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Vorrichtung zur Überführung einer geradlinig wirkenden Kraft in eine
Kraft zum Verwinden eines nicht eingespannten Torsionskörpers Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zur Überführung einer geradlinig wirkenden Kraft in eine Kraft
zum Verwinden eines nicht eingespannten Torsionskörpers. Sie ist besonders bestimmt
für die Anfertigung von magnetostriktive Torsionsfühler benutzenden Kraft- und Druckmessern.
Solche magnetostriktiven Torsionsfühler bestehen aus einem ferromagnetischen Torsionskörper,
der mit einer gleichachsigen Aufnahmespule und mit einer toroidalen Erregungswicklung
zum Aufbau eines Magnetfeldes um den Torsionskörper herum versehen ist. Mit ihnen
wird auf Grund des sogenannten Wiedemann-Effektes durch die Verwindung des Torsionskörpers
in der Aufnahmespule induktiv ein elektrisches Signal erzeugt, das der Torsionskraft
direkt proportional ist und einem Anzeigegerät zugeführt wird.
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Die bisher bekannten Einrichtungen zur Überführung einer geradlinig
wirkenden Kraft in ein einen nicht eingespannten Torsionskörper verwindendes Drehmoment
benutzen zwei Paare von Laschen, die an den Enden des Torsionskörpers so befestigt
sind, daß bei der Belastung die geradlinig wirkende Kraft in zwei Kräftepaare entgegengesetzten
Drehsinnes übergeführt wird. Diese Ausführung verursacht bei dem Bau eines Geräts
zum Messen größerer Kräfte einige Schwierigkeiten, da die Mittel, mit denen die
Laschen an den Enden des Torsionskörpers befestigt werden, der Festigkeit wegen
sehr stark bemessen sein müssen, wodurch der Arm des Kräftepaares in unproportionierter
Weise anwächst und das Drehmoment derart vergrößert wird, daß auch der Torsionskörper
recht groß sein muß. Außerdem verursacht die Befestigung der Laschen an den Stirnen
des Torsionselementes, die ganz gleichachsig mit der Befestigung des Torsionskörpers
in Bügeln des Kraftmessers durchgeführt werden muß, wegen der vier benutzten Laschen
ziemlich große Schwierigkeiten.
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Für die Reihenfertigung solcher Kraftmesser ist es erschwerend, daß
die geringste Störung der Laschengleichachsigkeit und das geringste Abdrücken der
Laschen von den Sitzflächen einen ganz verschiedenen Verlauf des auf den Torsionskörper
übertragenen Drehmomentes hervorruft. Dadurch geht die Genauigkeit des ganzen Kraftmessers
verloren.
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Die Erfindung bezweckt, eine Vorrichtung zum Überführen einer geradlinig
wirkenden Kraft in eine Kraft zum Verwinden eines nicht eingespannten Torsionskörpers
zu schaffen, die wesentlich einfacher ist als die bekannten Einrichtungen, insbesondere
aus weniger Teilen besteht und deren Herstellung auf weniger Schwierigkeiten stößt.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß an beiden Enden des Torsions-
körpers in einem
axialen Schlitz je eine Flachstange 1, beiderseits radial überstehend, derart befestigt
ist, daß beide gleichlangen Stangen in einer Ebene liegen und sich ihre Enden in
gleicher Höhe befinden, daß die gleichliegenden Enden der Stangen jeweils durch
einen Querbalken miteinander verbunden sind und daß in den zwischen dem Torsionskörper
und den Querbalken gelegenen Teilstücken der Flachstangen je eine tiefe Quernut,
parallel zur Achse des Körpers verlaufend, in solcher Anordnung vorgesehen ist,
daß sich die beiden Quernuten jeder Stange auf verschiedenen Seiten der Stange befinden
und jede Nut spiegelbildlich zu der mit ihr auf gleicher Höhe befindlichen Quernut
der anderen Stange liegt.
