S tüt z s t ruktur

Beschreibung :

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung von Kräftebelastungen einer Stützstruktur gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zur Erfassung von Kräftebelastungen eignen sich

bekanntermaßen Kraftmessaufnehmer, welche auch als

Kräftesensoren bezeichnet werden. Besondere Anwendung finden Kraftmessaufnehmer bei der gravimetrischen Erfassung von Füllständen in Behältnissen, welche durch

Stützstrukturen gestützt sind, wie beispielsweise Silos, sowie bei der Überwachung von Grenzbelastungswerten von kräftebelasteten Stützstrukturen, wie beispielsweise Kräne oder vergleichbare Trag- oder Stützkonstruktionen, und bei Wägeaufgaben im Gleisbereich sowie bei Schaltern im

Gleisbereich .

Die Erfindung geht daher von Kraftmessaufnehmern aus, die sich zur Erfassung von Kräften an kräftebelasteten

Stützstrukturen eignen, wobei hierfür üblicherweise die in den Stützstrukturen vorherrschenden Normal- und Querkräfte zu bestimmen sind.

Üblicherweise werden zu diesem Zweck Kraftmessaufnehmer mit Dehnungsmessstreifen eingesetzt, die kraftabhängige

Verformungen bzw. Dehnungen an kräftebelasteten

Stützstrukturen erfassen können. Unter kräftebelasteten Stützstrukturen im Sinne der

Erfindung sind Tragstrukturen, Tragkonstruktionen oder Leitstützstrukturen beispielsweise bestehend aus

Horizontal-, Vertikal- und/oder Querträger, Schienen für darauf fahrende Züge oder andere schienengebundene

Einheiten, Messstützen, Messbalken, Stützen, Zargen,

Tragwände, oder dergleichen, zu verstehen, die miteinander verbunden und/oder bereits vormontiert sein können.

Nachfolgend soll hierfür allgemein der Begriff einer

Stützstruktur verwendet werden.

Die Anbringung von Kraftmessaufnehmern an Stützstrukturen zur Erfassung von Kräftebelastungen kann zur Erfassung kraftabhängiger Verformungen an der Oberfläche der

Stützstruktur erfolgen. Allerdings müssen hierfür

Kraftmessaufnehmer durch Schweiß- oder Schraubverbindungen oder durch andere Verbindungsarten an der Oberfläche geeignet befestigt werden. Ferner ermöglicht eine derartige Anbringung von Kraftmessaufnehmern naturgemäß nur eine beschränkte Erfassung der Kräftebelastungen an der

Oberfläche von Stützstrukturen.

Die Erfassung von Kräftebelastungen über einen Querschnitt einer Stützstruktur ermöglichen indessen

Kraftmessaufnehmer, die in eine Bohrung in der

Stützstruktur eingebracht sind und hierfür einen im

Wesentlichen zylinderförmigen Messkopf umfassen, der in diesen Bohrungen eingebracht ist. Derartige

Kraftmessaufnehmer mit einem im Wesentlichen

zylinderförmigen Messkopf werden üblicherweise als

Messaugen bezeichnet und weisen üblicherweise eine

längliche Form auf. Als Messaugen ausgebildete Kraftmessaufnehmer können überall dort eingesetzt werden, wo entweder eine bestehende Stützstruktur nicht verändert werden kann bzw. soll oder wenn die Anforderung besteht, eine kostengünstige

Alternative zu anderen Kraftmessaufnehmern einzusetzen, beispielsweise zur Erstausrüstung von Wägevorrichtungen oder zu deren Nachrüstung, ohne bestehende Strukturen bzw. Komponenten zu ersetzen.

Zur Einbringung derartiger als Messaugen bezeichnete

Kraftaufnehmer in eine Stützstruktur zum Zwecke der Messung der Kräftebelastung der Stutzstruktur wird üblicherweise zuerst ein Loch in die Stützstruktur gebohrt und dieses Loch als Passung ausgearbeitet. Anschließend wird der

Messkopf anhand eines Passpressungsverbands in die

ausgearbeitete Bohrung eingebracht bzw. eingepresst.

