DE532045C - Auf der Kontaktwirkung zwischen stromleitenden Teilen beruhende Einrichtung zum Messen mechanischer Kraefte - Google Patents

Description

Es sind Einrichtungen zum Messen mechanischer Kräfte bekannt, bei denen die Veränderung des Übergangswiderstandes zwi-, sehen stromleitenden Körpern als Maß für die zu bestimmende Kraft benutzt wird. Die bekannten Einrichtungen der genannten Art bestehen aus einer Säule, die aus zahlreichen aufeinandergeschichteten Kohleplättchen zusammengesetzt ist. Diese Säule wird den zu messenden Kräften ausgesetzt. Die bekannte Einrichtung ist verhältnismäßig teuer, da die Kohleplättchen an ihren Deck- und Grundflächen genau planparallel geschliffen werden müssen. Weiterhin nimmt die bekannte Einrichtung relativ viel Platz ein, so daß ihre Anbringung häufig . ziemlich viel Schwierigkeiten bereitet. Ein weiterer Nachteil der bekannten Einrichtungen besteht darin, daß bei ihrer Verwendung sehr feine und sehr

ao teure Instrumente notwendig sind, um die Widerstandsänderungen zu registrieren.

Die mit den bekannten Einrichtungen verbundenen Nachteile werden dadurch vermieden, daß als Meßkörper mit durch Druck veränderlichem Widerstand ein Körper benutzt wird, welcher aus einer Mischung von Leitern und nichtleitenden Bindemitteln besteht, wobei das Gemisch aus Leitern und nichtleitenden Bindemitteln eine harte, kompakte Masse bildet. Ein aus dem genannten Material hergestelltes dünnes Plättchen, welches zwischen zwei Metallpole gelegt wird, reicht aus, um je nach der Meßschaltung sowohl bei kleinen Drücken als auch bei Drücken bis zu 31 Ausschläge des Meßinstrumentes zu erzielen, die über die ganze Skala gehen. Hierbei ist die Widerstandsveränderlichkeit des erfindungsgemäß zusammengesetzten Plättchens so groß, daß ein registrierendes Millivoltmeter verwendet werden kann. Der erfindungsgemäß verwendete Meßkörper hat aber nicht nur eine außerordentlich große, auf dem Kontakteffekt beruhende Widerstandsveränderlichkeit, sondern er weist auch den weiteren wesentlichen Vorteil auf, daß die Charakteristik dieser Wider stands Veränderlichkeit wegen der festen, jede Lagenveränderung verhindernden Einbettung der leitenden Teilchen in dem Bindemittel völlig unveränderlich ist. Daß schließlich der Meßkörper, der erfindungsgemäß zusammengesetzt ist, nur klein zu sein braucht und daher wenig Platz beansprucht, ist schon oben zum Ausdruck gebracht worden, wo gesagt wurde, daß ein einziges Plättchen, welches aus einer erfindungsgemäß zusammengesetzten Masse besteht, für alle Meßbereiche genügt.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß es schon früher vorgeschlagen worden ist, eine lose Mischung aus -körnigen Leitern und Nichtleitern zur Herstellung eines durch Druck variablen Widerstandes zu verwenden. Bei diesem bekannten Widerstand waren die nichtleitenden Bestandteile aber keine Binde-

mittel, welche das Gesamtmaterial zu einer festen, kompakten Masse zusammenbanden. Vielmehr bestand die Mischung aus einer lockeren Masse. Infolgedessen ist dieser bekannte Widerstand für Druckmessungen unbrauchbar, da bei ihm dauernd Verlagerungen der Leiter zueinander auftreten und infolgedessen eine konstante Charakteristik unmöglich ist. "Weiterhin sei darauf hingewiesen, daß es auch schon vorgeschlagen worden ist, einen aus Leitern und nichtleitenden Bindemitteln zusammengesetzten Körper, welcher eine kompakte, harte Masse bildet, als Material für Widerstände zu verwenden. Diese Widerstände dienten aber nicht zu Druckmessungen, und dieses Material wurde daher auch keinen Drücken unterworfen. Es war auch keineswegs vorauszusehen, daß ein aus einer Mischung von Kontakteffekt zeigenden Leitern und Bindemitteln bestehender, eine kompakte Masse bildender Körper seinen Widerstand bei Änderung des Druckes ändern würde. Vielmehr ist es äußerst überraschend, daß ein unhomogenes Material, wie es das erfindungsgemäß ausgebildete Material ist, einen besseren Kontakteffekt zeigen soll als ein homogenes Material. Denn der Anteil der leitenden Bestandteile an der für den Kontakteffekt maßgebenden Körperoberfläche ist bei einem unhomogenen Material naturgemäß wesentlich geringer als bei einem homogenen Material. Entsprechend diesem geringeren Anteil müßte man auch an sich annehmen, daß der Kontakteffekt eines unhomogenen Materials wesentlich schlechter ist als der eines homogenen Materials. Dennoch hat die Praxis erwiesen, daß das unhomogene Material gemäß der Erfindung die oben erläuterten hervorragenden Eigenschaften für Meßzwecke hat.

