Permanentmagneten 25 wird in der Meßeinrichtung 22 ein Magnetfeld gebildet, dessen Feldlinien durch das Joch 26, den Eisenkern 24 und die Meßsaite 18 verlaufen. Die Spule 22 ist nicht stromdurchflossen. Bei Betrieb des Schleppers übt der Lenker 11 im Bereich der Bohrung 14 auf den Bolzen 12 und somit auf die Meßsaite 18 eine Kraft aus, die vom Kraftmesser ermittelt werden soll. Dabei wird die Meßsaite 18 zu Schwingungen angeregt. Mit Hilfe der Justierschraube 20 ist die Meßsaite 18 auf eine bestimmte Frequenz kalibrierbar. Durch die Schwingungen wird der Magnetfluß verändert, und somit in der Spule 23 eine Wechselspannung induziert.
Bei Einwirken einer äußeren mechanischen Spannung wird der Bolzen 12 gebogen, und die Meßsaite 18 erfährt eine Längenänderung. Abhängig von der Lage der Meßsaite 18 zur neutralen Faser des Bolzens 12 kann dies eine Druck-oder Zugspannung sein, die umso größer ist, je weiter die Meßsaite 18 von der neutralen Faser entfernt ist.
Diese Längenänderung ändert die Spannung der Meßsaite 18 und somit deren Frequenz. Dadurch wird im Vergleich zur Ausgangs schwingung in der Spule 23 eine andere Wechselspannung induziert.
Der Zusammenhang zwischen mechanischer Spannung und Frequenz der Schwingung der Meßsaite 18 ist wie folgt: f = Frequenz der Schwingung 1 = Länge der Meßsaite = = Dehnung der Meßsaite E = Elastizitätsmodul der Meßsaite s = Dichte der Meßsaite s = mechanische Spannung A = Saitenquerschnitt F = Kraft Diese Formel ist dem Buc A. Haug "Elektronisches Messen mechanischer Größen", Hanser Verlag, München 1969, Seite 81ff entnommen.
Die Änderung der induzierten Wechselspannung in der Meßeinrichtung 22 liefert somit ein elektrisches Signal, das der anliegenden irechanischen Spannung entspricht.
Das elektrische Signal wird anschließend verstärkt.

Claims

Ansprüche Elektromagnetischer Kraftmesser, der zur Messung von in einer Ebene quer zum Kraftmesser verlaufenden mechanischen Spannung dient und als etwa balkenartiges Bauelement (12) ausgebildet ist, das zumindest an einer Stelle eingespannt ist und in dem die durch die Belastung hervorgerufenen Spannungen gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, daß im Bauelement (12) eine etwa parallel zur neutralen Faser verlaufende Längsbohrung (16) ausgebildet ist, in der eine Meßsaite (18) verläuft, und daß durch Längenänderungen der Meßsaite (18) hervorgerufene Frequenzänderungen der Meßsaitenschwingungen mit Hilfe einer Meßeinrichtung (22) erfaßt und zur Signalbildung verwendet werden.
2. Kraftmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsbohrung (16) mit möglichst großem Abstand von der neutralen Faser des Bauelements (12) angeordnet ist.
3. Kraftmesser nach Anspruch 1 undloder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsaite (28) durch eine außerhalb des Bauelements (12) befestigte Justierschraube (20) vorspannbar ist.
4. Kraftmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsaite (18) aus weichmagnetischem Material besteht.
5. Kraftmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bauelement (12) ein an die Längsbohrung (16) grenzender Hohlraum (21) ausgebildet ist,und daß in diesem Hohlraum (21) die Meßeinrichtung (22) angeordnet ist.
6. Kraftmesser nach einem der Ansprüche 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (22) aus einer Spule (23) mit Eisenkern (24) und einem Permanentmagneten (25) besteht, der über ein Joch (26) mit dem Eisenkern (24) verbunden ist, und daß in der Spule (23) eine Spannung induziert wird, die zur Signalbildung verwendet wird.