Ein derartiger Kraftaufnehmer oder Sensor ist

beispielsweise aus der DE 35 31 245 AI bekannt.

Die Einbringung derartiger Messköpfe von

Kraftmessaufnehmern anhand eines Passpressungsverbands erfordert üblicherweise einen hohen Montage- und

Zeitaufwand, da zuerst eine Passbohrung in die bestehende Stützstruktur vorbereitet und eingebracht werden muss.

Ferner muss mit einer hohen Präzision sowie mit einem entsprechenden Spezialwerkzeug gearbeitet werden um

derartige Passbohrungen mit ausreichender Genauigkeit für eine anschließende Presspassung des Messauges in die

Stützstruktur vorzubereiten.

Aus der DE 29 34 414 AI ist zudem eine Messvorrichtung bekannt, bei der eine Messspindel, an deren Oberfläche Dehnungsmessstreifen in Längsrichtung der Spindel

angeordnet sind, an beiden Enden jeweils mittels eines Gewindes und konischen Klemmringen axial und radial in einer Bohrung eines Gehäuses oder Gegenstandes festgelegt wird .

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung bereit zu stellen, welche den Nachteil des Standes der Technik beseitigt und einen geringen Montageaufwand zur Anbringung von Kraftmessaufnehmern an/in eine bestehende Stützstruktur erfordert. Ferner ist es Aufgabe der

erfindungsgemäßen Vorrichtung, estehende Vorrichtungen oder Stützstrukturen in einer einfachen und kostengünstigen Art und Weise zu einer Kraftmessvorrichtung und/oder

Wägevorrichtungen zur Erfassung von Kräftebelastungen einer Stützstruktur um- oder auszurüsten, während ferner eine hohe Messpräzision ermöglicht ist.

Die erfindungsgemäße Lösung ist durch eine Vorrichtung zur Erfassung von Kräftebelastungen nach Anspruch 1 gegeben. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der

Unteransprüche .

Demgemäß wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch eine Vorrichtung zur Erfassung von Kräftebelastungen einer

Stützstruktur, umfassend einen Kraftmessaufnehmer mit einem im Wesentlichen zylinderförmigen Messkopf, der in einer Bohrung der Stützstruktur anzuordnen oder angeordnet ist, wobei der Messkopf eine Grundfläche und eine als

Spannringanlage angepasste Außenfläche besitzt, und zur radialen Festlegung des Messkopfes gegenüber einer

Innenfläche der Bohrung mindestens ein erster Spannring mit wenigstens einer kegeligen Kraftübertragungsfläche umfasst ist, wobei die Vorrichtung mindestens ein

Kraftbeaufschlagungsmittel umfasst, welches zur

Beaufschlagung des ersten Spannrings im Wesentlichen in Axialrichtung des zylinderförmigen Messkopfs (5) vorgesehen ist. Hierbei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der

Messkopf einen scheibenförmigen Verformungskörper aufweist, der parallel zur Grundfläche angeordnet und auf dem

mindestens ein Dehnungsmesstreifen appliziert ist.

Zudem ist der erste Spannring zumindest teilweise in einem Ringspalt zwischen der Außenfläche des zylinderförmigen Messkopfs und der Innenfläche der Bohrung in der

Stützstruktur anzuordnen oder angeordnet. Damit liegen der Verformungskörper mit dem Dehnungsmessstreifen und der Spannring in einer einzigen Kraftebene. Diese verläuft radial zum Messkopf. Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird gewährleistet, dass die zu erfassenden Kräfte aus der Stützstruktur exakt in den Verformungskörper eingeleitet werden können.

