DE8626280U1 - Metallische Feder - Google Patents

Description

Patentanwalt Walter Kö'BoiiJUtzK-i :Wßld$fra13e 6 · 5419 Helferskirchen

K 163a Dipl.-Ing. Horst Knäbel, Friedenstraße 10a, 4005 Meerbusch

Metallische Feder

Die Neuerung bezieht sich auf eine metallische Feder, insbesondere aus Federstahl, zur beidendigen Einsparung eines balkenartigen Meßgliedes, beispielsweise eines Sensors, in einem Gehäuse oder dgl.
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Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 86 06 524 ist eine Vorrichtung zur Überprüfung und/oder Erfassung der Maße, Maßänderungen, Positionen oder Positionsänderungen von Werkstücken, Stellgliedern oder dgl. bekannt, die aus einem Taster und einem mit demselben über eine verhältnismäßig weiche Feder verbundenen, elastisch verformbaren, balkenartigen Meßglied, beispielsweise Sensor besteht, welches über eine Hülse beidendig in einem Gehäuse eingespannt ist. Das Meßglied ist mit mindestens einem Dehnungsmeßstreifen oder mindestens einem Widerstandselement zur Erfassung und Messung der optisch nicht erkennbaren Verformungen des Meßgliedes bestückt. Die Befestigung des Meßgliedes erfolgt dabei in der Weise, daß dasselbe entweder direkt oder über eine besondere Kontaktscheibe in eine Bohrung des Gehäuses eingelegt wird und dort auf zwei sich gegenüberliegenden Anschlagflächen aufliegt. Mittels einer Hülse, die auch zur Befestigung und Führung des Tasters dient, wird das Meßglied gegen seine Anschlagflächen festgespannt. In Abhängigkeit von Fertigungstoleranzen, die an den Anschlagflächen, dem Meßglied selbst oder der Spannfläche djr Hülse vorhanden

Patentanwalt Waiter Kofootiutzki · Waldst'raKe 6 · 5419 Helferskirchen ' ;

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sein können und sich ggf. addieren/ kann es nun vorkommen, daß die Spännkräfte, die an beiden Enden auf das Meßglied geübt werden, ungleich gioß sind. Dadurch wird bei einer BeIa^ StUng des Meßgliedes dutch die Feder der Mömentenverlauf im Meßglied beeinträchtigt, so daß nicht nur falsche Werte gemessen, sondern auch angezeigt werden. Darüber hinaus kann es auch dann zu falschen Meßergebnissen kommen, wenn das Meßglied nicht ausreichend eingespannt ist Und sich bei einer Unbeabsichtigten Erwärmung das Gehäuse so stärk ausdehnt, daß die von der Hülse auf das Meßglied aufgebrachte Vorspannung teilweise oder vollständig aufgehoben wird. Bei der Verwendung einer Kontaktscheibe, die die Meßsignale vom Meßglied übernimmt und über mit ihr verbundene Drähte beispielsweise zu einem Meßgerät weiterleitet, kanr durch Änderung der Vor-Spannung die Kontaktauflage beeinträchtigt und damit das Meßergebnis verfälscht werden.

Es ist zwar möglich, Meßglieder, insbesondere Kraftsensoren, mittels Federn einzuspannen und damit in einer vorgegebenen Lage zu halten. Die Verwendung einer Schraubenfeder bringt eine große Bauhöhe mit sich, die sich nachteilig auf die Außenmaße der Vorrichtung auswirkt. Tellerfedern weisen zwar eine niedrige Bauhöhe auf, üben jedoch nur eine konzentrische, über den gesamten Umfang verteilte Kraft auf das Meßglied aus, so daß vorhandene Unparallelitäten zwischen den Anschlagflächen und der Spannfläche der Hülse nicht ausgeglichen werden können.

Der Neuerung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine metällische Feder, insbesondere aus Federstahl, zur beidendigen Einspannung eines balkenartigen Meßgliedes, beispielsweise eines Sensors, in einem Gehäuse oder dgl. zu schaffen, die eine geringe Bauhöhe aufweist und sicherstellt, daß die,

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insbesondere von einer Hülse auf das Meßglied ausgeübte Spannkraft kardanisch und damit kraftausgleichend äUfi das Meßglied übertragen wird.

Zur Losung dieser Aufgabe wird gemäß der Neuerung vorgeschlagen, daß die Feder als Ringfeder ausgebildet ist Und zwei in axialer Richtung geformte Wellen zur Bildung von vier, jeweils um 90° gegeneinander versetzte und wechselweise in die entgegengesetzte axiale Richtung gerichtete Wellenberge aufweist.

Eine solche Ringfeder, die nur an den Enden des Meßgliedes anliegt, stellt sicher, daß selbst große Fertigungstoleranzen und alle zwischen zwei Ebenen vorhandenen Unparällelitäten ausgeglichen und damit einwandfreie Meßergebnisse geliefertwerden. Durch die Verwendung einer Ringfeder mit kreisförmigern Querschnitt ergibt sich eine abrollende Ausgleichsbewegung, die sowohl beim Einbau des Meßgliedes als auch beim Betrieb der Vorrichtung jede Deformation und Unparallelität ausgleichen kann. Bei der Verwendung einer Kontaktscheibe ist stets ein einwandfreier Kontakt gewährleistet.

Weitere Merkmale der Neuerung sind in den Ansprüchen 2-5 offenbart.

