DE3931208A1 - Belastungsaufnehmer mit dehnungsmessgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Belastungsaufnahmevorrichtung mit Dehnungsmesser, welcher eine Konstruktion zur Übertragung und Lenkung von Belastungen vorrangig in einer Richtung aufweist, wobei die Belastun­ gen jeweils die Resultierende aus einer Wirkkraft und einer dazu koaxial gerichteten und dieser entgegengesetzt wirkenden Rückwirkkraft darstellen und in einen gleichachsig ausgerichteten Aufnahmebereich der Konstruktion an einen Punkt geleitet sind, der außerhalb des Zwischenraums zwischen dem jeweiligen Angriffspunkt der Wirkkraft und der Rückwirkkraft liegt.

Es sind bereits Belastungsaufnahmevorrichtungen bekannt, die mit Hilfe von Dehnungsmeßgeräten arbeiten und die Aufzeichnung und/oder Anzeige einer Belastung und/oder die Übertragung der erfaßten Belastung zur Auswertung zu verschiedenen Zwecken gestatten, beispielsweise zur Betätigung eines be­ liebigen Stellteils.

Eine verbreitete Ausführungsform einer derartigen Vorrichtung ist in Form einer im allgemeinen metallischen Stange ausgebildet, die zwei parallele Bohrungen aufweist, von denen die eine mit einem feststehenden Punkt ver­ bunden ist, während die andere über eine entsprechende Verbindung mit ei­ ner Last in Verbindung steht. Diese Stange ist mit einer Einrichtung ausge­ rüstet, die Dehnungsmeßgeräte aufweist, die zwischen den beiden Bohrungen liegen, und gestattet die Erfassung der Belastung, die unter Einwirkung ei­ ner aufgebrachten Kraft zur Verformung der Stange führt, wobei ein analo­ ges Ausgangssignal abgegeben wird, das proportional zur Größe der erfaßten Belastung ist. Aus diesem Signal kann die aufgebrachte Belastung durch er­ gänzende Einrichtungen ermittelt werden, die die Aufzeichnung und/oder die Anzeige dieser Kraft und/oder die Steuerung bzw. Betätigung eines beliebi­ gen Stellglieds oder Maschinenteils gestatten.

Bei dem vorstehend beschriebenen Belastungsaufnehmer dieser Art befindet sich die Einrichtung mit den Dehnungsmeßgeräten auf der Konstruktion des Aufnehmers, und zwar in dem Zwischenraum zwischen den Angriffspunkt der Last und dem Angriffspunkt der Rückwirkkraft, die durch die Tragkonstruk­ tion erzeugt wird, an welcher der Aufnehmer befestigt ist, was sich nachtei­ lig auf die Erfassung auswirkt und darüber hinaus eine große Länge erfor­ dert, die für die Anordnung der Aufnahmevorrichtung in der Belastungslinie vorzusehen ist.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Belastungsaufnehmer zu schaffen, bei dem die vorgenannten Nachteile nicht mehr gegeben sind, da sich damit ein Erfassungsbereich ausbilden läßt, auf den eine Zugkraft in der gemeinsamen Achse der beiden entgegengesetzt wirkenden Kräfte infolge der durch diese erzeugten und der über eine entsprechende Kon­ struktion in den Erfassungsbereich übertragenen Belastungen einwirkt, wo­ bei diese beiden Kräfte auf die Konstruktion einwirken.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Belastungsaufnehmer der ein­ gangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß die Konstruktion die Form ei­ nes Kreisrings aufweist, welcher mit einer Nabe entlang einem einzigen Ra­ diusbereich verbunden ist, der aus einem sektorförmigen Tragteil für eine Dehnungsmeßeinrichtung besteht, und daß die Konstruktion die zu erfassen­ den Belastungen von einem Angriffspunkt der Wirkkraft auf dem Umfang des Kreisrings zum sektorförmigen Tragteil lenkt, das bezüglich der die Kon­ struktion tragenden Achse dem Angriffspunkt diametral gegenüberliegt, wo­ bei das sektorförmige Tragteil die Rückwirkkraft im Ansprechen auf die auf­ gebrachte Belastung aufbringt, sowie daß die Konstruktion auf der Tragach­ se so angeordnet ist, daß das sektorförmige Tragteil sich automatisch in der Achse der entgegengesetzt zueinander wirksamen Wirk- und Rückwirkkräfte ausrichtet.

Zu diesem Zweck befindet sich der Erfassungsbereich auf der den beiden Kräften, die die Belastungen erzeugen, gemeinsamen Achse außerhalb des Zwischenraums zwischen den Angriffspunkten dieser beiden Kräfte.

Der Erfassungsbereich besteht aus einem Sektor, dessen eines Ende direkt mit dem zunächst gelegenen Angriffspunkt einer der beiden Kräfte verbun­ den ist, während sein anderes Ende mit dem Angriffspunkt der anderen Kraft über Seitenschenkel verbunden ist, die symmetrisch zu der beiden Kräften gemeinsamen Achse liegen und genau an diesem letzteren Angriffs­ punkt in einer Ebene zusammenlaufen, die sie mit der Achse der beiden Kräfte gemeinsam haben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem Kreisring, der mit einer Nabe über ein einziges sektorförmiges Teil, nämlich das Tragteil für die Dehnungsmeßeinrichtung, verbunden ist und auf der Belastungsachse liegt. Der Verbindungspukt zwischen diesem sektorförmigen Teil und dem Kreis­ ring liegt auf dem Kreisring dem Angriffspunkt diametral gegenüber, an dem die Kraft angreift, die der auf die Nabe aufgebrachten Kraft entgegenwirkt.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Kreisring auf seinem Umfang einen Querschnitt auf, dessen Symmetrieebene mit der Mittelebene des Kreisrings so zusmmenfällt, daß dort ein durchlaufendes Verbindungs­ stück (beispielsweise ein Seil, ein Gurt, eine Kette oder dergleichen) aufge­ nommen werden kann, das um die Vorrichtung in Form einer Schleife geführt ist, während sein eines Ende an dem Trumm befestigt ist, das eine Last trägt. Die Nabe stützt sich auf einer hindurchgehenden Achse ab und stellt die Verbindung zwischen dieser Achse und einer Befestigungskonstruktion her. Die auf diese Weise ausgebildete Vorrichtung stellt somit gleichzeitig ein Befestigungsteil und einen kompakten Belastungsaufnehmer dar.

Nachstehend wird nun die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand von Aus­ führungsbeispielen, einem bevorzugten Ausführungsbeispiel und von Abwand­ lungen desselben unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be­ schrieben und erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen teilweise geschnittenen Aufriß eines erfindungsgemäßen Be­ lastungsaufnehmers, und

Fig. 2 und 3 jeweils einen Aufriß einer abgewandelten Ausführungsform der Vorrichtung aus Fig. 1.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die Vorrichtung zur Belastungsaufnahme in Form eines Kreisrings 1 ausgebildet ist, der mit einer Nabe 2 über ein ein­ ziges sektorförmiges Teil 3 verbunden ist, das auf der Belastungsachse in der Erstreckung des Radius des Kreisrings 1 angeordnet ist, der sich bezüg­ lich der Achse des Kreisrings auf der Seite der Last P befindet. Dieser Sek­ tor 3 weist einen in etwa quadratischen Querschnitt auf und dient als Trä­ ger für das (nicht dargestellte) Dehnungsmeßgerät. Die Nabe 2 stützt sich auf einer durch sie hindurchgehenden Achse 2 ab, die fest mit einer (in der Zeichnung nicht dargestellten) Tragkonstruktion fest verbunden ist.