Vorteile der Erfindung liegen darin begründet, dass eine bestehende Stützstruktur in deren Struktur nicht verändert werden muss, keine Teile oder Komponenten von dieser ersetzt werden müssen und eine Anbringung eines

Kraftmessaufnehmers mit einem nur geringem Werkzeugumfang und darüber hinaus mit nur geringem Zeitaufwand

durchgeführt, und von einer beliebigen Außenseite an/in eine Stützstruktur schonend angebracht werden kann, und zwar lediglich durch die Anbringung einer einzigen Bohrung, das heißt ohne der Notwendigkeit von weiteren Bohrungen für die Montage oder zur Befestigung eines Kraftmessaufnehmers. Weitere Vorteile der Erfindung sind, dass die Bohrung nicht als Passpressungsverband ausgearbeitet werden muss, keine Gewinde in die bestehende Stützstruktur eingeschnitten werden müssen und das erfindungsgemäße Messsytem unter Zuhilfenahme von Standardbauteilen an/in die Stützstruktur kraftschlüssig eingebracht werden kann, und dennoch ein Kraftmessaufnehmer bzw. ein Messkopf der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit der Stützstruktur derart in eine präzise kraftschlüssige Verbindung gebracht ist, dass Kräfte,

Spannungen und Verformungen einer Stützstruktur auf das Messauge präzise übertragen werden können und das Messauge an/in der Stützstruktur fest als auch wieder lösbar, das heißt demontierbar angebracht oder eingebracht ist.

Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestehen darin, dass sowohl Normal- als auch Querkräfte eines

Querschnittprofils der bestehenden Stützstruktur, und/oder in der neutralen Phase der Stützstruktur erfasst werden können .

Darüber hinaus ist es ein entscheidender weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Vorrichtung, dass es gegenüber herkömmlichen Messsystemen ermöglicht ist, einen

Kraftmessaufnehmer derart geeignet in die Stützstruktur einzubringen, dass dieser Kräfte in einer Messrichtung wesentlich genauer und ferner auch unempfindlicher in Bezug auf störende, gegebenenfalls weitere, Kräfte und Momente in der Stützstruktur erfassen kann.

Darüber hinaus kann die Stützstruktur mit der

erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattet werden ohne Stabilitätseinbußen zu erleiden, indem beispielsweise eine Bohrung mit einer beliebigen Geometrie an einem beliebigen Ort der Stützstruktur angebracht werden, so dass die

Stabilität der Stützstruktur nicht nachhaltig geschädigt wird. In diesem Zusammenhang können ferner sehr kleine Bohrungen und/oder bereits bestehende Bohrungen beliebigen Durchmessers und Geometrie in der Stützstruktur,

beispielsweise rechteckig, oval oder nicht vollständig kreisrund, in der Stützstruktur genutzt werden,

beispielsweise bereits bestehende Montagebohrung von

Trägern, welche nicht vorher als Passung ausgearbeitet sind bzw. ausgearbeitet werden müssen.

In einer bevorzugten Weiterentwicklung der

erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das

Kraftbeaufschlagungsmittel mit einer daran ausgebildeten Stirnseite zumindest an einer stirnseitigen

Kraftübertragungsfläche des ersten Spannrings anliegen. Darüber hinaus kann in besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung das Kraftbeaufschlagungsmittel in Art einer Hülse mit einem Innengewinde, und insbesondere mit einer Bohrung, ausgestaltet sein, wobei dieses Innengewinde in ein an dem Messkopf angebrachtes Außengewinde eingreift. Hierbei kann der Durchmesser des Außengewindes geringer sein als der Durchmesser entlang der als Spannringanlage angepassten Außenfläche des zylinderförmigen Messkopfs.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht zudem vor, dass der Außendurchmesser des

Kraftbeaufschlagungsmittels kleiner ist als der

Inndurchmesser der Bohrung. Weiterhin kann das

Kraftbeaufschlagungsmittel eine kreisringförmige Stirnseite aufweisen und der Innendurchmesser des Kraftbeaufschlagungsmittels zumindest in Teilbereichen größer als der Außendurchmesser des Messkopfes sein.