Die Neuerung wird nachfolgend anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Vorrichtung mit einer Feder gemäß der Neuerung,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung mit einem Ausbruch zur besseren Darstellung der Feder, Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Feder,

Fig. 4 einen Schnitt durch die Feder der Fig. 3 entlang der Linie IV-IV und

Fig. 5 einen Schnitt durch die Feder der Fig. 3 entlang der Linie V-V.

Patentanwalt Walter Kößob'utzkJ · Waldstraße 6 · 5419 Helferskirchen *

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In den Fig. 1 und 2 der Zeichnung ist eine Meßvörrichtung 1 gezeigt, die in einem besonderen Gehäuse 2 eingesetzt ist. Das Gehäuse 2 kann auf einer nicht dargestellten Meßleiste oder in einem Meßdorn befestigt werden. Dabei besteht die MeßvörrichtUng 1 aus einer Kontaktscheibe 3, die sich auf einer kegeligen öder auch konkav ausgebildeten Anschlagfläche 4 des Gehäuses 2 abstützt. Die Kontaktscheibe 3 ist an ihrer Oberseite mit Kontaktflächen 5 versehen, die mit Lötbahnen 6 verbunden sind. An den Lötbahnen 6 sind Leitungen 7 angeschlossen, die durch die Kontaktscheibe 3 nach außen geführt sind. Auf den Kontaktflächen 5 der Kontaktscheibe 3 liegt ein balkenartig ausgebildetes Meßglied 8 auf, welches in diesem Ausführungsbeispiel an seiner Unterseite mit nicht dargestellten Widerstandselementen versehen ist, durch die die optisch nicht erkennbaren Verformungen des Meßgliedes 8 erfaßt und gemessen werden können» Die Widerstandselemente sind mit als gedruckte Schaltungen ausgebildeten Leitungen verbunden, die an ihren Enden ebenfalls Kontaktflächen aufweisen, die mit den Kontaktflächen 5 der Kontaktscheibe 3 in Verbindung stehen.

Oberhalb des Meßgliedes 8 befindet sich ein ringförmiger Träger 9, der beispielsweise durch Klebung mit dem Meßglied 8 verbunden ist. Auf dem Träger 9 liegt eine Feder 10 unter Vorspannung an. Diese Feder 10 ist als geschlossene Ringfeder ausgebildet und weist im dargestellten Ausführungsbeispiel kreisförmigen Querschnitt auf (Fig. 3). In diese Feder 10 sind zwei um 180° zueinander versetzte und in gleicher Richtung verlaufende Wellen 11 geformt, durch die vier, jeweils um 90° gegeneinander versetzte und wechselweise in die entgegengesetzte axiale Richtung gerichtete Wellenberge 11a bzw. 11b gebildet sind. Diese Wellenberge lla bzw. 11b bilden

Patentanwalt Waiter KjoifofcMzM · VV^dsftraße 6-5419 Heiferskjrchen

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zwei obere und zwei untere Druckpunkte der Feder 10. Mit

ihren Unteren Wellenbergen 11b bzw. Druckpunkten liegt die Feder 10 auf dem Träger 9, während auf die beiden oberen Wellenberge ila bzw. Druckpunkte die untere Stirnfläche bzw. Spannfläche einer Hülse 12 einwirkt, die beispielsweise durdh Klebung in dem Gehäuse 2 gesichert ist* Über die Hülse 12 wird die gewellte Feder 10 etwa um die Hälfte ihres Federal weges vorgespannt. Dies stellt eine gleichmäßige Einspannung des Meßgliedes 8 unabhängig von Fertigungstoleranzen und Wärmeausdehnungen sicher und gleicht Unparallelitäten zwischen den Anschlagflächen 4 und der Spannfläche der Hülse 12 aus.

In der Hülse 12 ist ein Taster 13 axial verschiebbar geführt, der Über eine Feder 14 mit einem Kraftübertragungsteil 15 verbunden ist. Das Kraftübertragungsteil 15 ist beispielsweise durch Klebung mit dem Meßglied 8 verbunden. Die Befestigung der Feder 14 im Taster 13 und im Übertragungsteil 15 kann ebenfalls durch Klebung erfolgen.

In Abänderung des erläuterten Ausführungsbeispieles kann die Feder 10 einen anderen Querschnitt aufweisen und bedäxfsweise offen ausgebildet sein. Die Grundfläche der Feder 10 kann auch eine von einem Kreisring abweichende Form besitzen.

Claims (5)

Patentanwalt Walter KaMtotiutzki Waldsfraße 6 ■ 5419 Helferskirchen 5 I » III I J I J H SlS tllll Ii i) K 163a Dipl.-Ing. Horst Knäbel, Friedenstraße 10a, 4005 Meerbusch 1 Schutzansprüche

1. Metallische Feder, insbesondere aus Federstahl, zur beidendigen Einspannung eines balkenartigen Meßgliedes, beispielsweise eines Sensors, in einem Gehäuse oder dgl., dadurch gekennzeichnet,

daß die Feder (10) als Ringfeder ausgebildet ist und zwei in axialer Richtung geformte Wellen (11) zur Bildung von vier, jeweils um 90° gegeneinander versetzte und wechselweise in die entgegengesetzte axiale Richtung gerichtete Wellenberge (11a,lib) aufweist.

2. Feder nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Feder (10) ovalen oder kreisförmigen Querschnitt aufweist.

3. Feder nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Feder (10) als offener Ring mit endlichem Stoß ausgebildet ist.

4. Feder nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Stoß in einem Wellenberg (11a, lib) angeordnet ist.

5. Feder nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Feder (10) als geschlossener Ring ausgebildet ist.