180975. lajstromszámú szabadalom • Berendezés kis súlyerők mérésére
5 180975 6 meghatározását lehetővé teszi a rúderők mérése, és a szerkezet geometriái viszonyainak ismerete révén. A 2. ábrán látható bakállvány egyensúlyi viszonyait a D pont (csomópont) és az A, B, C pontok kialakításától függően vizsgálhatjuk. A bakállványt alkotó AD, BD és CD irányú rudak vagy . kötelek találmányunkban a mérőkarokat képviselik. Két ilyen bakállványnak a 3. ábrán látható módon történő összekapcsolásával létrehozható a találmány szerinti berendezés. A 3. ábrán látható megoldásnál a berendezés olyan csuklókból és mérőrudakből álló szerkezet, amelyben az A, B és C végpontokban levő csuklók egymástól egyenlő távolságban helyezkednek el, és a szaggatott vonallal jelzett 5 házhoz csatlakoznak. Hasonló módon az L, M és N végpontokban levő csuklók is körív mentén helyezkednek el. A bakállvány rudak, a mérőkarok szabad végei a bakállvány csúcsaiban, az Sj, illetve S2 pontokban vannak összekapcsolva. Az Sj és S2 pontokat feszítőrúd köti össze. Az • Sj és S2 pontok megegyeznek, külön-kiilön a 2. ábra D pontjával. Ha most erre az egyensúlyban levő rendszerre az ábrán látható G súlyerő hat, a feszítő rúd végein levő Sí és S2 pontok A1 értékkel elmozdulnak, tehát a felső egység mérőkarjai megnyúlnak, az álsó egység mérőkaijai összenyomódnak. A deformáció után a rendszer ismét egyensúlyba kerül. Ha ismerjük a rendszer jellemzőit (geometria, rúderők nagysága) a G súlyerő vagy terhelés hatása előtt, az ismeretlen G súlyerő vagy terhelés nagysága meghatározható mérőkarokon mért erők megváltozott nagyságából. A mérőkarokban ébredő erők nagyságát erőrézékelőkkel mérjük. Elhelyezésük egy lehetséges példáját a 4. ábra mutatja. A 4. ábrán a találmány szerinti berendezés egy kiviteli alakjának egy része. A 3. ábrán látható, hogy a C, Sí, S2 és N pontok egy síkban fekszenek. Ezen közös síkban fekvő részek kialakítását mutatja a 4. ábra Az ábrán látható, hogy a mérőkarokba 1 erőérzékelők vannak beépítve. Emellett valamennyi mérőkar 2 állítószerkezettel van ellátva a megfelelő előfeszítés érdekében. Hasonló okból van a feszítőrúd is 2 állítószerkezettel ellátva. Ezzel végezhető el a két bakállvány egymáshoz képest történő előfeszítése. Az előfeszítéssel a gyártási tűrések, az illesztési játékok, valamint a mérendő erők hatásvonalának bizonytalanságát lehet kiküszöbölni. A találmány szerinti berendezéssel a mérést úgy végezzük, hogy a G~0 súlyerő állapotban a mérőkarok 1 erőérzékelőik által észlelt erőket tekintjük 0 értéknek és a G súlyerő vagy terhelés hatására beálló erőértékekből vektoriális összegezés segítségével nyerjük a terhelés mérőszámát. A berendezést célszerű úgy kialakítani, hogy a mérendő G súlyerő vagy terhelés hatásvonala a feszítőrúd geometriai tengelyével egybeessen, mert a számítás ez esetben a legegyszerűbb. Tekintettel arra, hogy a találmány szerinti berendezésben erővektorok között jön létre az egyensúlyi állapot, a mérés lényegében vektoriális összegezést, illetve kivonást jelent. Ez rendkívül egyszerűen megoldható villamos feszültségek összegezéseként, amikor is közvetlenül a terheléssel arányos kimenőjelet lehet előállítani. Célszerű, ha az egyes mérőkarokba beépítve erőérzékelőként nyúlásérzékelő ellenállásokat alkalmazunk félhídba vagy teljes hídba kapcsolva. Az 5. ábrán olyan megoldást mutatunk be, amelynél az 1 erőérzékelőket az A, B, C, L, M és N végpontokban helyeztük el. Az 1 erőérzékelőkön vannak az Rj, R2, R3 és R, nyúlásérzékelő ellenállások. Az 1 erőérzékelőkre közvetlenül hatnak a mérőkarokban ébredő rúderők. A G súlyerő vagy terhelés nagy pontosságú mérését úgy valósítottuk meg, hogy az egyes 1 erőérzékelők Rj, R2, R3 és R4 nyúlásérzékelő ellenállásaiból a 6. ábra szerinti mérőhidat építettük fel. A kapcsolási rajzon feltüntettük a nullhelyzet beállító és hőmérséklet kompenzáló r0 illetve rt ellenállásokat, valamint az érzékenység beállító és hőmérsékletkompenzáló R0, Rt ellenállásokat is, valamint az Rn normáló ellenállást. A bemutatott rendszerrel a G súlyerő vagy terheléssel arányos kimenő jelet nyerünk. Az elmondottakból látható, hogy a találmány szerinti megoldás lehetővé teszi igen kis erők tetszőleges mértékű feltranszformálását, és ezzel pontos mérését Jóllehet a bemutatott példában az egyes egy ségek három-három rudat tartalmaztak, de kialakítható a berendezés ennél több mérőkar alkalmazásával is. A mérőkarok számának növelésével egy membrán kialakítást közelítünk meg. Ha a berendezésben a feszítőrúdhoz kapcsolódó egységekként membránokat alkalmazunk és a mérőrúd rúdirányát az Rí .... R4 nyúlásérzékeíő ellenállások mérőirányainak sugárirányával jelöljük ki Illetve feleltetjük meg, úgy az előzőekhez hasonló módon nyerhetjük a terhelés mérőszámát. Szabadalmi igénypontok: 1. Berendezés kis súlyerők mérésére, azzal jellemezve, hogy legalább 3-3 egymással egy pontban összekapcsolt mérőkart tartalmazó két egységből áll, ahol az egyes egységek mérőkaijainak összekapcsolási pontjai (Sí, S2) feszítőrúddal vannak összekötve és a mérőkarok szabad végei egyetlen merev elemhez: házhoz (5) vannak kapcsolva oly módon, hogy az egyes egységekben a mérőkarok összekapcsolási pontjai (Si, S2) a házhoz (5) kapcsolt végpontok (A, B, C és L, M, N) által meghatározott síkokon kívül fekszenek. 2. Az 1. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a mérőkarok húzott rudakként vannak kialakítva. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a feszítőrúd húzott rúdként van kialakítva. 4. Az 1—3. igénypontok bármelyike szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a mérőkarok a merev elemhez csuklósán varrnak csatlakoztatva. 5. Az 1—3. igénypontok bármelyike szerinti berendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a mérőkarok a merev elemhez befogott tartóként vannak csatlakoztatva. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