Ferner kann die Wandstärke des Kraftbeaufschlagungsmittels an dessen Stirnseite geringer als die Spaltbreite des

Ringspalts sein, so dass zumindest ein Teil des

Kraftbeaufschlagungsmittels in dem Ringspalt versenkt, oder auch das gesamte Kraftbeaufschlagungsmittel in der Bohrung der Stützstruktur versenkt angeordnet ist oder versenkbar angeordnet werden kann.

Damit kann der Kraftaufnehmer auch als Baueinheit durch die Bohrung der Stützstruktur hindurchgeführt werden, der

Spannring ist bereits an dem Messkopf angeordnet und kann durch Betätigung des Kraftbeaufschlagungsmittels in eine Festlegeposition verschoben und gesichert werden.

In einer Verbesserung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann an dem Kraftbeaufschlagungsmittel in einem

Übergangsbereich zu dessen Stirnseite eine zu dem Messkopf hin geöffnete Ausnehmung, und/oder an dem Messkopf in einem Übergangsbereich zu der als Spannringanlage angepassten Außenfläche eine zu dem Kraftbeaufschlagungsmittel hin geöffnete Ausnehmung angebracht sein.

In einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist der erste Spannring eine kegelige äußere Kraftübertragungsfläche auf, und zumindest ein Teil der Innenfläche der Bohrung in der Stützstruktur ist zu dieser kegeligen äußeren Kraftübertragungsfläche des ersten

Spannrings komplementär verlaufend konisch. Der erste

Spannring ist in diesem Fall derart in dem Ringspalt anzuordnen oder ist dort derart angeordnet, dass die kegelige äußere Kraftübertragungsfläche des ersten Spannrings zumindest teilweise an der konischen Innenfläche der Bohrung anliegt.

In einer alternativen Ausführungsform oder auch in einer Weiterentwicklung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist der erste Spannring eine kegelige innere

Kraftübertragungsfläche auf, und die als Spannringanlage angepasste Außenfläche ist eine zu dieser kegeligen inneren Kraftübertragungsfläche des ersten Spannrings komplementär verlaufende kegelige Kraftübertragungsfläche.

In diesem Fall ist der erste Spannring derart in dem

Ringspalt anzuordnen oder ist dort derart angeordnet, dass die kegelige innere Kraftübertragungsfläche des ersten Spannrings zumindest teilweise an der kegeligen

Kraftübertragungsfläche der Außenfläche anliegt.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der

erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein zweiter Spannring umfasst, wobei der erste Spannring wenigstens eine erste kegelige Kraftübertragungsfläche, und der zweite Spannring wenigstens eine zu dieser kegeligen Kraftübertragungsfläche des ersten Spannrings komplementär verlaufende kegelige Kraftübertragungsfläche aufweist. Der erste und der zweite Spannring sind bei einer derartigen Ausführungsform derart in dem Ringspalt anzuordnen oder sind dort derart

angeordnet, dass die beiden komplementär verlaufenden kegeligen Kraftübertragungsflächen des ersten und des zweiten Spannrings aneinander anliegen. Um den ersten und den zweiten Spannring in dem Ringspalt zu verspannen, kann in weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Erfindung ein Verbindungsmittel, beispielsweise eine Verschraubung, umfasst sein, welches den ersten und den zweiten Spannring miteinander verbindet und in dem

Ringspalt verspannt. Ferner kann auch nur der erste oder auch nur der zweite Spannring anhand des Verbindungsmittels in dem Ringspalt verspannt sein, indem das

Verbindungsmittel den ersten oder den zweiten Spannring mit dem zylinderförmigen Messkopf verbindet und in dem

Ringspalt verspannt.