Das Ende 5 des Verbindungsteils 6, auf das die Last P einwirkt, ist um den Kreisring 1 geführt und ist im Anschluß daran mit dem Tragetrumm dieser Verbindung mit Hilfe einer entsprechenden Vorrichtung 7 (beispielsweise ei­ ner Manschette, einer Preßklemme, einer Klammer oder dergleichen) unter Bildung einer Schleife verbunden. Der Umfang des Kreisrings 1 ist so ausge­ bildet, daß eine Herzkausche entsteht, während er im Querschnitt so ausge­ formt ist, daß er dem Querschnitt des Verbindungsteils 6 entspricht; insbe­ sondere kann er flach, konvex, konkav, trapezförmig oder V-förmig ausge­ bildet sein. Darüber hinaus fällt die Symmetrieebene des Umfangs mit der Mittelebene des Kreisrings in der Weise zusammen, daß eine korrekte Aus­ richtung der Belastungslinien durch die Konstruktion der Vorrichtung hin­ durch gewährleistet ist.

Um zu erreichen, daß in der querverlaufenden Symmetrieebene der Vorrich­ tung (d. h. in der Ebene, in der das sektorförmige Tragteil 3 für die Deh­ nungsmeßeinrichtung ausgerichtet ist) die Rückwirkkraft der Tragkonstruk­ tion, die der Last P entgegenwirkt, auf die Vorrichtung mittig übertragen wird, ist der Durchmesser der die Nabe 2 tragenden Achs 4 deutlich klei­ ner als der Durchmesser dieser Nabe, so daß die Berührungsfläche zwischen der Achse 4 und der Nabe 2 einerseits und der die beiden Elementen gemeinsamen Mantellinien andererseits kleiner wird. Auf diese Weise wird die der Last entgegenwirkende Rückwirkkraft in der quer zur Vorrichtung und durch die Belastungsachse verlaufenden Achse die Vorrichtung mit Hilfe der Tragkonstruktion durch die Nabenachse mittig übertragen.

Wie bei dem abgewandelten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 zu erkennen ist, wird der Zugbelastungsbereich, auf dem die Dehnungsmeßeinrichtung an­ geordnet wird, so weit wie möglich dadurch verlängert, daß die Achse der Nabe 2′ versetzt wird, und zwar parallel zur Achse des Kreisrings 1′ auf dem Durchmesser desselben, der durch das sektorförmige Teil 3′ zur Verbin­ dung zwischen Nabe und Kreisring verläuft, wobei auf die Seite verschoben wird, die der Lastseite diametral gegenüberliegt. Bei einer derartigen Aus­ bildung wird die Selbstausrichtung der Vorrichtung in der Achse der aufge­ brachten Belastungskraft begünstigt.

Wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ebenfalls zu erkennen ist, weist der Kreisring 1′ eine Versteifung seines Querschnitts in den beide Seitenbereichen 8, 8′ auf, die bezüglich der quer durch die Vorrichtung ver­ laufenden Symmetrieebene diametral einander so gegenüberliegen, daß eine Verformung des Kreisrings 1′ unter der Einwirkung der Last so weit wie möglich begrenzt wird.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist neben dem sektor­ förmigen Tragteil 3′′ für die Dehnungsmeßeinrichtung der Kreisring 1′′ mit der Nabe 2′′ über zwei Versteifungssektoren 9, 9′ verbunden, die sich bei­ derseits der quer durch die Vorrichtung verlaufenden Symmetrieebene befin­ den und senkrecht zu dieser angeordnet sind. Diese Ausbildung macht es möglich, daß die Auswirkungen einer gegebenenfalls vorliegenden Achsenver­ schiebung der Nabe 2′′ und einer Verschiebung ihrer Befestigungsachse aus­ geglichen werden kann, wobei außerdem der Einfluß dieser zusätzlichen Ver­ bindungen 9, 9′ auf die Übertragung der Belastungen abgebaut wird.

Die in der vorstehend erläuterten Weise aufgebaute Vorrichtung ist zur Anordnung zwischen zwei Flanschen vorgesehen, die fest mit der Konstruk­ tion der Vorrichtung verbunden sind und zusammen mit dieser ein Gehäuse bilden, so daß die Elemente der Dehnungsmeßeinrichtung darin untergebracht und geschützt werden können. Dieses Gehäuse weist mindestens eine Öff­ nung für den Anschluß der Vorrichtung an ein zusätzliches Bauteil auf, das zur Erfassung mit Aufzeichnung und/oder Anzeige und/oder Steuerung einer außenliegenden Vorrichtung dient.

