DE1139668B

DE1139668B - Messkoerper

Info

Publication number: DE1139668B
Application number: DEB60794A
Authority: DE
Inventors: Gottfried Birkholtz
Original assignee: BERLINER INDUSTRIEWAAGENFABRIK
Current assignee: BERLINER INDUSTRIEWAAGENFABRIK
Priority date: 1961-01-11
Filing date: 1961-01-11
Publication date: 1962-11-15
Also published as: CH386728A; GB986973A

Description

Meßkörper Zusatz zur Patentanmeldung B 55624 IX b /42k (Auslegeschrift 1 135 204) In der Hauptanmeldung ist ein Meßkörper für Kraftmessungen bzw. Wägungen beschrieben, enthaltend zwei auf seinem Umfang bezüglich einer senkrecht zur Körperachse liegenden Ebene symmetrisch angeordnete elektrische Stromwicklungen, von denen beim Ausüben eines axialen Druckes auf den Körper die eine gestaucht und die andere gereckt wird. Dieser Meßkörper ist dadurch gekennzeichnet, daß er einen ringförmigen Auflageteil enthält, der einseitig auf einer ebenen Fläche aufliegt. In dieser Weise ausgebildete Meßkörper weisen den Vorteil auf, daß ihre Meßkurve sich einem idealen geradlinigen Verlauf erheblich mehr nähert als bei allen anderen bekannten Meßkörpern dieser Art.
Versuche zeigten an, daß sich die Linearität der Meßkurve durch eine besondere, den Gegenstand der Erfindung bildende Gestaltung des Meßkörpers noch weiter verbessern läßt. Gemäß der Zusatzerfindung wird bei einem nach der Lehre der Hauptanmeldung ausgebildeten Meßkörper der auf seiner Oberfläche die Meßwicklungen tragende Teil durch mindestens einen Ring mit dem Profil eines Dreiecks gebildet, dessen eine Spitze etwa im Krafteinleitungspunkt liegt und dessen dieser Spitze gegenüberliegende Seite zu der die Meßwicklungen tragenden Oberfläche des Meßkörpers gehört.
Durch die erfindungsgemäße Ausführung wird erreicht, daß nur die vom Krafteinleitungspunkt am weitesten entfernten Ringteile, die die größte Relativbewegung gegenüber dem Krafteinleitungspunkt durchführen, maximalen Spannungen und damit Dehnungen unterliegen. Damit gelangen die maximalen Dehnungen in den Bereich der Meßwicklungen, so daß in diesen ein maximaler Meßeffekt erzielt wird.
Weiterhin wird durch die erfindungsgemäße Ausführung erreicht, daß bei optimalem Meßeffekt der dreieckförmige Querschnitt minimalen Spannungen unterworfen ist, so daß bei Entlastung des Meßkörpers eine hysteresisfreie Rückverformung der maximal gedehnten Spitzenbereiche erfolgt. Selbst für den Fall, daß gewisse plastische Verformungen in den Spitzenzonen des Meßkörpers auftreten, werden diese durch die elastischen Rückverformungen des wesentlich größeren inneren Körperbereiches mit rückverformt und somit kompensiert.
Das Profil des Dreiecks ist so gestaltet, daß sein Schwerpunkt genau oder angenähert in einer senkrecht zur Körperachse liegenden Ebene mit dem Krafteinleitungspunkt liegt. Dabei ist dieser Krafteinleitungspunkt derjenige Punkt des Meßkörperprofils, an dem ein rohrförmiges Körperstück angesetzt ist, das an seiner Auflagestelle selbst nach Möglichkeit keine Deformationen erfahren soll.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält der Meßkörper zwei Ringe mit Dreiecksprofil, die bezüglich einer senkrecht zur Körperachse verlaufenden Mittelebene symmetrisch angeordnet sind und an deren nach innen weisende Spitzen je ein rohrförmiger Teil des Körpers angeschlossen ist, von denen der eine an seiner Stirnseite die Lastauflagemittel trägt, während der andere an seiner Stirnseite auf einer ebenen Grundfläche aufliegt. Dabei trägt zweckmäßig jede der zu den beiden Dreiecksringen gehörenden Außenflächen mindestens je eine Meßwicklung sowie gegebenenfalls außerdem eine Temperaturkompensationswicklung. Die beiden Ringteile mit Dreiecksprofil sind miteinander zweckmäßig durch einen kurzen rohrförmigen Trägerteil verbunden.