In einer Weiterentwicklung der erfindungsgemäßen

Vorrichtung kann mindestens ein Kraftbeaufschlagungsmittel umfasst sein, welches zumindest auf den ersten oder zweiten Spannring eine Kraft im Wesentlichen in Axialrichtung des zylinderförmigen Messkopfs bewirkt, so dass der erste und/oder zweite Spannring in dem Ringspalt verspannt ist und infolgedessen eine Verspannung des zylinderförmigen Messkopfs in dem Ringspalt bewirkt ist.

In einer bevorzugten Weiterentwicklung der

erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der erste und der zweite Spannring eine stirnseitige Kraftübertragungsfläche, und die als Spannringanlage angepasste Außenfläche eine den zylinderförmigen Messkopf wenigstens teilweise umlaufende Stufe mit einer im Wesentlichen radial ausgerichteten

Kraftübertragungsfläche aufweisen, an welcher einer dieser beiden stirnseitigen Kraftübertragungsflächen anzulegen ist oder anliegt, und wobei an der anderen der beiden

stirnseitigen Kraftübertragungsflächen das

Kraftbeaufschlagungsmittel mit einer daran ausgebildeten Stirnseite anzulegen ist oder anliegt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen erfindungsgemäßer Vorrichtungen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ersichtlich. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: eine Seitenansicht einer Einbausituation der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit drei vertikal

angeordneten als Stützen ausgebildeten Stützstrukturen,

Fig. 2: eine Seitenansicht einer Einbausituation der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer horizontal

angeordneten als Träger ausgebildeten Stützstruktur,

Fig. 3: eine perspektivische Ansicht einer Einbausituation der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer

querkraftbelasteten Stützstruktur in Form einer Schiene.

Fig. 4: einen Schnitt durch die Stützstruktur aus Fig. 3 entlang der Schnittlinie IV-IV

Fig. 5 Detail V aus Figur 4 in vergrößerter Darstellung.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von beispielhaften Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert, wobei gleiche oder gleich wirkende

Merkmale in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen einer

Vorrichtung zur Erfassung von Kräftebelastungen einer

Stützstruktur beschrieben, welches einen Kraftmessaufnehmer mit einem im Wesentlichen zylinderförmigen Messkopf

umfasst, der in einer Bohrung der Stützstruktur anzuordnen oder angeordnet ist, wobei der Messkopf hierfür eine als Spannringanlage angepasste Außenfläche besitzt, und

mindestens ein erster Spannring mit wenigstens einer kegeligen Kraftübertragungsfläche umfasst ist, wobei der erste Spannring zumindest teilweise in einem Ringspalt zwischen der Außenfläche des zylinderförmigen Messkopfs und einer Innenfläche der Bohrung in der Stützstruktur

anzuordnen oder angeordnet ist.

Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Stützstruktur 4 einer möglichen Applikation von zylinderförmigen Messköpfen der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Im Einzelnen sind drei vertikal angeordnete Stützen 4 dargestellt, welche einen Silo 14 tragen. Jede der Stützen kann eine Stützstruktur 4 ausbilden, an welcher eine erfindungsgemäße Vorrichtung anzuordnen oder angeordnet ist.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung weder appliziert noch gezeigt. Insofern dient Fig. 1 lediglich zur beispielhaften Erläuterung einer bevorzugten Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die drei als Stützen ausgebildeten Stützstrukturen 4 sind an ihrem einen Ende in einem Lager 16 befestigt.

An ihrem anderen Ende tragen diese Stützen den Silo 14, welcher eine Auslassöffnung 15 aufweist.