Ganz besonders zweckmäßig ist es, den erfindungsgemäß zu Druckmessungen benutzten Widerstandskörper aus Kohle als leitenden Bestandteil und Hartgummi als · nichtleitendes Bindemittel herzustellen. Der Kontakteffekt der leitenden Kohlebestandteile ist ein sehr guter, wie aus den Untersuchungen, welche sich mit den beim Mikrophon auftretenden Kontaktwirkungen beschäftigt haben, hervorgeht. Kohle hat weiterhin in Verbindung mit Gummi die an sich bekannte Eigenschaft, nicht bloßer Füllstoff zu sein, sondern die Eigenschaften und Lebensdauer des Vulkanisationsproduktes günstig zu beeinflussen. Das aus Kohle und Gummi hergestellte Widerstandsmaterial zeichnet sich daher durch große Härte und gute innere Elastizität aus, so daß es zu unmittelbaren Messungen sehr erheblicher Drücke ohne weiteres benutzt werden kann. Auch war es bei länger währenden Versuchen nicht möglich, ein Abnehmen der Leistungsfähigkeit der Plättchen infolge etwaiger Alterung des Hartgummis festzustellen.

Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt.

In Abb. I, welche die Erfindung schematisch veranschaulicht, ist mit 1 der die Ohmschen Widerstandsänderungen erleidende Körper bezeichnet, welcher erfindungsgemäß aus einer Mischung von Kontakteffekt zeigenden Leitern, wie Kohle oder Metall und schlecht leitendem Material, welches als Bindemittel wirkt, besteht. Als schlecht leitende 'Mischungsbestandteile können Hartgummi, ferner Kunstharze Verwendung finden. Es sei bemerkt, daß der Meßkörper ohne jede Beeinträchtigung des Effektes auch wesentlich dünner sein kann, als in der Zeichnung dargestellt ist. Mit 2 sind die zu beiden Seiten des Körpers 1 angebrachten, von den übrigen Teilen der Dose durch die Isolatoren 3 getrennten Metallbeläge bezeichnet, welche die elektrischen Zuleitungen 4 aufnehmen. S ist eine am Dosengehäuse 6 befestigte Platte.

Die Stromdrähte 4 laufen durch einen Strommesser 7 und einen Widerstand 8 in eine Spannungsteileranordnung 9. 10 ist ein Spannungsmesser. go

Unter Einwirkung der Kraft/⁵ deformiert sich die Platte 5, wodurch die Kraft P bei geeigneter Einstellung teilweise auf den Körper ι übertragen wird. Hält man mit Hilfe der Spannungsteileranordnung die Spannung konstant, was bei 10 zu kontrollieren ist, so kann-die Stromanzeige bei 7 als ein Maß der Kraft gelten. -

Abb. 2 veranschaulicht im Schnitt und im Grundriß ein Ausführungsbeispiel eines Drehbankmeßsupportes. 11 ist eine Welle, 12 der sie bearbeitende Drehstahl, der mit Hilfe der Schrauben 13 in der Spannhülse 14 befestigt ist. Mit dem eigentlichen Support 15 ist die Spannhülse durch Vermittlung der beschriebenen Meßdosen 16 bis 18 verbunden. 16 sind zwei elektrisch hintereinander-, mechanisch parallel geschaltete Dosen unterhalb der Hülse, 17 zwei elektrisch hintereinandergeschaltete Dosen links- und rechtsseits derselben und 18 eine Dose an ihrem hinteren Ende.

Die Hintereinanderschaltung mehrerer an verschiedenen Stellen als Auflager dienender Meßdosen hat zur Folge, daß irgendwelche Ungleichmäßigkeiten in der Verteilung der Belastung auf die verschiedenen Meßdosen vollkommen ausgeglichen werden. So bestimmt beispielsweise die Gesamtheit des Widerstandes der beiden - Meßdosen 16 die Größe der vertikalen Druckkomponente, welche auf den Drehstahl 12 einwirkt. Für

das Meßresultat ist es ganz gleichgültig, ob die Lastverteilung auf die beiden Meßdosen 16 gleich oder ungleich ist.

Beginnt der Stahl einen Span zu nehmen, so wirkt eine räumlich gelegene Schnittkraft auf den Support, deren drei Raumkomponenten einzeln aufgenommen werden. Der Hauptschnittdruck trifft auf 16, der Vorschubdruck auf 17 und der Rückdruck auf r8. Durch einen Schalter kann wechselweise jede der Komponenten an die Meßanordnung angeschaltet werden.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung zum Messen mechanischer Kräfte, bei welcher durch Änderung des Übergangswiderstandes zwischen stromleitenden Körpern Ohmsche Widerstandsänderungen hervorgerufen werden, deren Größe als Maß für die Größe der zu untersuchenden Kräfte benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Meßkörper, deren unter Druck veränderlicher Widerstand als Maß für die zu messenden Kräfte dient, aus einer an sich bekannten Mischung von Kontakteffekt zeigenden Leitern und schlecht leitenden Bindemitteln, z. B. Kohle mit Hartgummi, bestehen, welche, zu einer festen . Masse zusammengepreßt, eine Lagenänderung der Leiter zueinander verhindern.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verteilung eines zu messenden Druckes auf mehrere an verschiedenen Stellen als Auflager dienende Meßkörper diese in an sich bekannter Weise elektrisch hintereinandergeschaltet sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen