DE8705310U1 - Kraftmeßeinrichtung - Google Patents

Description

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R. 21097 23.2.1987 Wd/Kc

ROBESi· BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Kraftaneßeinrichtunq
Stand der Technik

Die Erfindung geht aus vor einer Kraftmeßeinrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Derartige bekannte Meßeinrichtungen lassen sich nach ihrem Wirkprinzip in direkte und indirekte Meßverfahren einteilen. Bei den direkten Kraftmeßverfahren wirkt die Kraft auf einen aktiven Körper, der mit elektrisch auswertbaren Veränderungen seiner Eigenschaften reagiart (z.B. peizoelektrische, magnetoeleastische Stoffe). Bei indirekten Kraftir.eßverfahren wird die Kraft mittels Verformungskörper auf eine elektrisch auswertbare Wegänderung zurückgeführt (DMS, kapazitiv, induktiv). Diese Einrichtungen sind verhältnismäßig aufwendig.

Vorteile der Erfindung
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Dip erfindungsgemäßr, nach dem indirekten Kraftmeßverfahren arbeitende Kraftmeßeinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sie die Kraftmessung auf eine Druckmessung zurückführt, wodurch man preiswerte Meßwertaufnehmer verwenden kann. Durch Abstimmung des Feder-Masse-Systems und Einstellen der Dämpfung kann das dynamische Verhalten des Meßsysems den jeweiligen Anforderungen angepaßt werden. Durch die Verwendung eines Druckaufnehn.ers mit integrierter Elektronik entsteht ein sehr kompaktes System mit Signalwandlung und

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Signalaufbereitung« Das elektrische Ausgangssignal kann unmittelbar als Istwertsignai für einen Kraftregelkreis genutzt werden. Der verachiebliche Teil der Meßeinrichtung besitzt nur einen translatorischen Freiheitsgrad und kann somit neben der reinen Meßfunktiön auch Führungsfunktion übernehmen. Hur die mit der Achse der Längsführung zusammenfallende Komponente der Kraft wird ausgewertet«

Weitere Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus uea UütöröHäprüchsn. Dsdurch, UsB 5sr Eolfcsn düröli eine Fe4%r vorgespannt ist/ kann der gewünschte Arbeitspunkt durch Verschieben des Federfußpunkts eingestellt werden«

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und in der Zeichnung erläutert. Diese zeigt einen Längsschnitt durch eine etwas vereinfacht dargestellte Kraftmeßeinrichtung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In einem Gehäuseteil 10 ist auf einer Längsführung 11 extrem reibungsarm ein Schieber 12 geführt, an dessen aus dem Gehäuse ragenden Oberfläche ein Stab 13 befestigt ist, auf den die zu messende Kraft F einwirkt. Das der einwirkenden Kraft entgegengerichtete Ende des Stabs ist mit 13A bezeichnet; es hat dann, wenn keine Kraft einwirkt, einen bestimmten Abstand zu einer Gehäusekante 1OA. An einer Konsole 14 des Gehäuses ist eine Gewindebohrung 15 ausgebildet, deren Achsrichtung mit der Längsachse des Schiebers 12 etwa zusammenfällt. In der Gewindebohrung IS ist eine Stellschraube 17 angeordnet, welche auf eine Druckfeder 18 einwirkt, die sich in einer Sacklochbohrung 19 des Schiebers 12 befindet. Am entgegengesetzten Ende des die Sacklochbohrung aufnehmenden Teils des Schiebers ist

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•in Kolbenteil 21 ausgebildet, das auf eine Rollmembran 22 einwirkt, . die in einer achsgleich zur Längsachse des Schiebers 12 verlaufenden bohrung 23 in einer Gehäusekonsole 24 angeordnet ist« Die Bohrung ist durch eine am Ende des Gehäuses 10 angeordnete Platte 25 verschlossen, welche auch die Rollmembran mit einem an dieser ausgebildeten RingwülSt 26 festhält. Im Innenraum 27 der Rollmembran bofxndet sich eine Flüssigkeit.

An den Raum 27 schließt sich in der Platte 25 ein Kanal 29 an, welcher in einen geschlossenen Raum 30 mündet, in dem sich ein bestimm-( tes Flüssigkeits- und Luftvolumen 31 befindet. Im Kanal 29 ist eine Drossel 32 angeordnet. Vom Raum 30 führt ein Kanal 33 zu einem Druckaufnehmer 34, der ein zur Kraft F proportionales elektrisches Ausgangssignal liefert, z.B. ein Piezoelement. Dieses Signal wird als Istwert in einem Kraftregelkreis benötigt, in welchem die Kraftmeß- einrichtung angeordnet werden kann.

Das Meßsystem ist über die weiche Druckfeder 18 vorgespannt. Der gewünschte Arbeitspunkt kann durch Verdrehen der Stellschraube 17 eingestellt werden. Die Ruhelage des Schiebers 12 im Gehäuse ist durch die Vorspannung der Druckfeder 18 und durch die Größe des Flüssigkeits- und Luftvolumens in den Räumen 27 und 30 definiert. Der Abstand zwischen Stirnflächen 1OA und 13A bestimmen den maximal mögv liehen Meßbereich. Der Druck im Raum 27 steigt proportional der zu messenden Kraft F an. Die Kompressibilität des Luftvolumens 31 gewährleistet in Verbindung mit dem Anschlag (Stirnfläche 1OA, 13A) einen wirksamen Überlastschutz, und zwar dann, wenn die Stirnkante 13A an die Stirnkante 1OA gelangt ist. Durch das Luftvolumen 31 kann ein Verschleifen des Kraftanstiegs bei plötzlich, auftretenden Gegenkräften erreicht werden, d. h. das Luftvolumen ergibt im Zusammenwirken mit der Dämpfdrossel 32 eine Verzögerung des Druckanstiegs.

Claims (3)

Ansprüche

1. Kraftmeßeinrichtung, bei der die ^u messende Kraft F durch einen Kolben (21) auf ein Flüssigkeitsvolumen (27) einwirkt, an das ein Druckaufnehmer (34) angeschlossen ist, in dem der Flüssigkeitsdruck in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkeitsvolumen in einer in einer Gehäuseausnehmung (23) angeordneten Rollmembran (22) eingeschlossen ist, und daß sich zwischen dem Druckaufnehmer (24) und dem Flüssigkeitsvolumen (27) ein Luftvolumen (31) befindet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (21) Teil p'.nes reibungsarm gelagerten Schiebers (12) ist, der durch eine Feder (18) vorgespannt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen dem Flüssigkeitsvolumen (27) und dem Luftvclumen (31) eine Drossel (32) befindet.

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