Vorzugsweise sind sowohl die Last- als auch die beiden Auflageflächen als über die Meßwicklungsoberfläche radial hinausragende kreisförmige Abschlußscheiben ausgebildet, deren Ränder miteinander durch einen rohrförmigen Gehäuseteil in Verbindung stehen. Dieser rohrförmige Gehäuseteil kann minde- stens an einem seiner Stirnränder zur Abschlußscheibe einen kurzen Abstand aufweisen derart, daß er als Überlastsicherung wirkt. Bei Meßkörpern, deren äußere Maße etwa in der Größenordnung von '0 cm liegen, beträgt dieser Abstand zwischen dem Zylindergehäuse und der Abschlußplatte einige Zehntel Millimeter.
Die Erfindung wird durch die Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen nach der Erfindung ausgebildeten Meßkörper im Üängsschnitt. Der eigentliche Meßkörper ist mit 1 bezeichnet. Er ist von rotationssyrnmetrischer Form und enthält nach seinen Enden zu je einen zylindrischen Teil 2 bzw. 3. Auf die Stirnränder dieser Teile 2 und 3 wirkt die zu messende Last in Richtung zur Körperachse ein. Dabei sind diese rohrförmigen Teile 2 und 3 hinsichtlich Länge, Durchmesser und Materialstärke so bemessen, daß an der Auflagestelle weder eine Reckung noch eine Stauchung des Materials stattfindet.
Gemäß der Zusatzerfindung sind nun nach dem mittleren Teil des Körpers zu an die beiden rohrförmigen Teile 2 und 3 zwei Ringe 4 und 5 von Dreiecksprofil angeschlossen. Diese Profildreiecke liegen so, daß je eine ihrer Spitzen etwa im Kraftangriffspunkt 6 bzw. 7 liegen, d. h. an der Stelle, an der die rohrförmigen Teile 2 und 3 beim Aufsetzen einer Last ihre Kraft an die Teile 4 und 5 abgeben.
Die Kraftangriffspunkte 6 und 7 und die Dreiecke 4 und 5 sind im übrigen so gestaltet, daß die Schwerpunkte 4' bzw. 5' etwa auf einer Höhe mit den Kraftangriffspunkten 6 und 7 liegen, d. h. in ein- und derselben senkrecht zur Körperachse verlaufenden Ebene. Die Seite des Profildreiecks, die der im Kraftangriffspunkt liegenden Dreieckspitze gegenüberliegt, gehört zur Außenfläche des Meßkörpers, die die Meßwicklungen trägt. Diese Meßwicklungen sind für den Dreiecksring 4 mit 8 und 9, für den Dreiecksring 5 mit 10 und 11 bezeichnet. Dabei liegen die Wicklungen 8 und 10 bezüglich einer senkrecht zur Körperachse verlaufenden Mittelebene symmetrisch möglichst in Nähe der einander abgewandten Proflldreiecksspitzen, während die Wicklungen 9 und 11 in unmittelbarer Nähe dieser Mittelebene angeordnet sind. Bei Last auflage werden somit die Wicklungen 8 und 10 gestaucht, die Wicklungen 9 und 11 gereckt.
Auf jeder der beiden Außenflächen, die die Meßwicklungen tragen, kann auch noch eine weitere Wicklung vorgesehen sein, die mit 12 bzw. 13 bezeichnet ist und in an sich bekannter Weise zur Kompensation von Temperaturschwankungen dient.
