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Dokumentenidentifikation DE19949747B4 29.09.2005
Titel Kraftmesser
Anmelder AUDI AG, 85057 Ingolstadt, DE
Erfinder Blödel, Wolfgang, 85134 Stammham, DE
DE-Anmeldedatum 15.10.1999
DE-Aktenzeichen 19949747
Offenlegungstag 31.05.2001
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 29.09.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.09.2005
IPC-Hauptklasse G01L 1/26
IPC-Nebenklasse G01G 3/02   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftmesser gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Kraftmesser sind im Stand der Technik bekannt. Verwiesen werden kann in diesem Zusammenhang zunächst auf die DE 29 24 886 A1, die eine Vorrichtung zur Verhinderung der Überlastung einer Kraftmessdose beschreibt. Im einzelnen ist dabei eine Waage gezeigt, bestehend aus einem Gehäuse, einem Stützaufbau mit einer beweglichen Stütze, die mit dem Gehäuse unter Ausbildung eines Parallelogramms zur Ermöglichung praktisch geradliniger Bewegungen des Stützaufbaues durch eine obere und eine untere, räumlich getrennte Plattfeder verbunden ist. Des weiteren sind ein Wägeteller zur Aufnahme einer von dem Stützaufbau getragenen Last, ein von dem Gehäuse getragener und in das Parallelogramm aufgenommener Träger, eine daran befestigte Anordnung mit einer Kraftmessdose, ein erstes Kontaktmittel zur Ermöglichung einer Berührung zwischen dem Stützaufbau und der die Kraftmessdose beinhaltenden Anordnung und ein zweites Kontaktmittel zur Ermöglichung einer Berührung zwischen dem Träger und dem Stützaufbau vorgesehen.

Die DE 32 21 838 A1 beschreibt einen Kraftmesser mit einem mittels Lenkern parallel geführten Kraftaufnehmer sowie mit einem Dämpfer, wobei einer der die Parallelführung bildenden Lenker als Kolben des Dämpfers ausgebildet ist.

Die DE 37 41 392 C2 beschreibt ein Dynamometer mit einem eingespannten Kraftmessorgan und mit elastisch untersetzender Parallelführung, bei der ein Teil der zu messenden Kraft durch biegeelastische Elemente aufgenommen und direkt an die Tragstruktur des Dynamometers abgeleitet wird. Nur ein kleiner Teil der Kraft beaufschlagt das eigentliche Kraftmessorgan.

Aus der DE 36 27 127 A1 geht eine Kraftmesseinrichtung in der Form einer Kraftmessdose hervor, aufweisend mindestens eine Membran, die mit einem flächigen Gegenelement umfangsmässig verbunden ist, und mit mindestens einem Sensor, der abhängig von der Durchbiegung der Membran ein elektrisches Signal abgibt, wobei im Inneren der Kraftmessdose ein mit dem Krafteinleitungspunkt der Membran in Verbindung stehendes erstes Sensorelement und ein an dem Gegenelement angebrachtes zweites Sensorelement in einer derartigen Lagebeziehung zueinander angeordnet sind, dass bei Krafteinleitung eine Relativbewegung zwischen den beiden Sensorelementen ein entsprechendes Signal hervorruft.

Die DE 196 40 854 A1 beschreibt einen Kraftaufnehmer hoher Längssteifigkeit mit integriertem Kraft- Druck- Umformer, bei dem ein Kraftaufnahmeelement eine halbkugelförmige Gestaltung aufweist.

Die DE 32 38 951 A1 beschreibt schließlich einen Kraftaufnehmer bei dem mit zwei als Scheiben ausgebildeten Lenkern ein Kraftaufnahmeelement parallel geführt wird. Die Lenker sind in der Wandung eines mit dem Kraftaufnahmeelement verbundenen Gehäuses eingespannt. Durch zentrische Scheibenöffnungen in den Lenkern erstreckt sich ein Kraftübertragungselement. Vorhandene Dehnungsmessstreifen als Messmittel sind den darauf abgestimmten, mit einer Reihe von Durchbrüchen ausgestatteten speichenartigen Lenkern zugeordnet, so dass die Lenker von daher der Messwertermittlung dienen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere konstruktive Variante für einen Kraftmesser zur Verfügung zu stellen, die sich durch eine besonders kompakte Bauweise, hohe Funktionalität und Messgenauigkeit auszeichnet.

Ausgehend von einem Kraftmesser mit den technischen Merkmalen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 gelingt dies erfindungsgemäß durch dessen weitere Ausgestaltung gemäß den kennzeichnenden Merkmalen dieses Patentanspruches.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles und der zugehörigen Zeichnung. Diese zeigt in einer Schnittdarstellung die wesensbestimmenden Elemente des erfindungsgemäßen Kraftmessers 1 als Teil einer für verschiedenerlei Zwecke einsetzbaren Prüfvorrichtung.

Der Kraftmesser 1 besteht aus einem zylindrischen (Achse 2) Gehäuse 3, welches durch ein Bodenteil 3.1, ein Mittelteil 3.2 und ein Kopfteil 3.3 gebildet wird. Sämtliche Gehäuseteile sind durch eine Anzahl gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneter Schrauben 4 miteinander verbunden, die sich durch Bohrungen 5, 6 im Bodenteil 3.1 bzw. Mittelteil 3.2. erstrecken und jeweils in eine Gewindebohrung 7 im Kopfteil 3.3 eingeschraubt sind. Ebenfalls gleichmäßig über den Umfang verteilt sind Stifte 8, 9 in entsprechenden Gehäusebohrungen 10, 11, 12 aufgenommen, die für eine passgenaue Zuordnung von Bodenteil 3.1, Mittelteil 3.2 und Kopfteil 3.3 sorgen.