Das Gehäuse kann vorteilhafterweise eine Markierung aufweisen, die die Symmetrieachse der Vorrichtung bezeichnet, so daß das Bedienungspersonal anhand dieser Markierung die korrekte Ausrichtung und Fluchtung mit der Achse der gemessenen Kraft überprüfen kann.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß diese sich nur auf bestimmte Ausführungsbeispiele bezieht, so daß Ergänzungen bzw. bauliche Veränderungen im Rahmen der Erfindung möglich sind, wie er durch die bei­ gefügten Ansprüche umrissen wird. Insbesondere wird daraus deutlich, daß die Vorrichtung zwar mit einer runden Form beschrieben wurde, die sich be­ quem herstellen und leicht positionieren läßt, daß jedoch diese runde Form nicht ausschlaggebend ist, so daß die Vorrichtung auch jede andere geeigne­ te Form aufweisen kann.

Claims (4)

1. Belastungsaufnahmevorrichtung mit Dehnungsmesser, welcher eine Kon­ struktion zur Übertragung und Lenkung von Belastungen vorrangig in einer Richtung aufweist, wobei die Belastungen jeweils die Resultieren­ de aus einer Wirkkraft und einer dazu koaxial gerichteten und dieser entgegengesetzt wirkenden Rückwirkkraft darstellen und in einen gleichachsig ausgerichteten Aufnahmebereich der Konstruktion an einen Punkt geleitet sind, der außerhalb des Zwischenraums zwischen dem je­ weiligen Angriffspunkt der Wirkkraft und der Rückwirkkraft liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstruk­ tion die Form eines Kreisrings (1; 1′; 1′′) aufweist, welcher mit einer Nabe (2; 2′; 2′′) entlang einem einzigen Radiusbereich verbunden ist, der aus einem sektorförmigen Tragteil (3; 3′; 3′′) für eine Dehnungs­ meßeinrichtung besteht, und daß die Konstruktion die zu erfassenden Belastungen von einem Angriffspunkt der Wirkkraft (P) auf dem Umfang des Kreisrings (1; 1′; 1′′) zum sektorförmigen Tragteil (3; 3′; 3′′) lenkt, das bezüglich der die Konstruktion tragenden Achse (4) dem Angriffs­ punkt diametral gegenüberliegt, wobei das sektorförmige Tragteil die Rückwirkkraft im Ansprechen auf die aufgebrachte Belastung aufbringt, sowie daß die Konstruktion auf der Tragachse (4) so angeordnet ist, daß das sektorförmige Tragteil sich automatisch in der Achse der ent­ gegengesetzt zueinander wirksamen Wirk- und Rückwirkkräfte ausrich­ tet.

2. Belastungsaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Seiten­ bereiche (8, 8′) des Kreisrings (1, 1′), die beiderseits der schneidenden Symmetrieachse der Vorrichtung liegen, jeweils einen verstärkten Ab­ schnitt aufweisen, so daß die an diesen Seitenbereichen (8, 8′) angrei­ fende Biegekraft durch die entgegengesetzte Wirkung der Wirk- und der Rückwirkkraft begrenzbar ist.

3. Belastungsaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstruk­ tion zur Übertragung und Lenkung der Belastungen einen Umfang auf­ weist, der im Querschnitt eine als Herzkausche ausgeformte Vertiefung zur Aufnahme der Schleife (5) eines Seils (6) aufweist, an welchem die zu erfassende Wirkkraft (P) angreift.

4. Belastungsaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Aus­ wertung des Ergebnisses der Messung der am Seil angreifenden Wirk­ kraft eine ergänzende Einrichtung aufweist, wobei die Messung unter Erfassung bzw. Aufzeichnung der durch die Konstruktion gelenkten und durch das Meßgerät erfaßten Belastungen erfolgt.