Der Meßkörper 1 ist an seinen Stirnseiten durch je eine Platte 14 bzw. 15 abgeschlossen, wobei die Befestigung zwischen diesen Platten 14 und 15 und dem Körper 1 z. B. durch mehrere, und zwar mindestens drei Schrauben bzw. Gewindebolzen 16 und 17 erfolgt. Der mittlere Teil jeder der beiden Platten enthält eine Vertiefung 18 bzw. 19 mit einer kalottenfönnigen Bodenfläche 20 bzw. 21. Der Radius dieser Kalotte entspricht zweckmäßig der Entfernung der Vertiefung vom Körpermittelpunkt. Durch diese Kalotten 20 und 21 werden Verklemmungen vermieden, wenn eine Last in Richtung des Pfeils axial über eine weitere Platte 22 bzw. 23 auf den Meßkörper drückt.
Die mit den Meßkörperrändern verbundenen Abschlußplatten 14 bzw. 15 besitzen einen größeren Durchmesser als der Meßkörper 1 selbst. Ihre Ränder können daher zur Bildung eines den Meßkörper umschließenden Gehäuses benutzt werden, das durch einen Rohrteil 24 ergänzt wird. Dieser Rohrteil 24 ist beispielsweise an seinem unteren Rand mit der Abschlußplatte 15 durch eine Schraube oder einen Gewindebolzen25 fest verschraubt. Der andere Stirnrand dieses Rohres 24 steht hingegen mit der Abschlußplattel4 nicht in fester Verbindung, sondern endet kurz vor dieser unter Freilassung eines geringen Abstandes. Dadurch läi3t sich das Rohr 24 als Überlastsicherung ausnutzen, die von einer bestimmten Grenze ab ein weiteres Deformieren des Meßkörpers 1 verhindert. Bei Meßkörpern, die wie im Beispiel angegeben in ihrer Längs- und Querausdehnung von etwa 10 cm liegen, beträgt der Abstand zwischen dem Rohr 24 und der Abschlußplatte 14 etwa 3/lomm.
Bei Meßkörpern anderer Außenmaße ist dieser Abstand entsprechend größer oder kleiner. Die Überlastsicherung ist im übrigen zweckmäßig so bemessen, daß sie 400/0 Überbelastung wirksam wird.
Es empfiehlt sich, den der betreffenden Abschlußplatte gegenüberstehenden Rand des Rohres 14 nach innen abgestuft auszubilden, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist. Auf dem hierdurch gebildeten Absatz 26 kann dann ein z. B. aus Gummi bestehender Ring 27 aufgelegt werden, der zur Abdichtung des durch die Teile 14, 15 und 24 gebildeten Gehäuses dient.
In ähnlicher Form kann auch am unteren Rand des Rohres 24 eine Abdichtung 28 vorgesehen sein.
Bei einer Ausführungsform, die nur einen Ring mit Dreiecksprofil aufweist, sind beispielsweise nur die Teile 2 und 4 des Körpers vorhanden. Der Teil 4 setzt sich dann an seiner dem Rohrteil 2 abgewandten Spitze in ein Rohr fort, das etwa die gleiche Länge und die gleiche Materialdicke hat wie das Rohr 2 und dessen unterer Stirnrand auf einer ebenen Grundfläche aufliegt.
Die Zeichnung läßt insbesondere noch folgende Einzelheiten erkennen: Bei der dargestellten Ausführungsform mit zwei Dreiecksringen grenzen diese beiden Ringe zweckmäßig unter Zwischenfügung eines kurzen rohrförmigen Stückes 29 aneinander.
Wichtig ist ferner die Bemessung der Winkel, den die nach den Stirnrändem zu weisenden Seiten 30 bzw.
31 der Profildreiecke mit einer senkrecht zur Körperachse liegenden Ebene bilden. Sie sollen zu etwa 35 bis 400, vorzugsweise zu 380, bemessen werden. Die Winkel, die die gegenüberliegenden Dreiecksseiten 32 bzw. 33 mit einer senkrecht zur Körperachse liegenden Ebene bilden, werden hingegen zweckmäßig etwas geringer, und zwar zu 20 bis 250, vorzugsweise zu 220, bemessen.