Im Bereich der gegenseitigen Anlageflächen der drei Gehäuseteile sind zwei dünne (z. B. 0,8 mm dick), membranartige und vorzugsweise aus Stahlblech bestehende Scheiben 14 eingelegt, wobei die Schrauben 4 bzw. die Stifte 8, 9 entsprechende Bohrungen der Scheiben 14 durchdringen und diese dadurch in ihrer Position halten.

Die Scheiben 14 dienen der Parallelführung des Gehäuses 3 gegenüber einer aus Spannschraube 15, Hülse 16 und abgesetzter (Absatz 17) Distanzhülse 18 bestehenden Einheit bei der Bewegung entlang der Gehäuseachse 2. Über die als Kraftübertragungselement dienende Spannschraube 15, die sich durch zentrische Öffnungen 30, 31 der Scheiben 14 hindurch erstreckt, ist die besagte Einheit mit einem Zapfen 19 der Prüfvorrichtung verbunden, wobei der Zapfen 19 letztlich dazu dient, über noch zu beschreibende Mittel,, die auf ein vorzugsweise halbkugelförmig ausgeführtes Kraftaufnahmeelement 20 außermittig (Pfeil in Volllinie) oder mittig (Pfeil in gestrichelter Linie) oder schräg (Pfeil in strichpunktierter Linie) einwirkende Kraft F abzustützen. Je nach Verwendungszweck kann das Kraftaufnahmeelement 20 aus Metall, Holz, Kunststoff und dergleichen oder auch aus einem elastischen, nachgiebigen Material bestehen.

Eine konzentrische Erhöhung 22 des Gehäuse-Kopfteiles 3.3 ragt in eine entsprechend dimensionierte Ausnehmung 23 im Kraftaufnahmeelement 20 hinein, wobei beide Bauteile über über den Umfang verteilt angeordnete Schrauben 24 miteinander verbunden sind.

An die Unterseite der konzentrischen Erhöhung 22 ist mittels Verbindungsschrauben 25 eine Kraftmessdose 26 angeschlossen, deren Messwerte über Leitung 27 an entsprechende Geräte leitbar sind und die bodenseitig mit einem mittig angeordneten Bolzen 28 mit abgerundetem Kopf ausgestattet ist, welcher am Schraubenkopf 29 der Spannschraube 15 zur Anlage kommt. Da sich an dieser Stelle und auf diese Weise die Kraftmessdose 26 am stationären Zapfen 19 abstützt, ist so die Größe der einwirkenden Kraft F über die entsprechende Druckbelastung der Kraftmessdose 26 ermittelbar. Aufgrund der Parallelführung mittels der Scheiben 14 wird ausschließlich die parallel zur Achse 2 gerichtete Komponente der Kraft F ermittelt und gemessen. Ist die Kraft F schräg gerichtet oder wirkt sie außermittig, so dass weitere Kraftkomponenten bzw. Momente auf das Kraftaufnahmeelement 20 einwirken, so hat dies keinen Einfluss auf das Messergebnis.

Es versteht sich, dass im Rahmen der Erfindung liegende konstruktive Abwandlungen des Ausführungsbeispieles ohne weiteres denkbar sind. So können beispielsweise Gehäuse 3 und Kraftaufnahmeelement 20 auch anders geformt sein. Anstatt der Kraftmessdose 26 ist jedes andere geeignete Kraft-Messmittel einsetzbar. Anstatt der membranartigen Scheiben 14 sind beispielsweise auch speichenähnliche Konfigurationen denkbar, über die eine geeignete Parallelführung zwischen Gehäuse 3 und der zentrischen Einheit (Spannschraube 15, Hülse 16, Distanzhülse 18) gewährleistet werden kann. Auch die besagte mittige Einheit kann in ihrem konstruktiven Aufbau ohne weiteres eine gewisse Modifikation erfahren.


Anspruch[de]
  1. Kraftmesser mit einem mittels mindestens zweier, im Abstand übereinander angeordneter Lenker parallel geführten Kraftaufnahmeelement (20) und mit einem Kraftübertragungselement (15), wobei die Lenker als Scheiben (14) ausgebildet und in der Wandung eines mit dem Kraftaufnahmeelement (20) verbundenen Gehäuses (3) eingespannt sind, während das Kraftübertragungselement (15) sich durch zentrische Scheibenöffnungen (30, 31) hindurch erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungselement (15) mit seiner Stirnseite (29) eine innerhalb des Gehäuses (3) angebrachte Kraftmessdose (26) beaufschlagt.
  2. Kraftmesser nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine konzentrische Erhöhung (22) eines Gehäuse-Kopfteiles (3.3.) in eine entsprechend dimensionierte Ausnehmung (23) im halbkugelförmig ausgebildeten Kraftaufnahmeelement (20) hineinragt und dass an der Unterseite der konzentrischen Erhöhung (22) die Kraftmessdose (26) angeschlossen ist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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