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In der Zeichnung ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung in einer
beispielsweisen Ausführung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine perspektivische Ansicht
und Fig. 2 einen Einzelteil.
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Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Überführung einer geradlinig
wirkenden Kraft in eine Kraft zum Verwinden eines Torsionskörpers ist an den Enden
des Torsionskörpers 4 in einem axialen Schlitz je eine senkrecht zum Körper verlaufende
flache Stange 1 befestigt, die beiderseits gleich weit über den Körper 4 vorsteht.
Die gleich langen, zueinander parallelen Stangen 1 sind an den Enden
durch
Querbalken 2 fest miteinander verbunden. Sie sind in den zwischen dem Torsionskörper
4 und den Querbalken 2 gelegenen Teilstücken je mit einer zur Achse des Körpers
4 parallelen tiefen Nut 3 versehen, die bei beiden Stangenl in gleicher Höhe zweckmäßig
in der Mitte zwischen Körper 4 und Querbalken 2 gelegen sind. Von den insgesamt
vier Nuten 3 befinden sich bei jeder Stange die beiden Nuten auf verschiedenen Seiten
derselben und zeigen die in gleicher Höhe gelegenen Nuten beider Stangen nach entgegengesetzter
Richtung.
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Infolge der beiden auf entgegengesetzten Seiten liegenden tiefen
Nuten wird bei Ausübung eines Zuges oder eines Druckes auf die beiden Enden einer
Stange die Kraft auf das zwischen den beiden Nuten gelegene Stück der Stange nicht
in der Mittellinie der Stange übertragen. sondern seitlich, wobei die seitliche
Verschiebung bei der einen Nut entgegengesetzt ist wie bei der anderen Nut. Es wird
dadurch auf das zwischen den beiden Nuten gelegene Mittelstück der Stange ein Drehmoment
ausgeübt, M7,. = P2 zu r, wenn 2' der auf die Stangenenden ausgeübte Zug oder Druck
mit 2-- bezeichnet wird und der Abstand der beiden 2 parallelen Kraftrichtungen
mit r. Das zwischen den beiden Nuten gelegene Stück der Stange wird unter dem Einfluß
des Drehmomentes verdreht, wobei eine Deformation der Stange an den durch die Nuten
geschwächten Querschnittsstellen stattfindet. An der Verdrehung des Mittelstückes
der Stange nimmt auch der Torsionskörper 4 teil, an dem das Mittelstück bebefestigt
ist. Da nun aber bei der am anderen Ende des Torsionskörpers befestigten Stange
die Nuten spiegelbildlich zu den Nuten bei der ersten Stange angeordnet sind, wirkt
das bei der zweiten Stange entstehende Drehmoment in entgegengesetzter Richtung
wie das bei der ersten Stange bestehende Drehmoment. Infolgedessen bewirken die
beiden gegenläufigen Drehmomente ein Verwinden des Torsionskörpers 4.
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Durch die Verminderung oder Vergrößerung der Tiefe der Nuten 3 wird
der Armer verlängert oder verkürzt und dadurch auch das Drehmoment Mk vergrößert
oder vermindert. Im extremsten Falle der
Vergrößerung des Drehmomentes Mk werden
die Stangen 1 an den Stellen, wo sich beim dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils
eine Nut 3 befindet, zerschnitten und die entstehenden Teile durch ein angemessen
starkes Stahlband wieder verbunden, derart, daß bei jeder Stange die beiden Stahlbänder
auf verschiedenen Seiten befestigt werden.
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Mit einer Vorrichtung der beschriebenen Art kann man sowohl die Zug-
als auch die Druckkraft in eine Kraft zum Verwinden eines Torsionskörpers überführen.
Diese Einrichtung ist also nicht nur für den Bau von Kraftmessern und Waagen, sondern
auch von Druckaufnehmern geeignet.
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Die Herstellung einer solchen Einrichtung ist sehr einfach, anspruchslos
und daher auch billig.