Die Anbringung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung an einem durch die Stützstrukturen 4 getragenen Silo kann zur, insbesondere nachträglichen, Realisierung einer

gravimetrischen Füllstandsmessung dienen und realisiert infolgedessen eine Wägevorrichtung zur Erfassung des

Inhaltsgewichts des Silos 14. Zur beispielhaften Erfassung der Gewichtskraft des

Siloinhaltes erfolgt eine Anbringung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zweckmäßig an einem oder an mehreren der als Stützen ausgebildeten Stützstrukturen 4 indem wenigstens ein im Wesentlichen zylinderförmiger Messkopf 5 eines

Kraftmessaufnehmers 3 der erfindungsgemäßen Vorrichtung (jeweils nicht in Fig. 1 gezeigt) in eine der Bohrungen 6 der als Stützen ausgebildeten Stützstrukturen 4 eingebracht wird und darin kraftschlüssig mit einer der Stützstrukturen 4 verbunden wird.

Aufgrund einer derartigen Anordnung wird die Gewichtskraft des Siloinhaltes durch eine der als Stützen ausgebildeten Stützstrukturen 4 auf den in einer der Bohrungen 6

eingebrachten Messkopf 5 der erfindungsgemäßen Vorrichtung übertragen, weshalb eine zu der Gewichtskraft des

Siloinhaltes abhängige Messung einer Normalkraft erfolgen kann, die in einer der als Stützen ausgebildeten

Stützstrukturen 4 wirkt.

Fig. 2 zeigt eine beispielhafte Stützstruktur 4, einer weiteren möglichen Applikation von zylinderförmigen

Messköpfen der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Im Einzelnen ist ein horizontal angeordneter Träger dargestellt, der einen Silo 14 trägt. Der Träger kann eine Stützstruktur 4 ausbilden, an welcher ein Messkopf anzuordnen oder

angeordnet ist.

In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung, wie bei der Einbausituation gemäß in Fig. 1, weder appliziert noch gezeigt. Insofern dient auch Fig. 2 lediglich zur beispielhaften Erläuterung einer bevorzugten Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die als Träger ausgebildete Stützstruktur ist an ihren beiden Enden auf zwei Lager 16 abgestützt.

Der Silo 14 weist wiederum eine Auslassöffnung 15 auf.

Die Anbringung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung an einen durch die Stützstruktur 4 getragenen Silo kann zur, insbesondere nachträglichen, Realisierung einer

gravimetrischen Füllstandsmessung dienen und realisiert infolgedessen ebenfalls eine Wägevorrichtung zur Erfassung des Inhaltsgewichts des Silos 14.

Zur Erfassung der Gewichtskraft des Siloinhaltes erfolgt eine Anbringung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an der als Träger ausgebildeten Stützstrukturen 4, indem ein im Wesentlichen zylinderförmiger Messkopf 5 eines

Kraftmessaufnehmers 3 (beides nicht in Fig. 2 gezeigt) in eine der Bohrungen 6 der als Träger ausgebildeten

Stützstruktur 4 eingebracht wird und darin kraftschlüssig mit der Stützstruktur 4 verbunden wird.

Aufgrund einer derartigen Anordnung wird die Gewichtskraft des Siloinhaltes durch die als Träger ausgebildeten

Stützstruktur 4 auf den in einer der Bohrungen 6

eingebrachten Messkopf 5 der erfindungsgemäßen Vorrichtung übertragen, weshalb eine zu der Gewichtskraft des

Siloinhaltes abhängige Messung einer Querkraft erfolgen kann, die in der als Träger ausgebildeten Stützstruktur 4 wirkt .

Es sei darauf hingewiesen, dass je nach Lage der

Stützstruktur und innerem Aufbau des Messkopfes auch die gleichzeitige Messung einer Querkraft und einer Normalkraft erfolgen kann.

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer

Einbausituation der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer querkraftbelasteten Stützstruktur in Form einer Schiene. Der Kraftaufnehmer 3 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist im Steg einer als Stützstruktur 4 vorgesehenen Schiene eingebaut .