Im übrigen können die nicht zur bewickelten Oberfläche des Körpers gehörenden Seiten der Profildreiecke 4 und 5 teilweise auch abgerundet ausgebildet sein, insbesondere an den Eckpunkten und vorzugsweise an den Krafteinleitungspunkten 6 und 7.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Meßkörper nach Patentanmeldung B 55624 IXb/42k, dadurch gekennzeichnet, daß der auf seiner Oberfläche die Meßwicklungen tragende Teil durch mindestens einen Ring mit dem Profil eines Dreiecks gebildet wird, dessen eine Spitze etwa im Krafteinleitungspunkt liegt und dessen dieser Spitze gegenüberliegende Seite zu der die Meßwicklungen tragenden Oberfläche des Meßkörpers gehört.
2. Meßkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil des Dreiecks (4, 5) so gestaltet ist, daß sein Schwerpunkt (4', 5') genau oder angenähert in einer senkrecht zur Körperachse liegenden Ebene mit dem Krafteinleitungspunkt (6, 7) liegt.
3. Meßkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den Krafteinleitungspunkt (6, 7) ein rohrförmiger Teil (2, 3) des Meßkörpers (1) anschließt.
4. Meßkörper nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß er zwei Ringe (4, 5) mit Dreiecksprofil enthält, die bezüglich einer senkrecht zur Körperachse verlaufenden Mittelebene symmetrisch angeordnet sind und an deren nach innen weisende Spitzen (6, 7) je ein rohrförmiger Teil des Körpers (2, 3) angeschlossen ist, von denen der eine an seiner Stirnseite die Lastauflagemittel trägt, während der andere an seiner Stirnseite auf einer ebenen Grundfläche aufliegt.
5. Meßkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede der zu den beiden Dreiecksringen (4, 5) gehörenden Außenflächen mindestens je eine Meßwicklung (8, 9 bzw. 10, 11) sowie gegebenenfalls eine Temperaturkompensationswicklung (12, 13) trägt.
6. Meßkörper nach Anspruch 1 oder folgenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die die beiden Dreiecksringe (4, 5) mit einem kurzen rohrförmigen Teil (29) aneinandergrenzen.
7. Meßkörper nach Anspruch 1 oder folgenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel, den die der Auflagefläche des Körpers zugewandte Seite des Profildreiecks (4, 5) mit einer zur Körperachse senkrecht liegenden Ebene bildet, etwa 35 bis 400, vorzugsweise 380, beträgt.
8. Meßkörper nach Anspruch 1 oder folgenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel, den die der Auflagefläche des Körpers abgewandte Seite des Proflldreiecks (4, 5) mit einer zur Körperachse senkrecht liegenden Ebene bildet, etwa 20 bis 250, vorzugsweise 220, beträgt.
9. Meßkörper nach Anspruch 1 oder folgenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Seiten des das Ringprofil bildenden Dreiecks (4, 5) insbesondere an den Übergangsstellen zu den rohrförmigen Teilen des Körpers (1) abgerundet und ausgebildet sind.
10. Meßkörper nach Anspruch 1 oder folgenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl seine Last- als auch seine Bodenauflagefläche als über den Radius der Meßwicklungsoberfläche radial hinausgehende kreisförmige Abschlußplatten (14, 15) ausgebildet sind, deren Ränder miteinander durch einen rohrförmigen Gehäuseteil in Verbindung stehen.
11. Meßkörper nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Gehäuseteil (24) an mindestens einem seiner Stirnränder zur Abschlußplatte einen kurzen Abstand aufweist, derart, daß er als Überlastsicherung wirkt.
12. Meßkörper nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand bei Meßkörpern, deren Höhe bzw. Durchmesser in der Größenordnung von 10 cm liegen, einige Zehntel Millimeter beträgt.
13. Meßkörper nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche des rohrförmigen Gehäuseteils (24) an der Abstandsstelle ein stufenförmiges Profil (26) aufweist und der hierdurch gebildete Absatz durch einen Dichtungsring (27) ausgefüllt ist.