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch die Stützstruktur 4 aus Fig. 3 entlang der Schnittlinie IV-IV. Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Kraftaufnehmer 3 und dem

dazugehörigen Messkopf 5 ist in der dafür vorgesehenen Bohrung 6 der Stützstruktur 4 angeordnet. Diese ist derart in der Stützstruktur 4 festgelegt, dass die Mittelachse der Stützstruktur, ein Spannring 1, ein Verformungskörper 7 des Messkopfs 5 und der darauf applizierte Dehnungsmesstreifen (nicht dargestellt) in einer Ebene, nämlich der Kraftebene liegen .

Fig. 5 zeigt Detail 5 aus Fig. 4 in vergrößerter

Darstellung. Dargestellt ist ein Querschnitt durch eine bevorzugte erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erfassung von Kräftebelastungen einer Stützstruktur 4, umfassend einen Kraftmessaufnehmer 3 mit einem im Wesentlichen

zylinderförmigen Messkopf 5, der in einer Bohrung 6 der Stützstruktur 4 anzuordnen oder angeordnet ist, welche in eine Stützstruktur 4 eingebracht ist, insbesondere gemäß einer der Einbausituationen der Fig. 1, 2, 3 oder 4 .

Der Kraftmessaufnehmer 3 weist gemäß der bevorzugten

Ausführungsform nach Fig. 5 in zweckmäßiger Weise an einem Verformungskörper 17 mindestens einen

Dehnungsmessstreifen, welcher eine Verformung des

Verformungskörpers 17 erfasst, die proportional zu einer auf den Verformungskörper 17 wirkenden Kräftebelastung ist. Der scheibenförmige Verformungskörper 17 wird in Figur 5 lediglich als Steg sichtbar, der vom Mantel des Messkopfes 5 eingespannt ist. Der Mantel des Messkopfes 5 und der Verformungskörper 17 ergänzen sich im Querschnitt zu einem I- oder Doppel T-Profil.

Zur kraftschlüssigen Verbindung bzw. Verspannung oder

Montage des zylinderförmigen Messkopfs 5 in der Bohrung 6 der Stützstruktur 4, beispielsweise gemäß einer der

Einbausituationen nach den Fig. 1, 2, 3 oder 4, besitzt der in Fig. 5 gezeigte Messkopf 5 eine als Spannringanlage angepasste Außenfläche 8.

Ferner umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Fig. 5 einen ersten Spannring 1 mit wenigstens einer inneren kegeligen Kraftübertragungsfläche la, wobei der erste

Spannring 1 zumindest teilweise in einem Ringspalt 7 zwischen der Außenfläche 8 des zylinderförmigen Messkopfs 5 und einer Innenfläche der Bohrung 6 in der Stützstruktur 4 angeordnet ist.

Des Weiteren umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Fig. 5 einen zweiten Spannring 2 mit einer zu der kegeligen inneren Kraftübertragungsfläche la des ersten Spannrings 1 komplementär verlaufende äußeren kegeligen

Kraftübertragungsfläche 2a, wobei die beiden Spannringe 1, 2 in dem Ringspalt 7 derart angeordnet sind, dass die beiden komplementär verlaufenden kegeligen Kraftübertragungsflächen la, 2a zumindest teilweise

aneinander anliegen.

Die beiden in Fig. 5 gezeigten Spannringe weisen jeweils eine zylinderförmige Gestalt auf, wobei gemäß der. Erfindung auch Spannringe zur Anwendung kommen können, die nur als Zylindersegment ausgestaltet sind.

In einer in Fig. 5 nicht gezeigten alternativen

Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit lediglich einem einzigen eine kegelige äußere

Kraftübertragungsfläche aufweisenden ersten Spannring 1, wobei zumindest ein Teil der Innenfläche der Bohrung 6 in der Stützstruktur 4 zu dieser kegeligen äußeren

Kraftübertragungsfläche des ersten Spannrings 1

komplementär verlaufend konisch ist (nicht in Fig. 5 gezeigt) , kann der erste Spannring 1 derart in dem

Ringspalt 7 angeordnet sein, dass die kegelige äußere

Kraftübertragungsfläche des ersten Spannrings 1 zumindest teilweise an der konischen Innenfläche der Bohrung 6 anliegt .

In einer ebenfalls nicht in Fig. 5 gezeigten alternativen Ausführungsform oder auch in einer Weiterentwicklung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit lediglich einem einzigen eine kegelige innere Kraftübertragungsfläche la

aufweisenden ersten Spannring 1, weist die als

Spannringanlage angepasste Außenfläche 8 eine zu dieser kegeligen inneren Kraftübertragungsfläche la des ersten Spannrings komplementär verlaufende kegelige

Kraftübertragungsfläche auf (nicht in Fig. 5 gezeigt) . In diesem Fall ist der erste Spannring 1 derart in dem

Ringspalt 7 anzuordnen oder ist darin derart angeordnet, dass die kegelige innere Kraftübertragungsfläche la des ersten Spannrings 1 zumindest teilweise an der kegeligen Kraftübertragungsfläche der Außenfläche 8 anliegt.

Die in Fig. 5 gezeigte Ausführungsformender

erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst ferner mindestens ein Kraftbeaufschlagungsmittel 9 umfasst sein, welches auf den ersten Spannring 1 eine Kraft im Wesentlichen in

Axialrichtung des Messkopfs 5 bewirkt.

Bei der in Fig. 5 gezeigten erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Kraftbeaufschlagungsmittel 9 umfasst, welches auf den ersten Spannring 1 eine Kraft im Wesentlichen in

Axialrichtung des Messkopfs 5 bewirkt und in Art einer Hülse mit einem Innengewinde 11 ausgestaltet ist, während das Innengewinde 11 in ein an dem Messkopf 5 angebrachtes Außengewinde 12 eingreift.

Gemäß Fig. 5 umfassen der erste und der zweite Spannring 1, 2 jeweils eine stirnseitige Kraftübertragungsfläche lb, 2b. Ferner weist die als Spannringanlage angepasste Außenfläche 8 eine den Messkopf 5 umlaufende Stufe 10 mit einer radial ausgerichteten Kraftübertragungsfläche auf, an welcher die stirnseitige Kraftübertragungsfläche 2b des zweiten

Spannrings 2 anliegt, wobei an der stirnseitigen

Kraftübertragungsfläche des ersten Spannrings 1 das

Kraftbeaufschlagungsmittel 9 mit einer daran ausgebildeten Stirnseite 9a anliegt.

Infolge des Innengewindes 11, welches in das an dem

Messkopf 5 angebrachte Außengewinde 12 einkämt, wird bei einer Rechts- oder Linksdrehung des in Art einer

Gewindehülse ausgebildeten Kraftbeaufschlagungsmittels 9 eine axiale Vorspannkraft auf den ersten Spannring 1 und aufgrund der beiden komplementär ausgebildeten aneinander liegenden kegeligen Kraftübertragungsflächen la, 2a der beiden Spannring 1, 2 eine radiale Kraftkomponente bewirkt wird .

Infolgedessen wird der zweite Spannring 2 elastisch

geschrumpft und der erste Spannring 1 elastisch

aufgeweitet, weshalb eine Pressung des zylinderförmigen Messkopfs 5 an die Innenfläche der Bohrung 6 der

Stützstruktur 4 bewirkt ist. Diese Pressung führt zu einem derart großen Reibschluss zwischen der Innenfläche der Bohrung 6 in der Stützstruktur und der als Spannringanlage angepassten Außenfläche 8, so dass eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Messkopf 5 der erfindungsgemäßen Vorrichtung und der Stützstruktur 4 ermöglicht ist.

In einer weiteren Verbesserung der Erfindung kann der erste und/oder der zweite Spannring 2 geschlitzt ausgebildet sein, so das eine verbesserte Ausweitung bzw. Schrumpfung der beiden Spannringe 1, 2 ermöglicht ist.

In einer alternativen, nicht in Fig. 5 gezeigten,

Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ebenfalls zweckmäßig ein Kraftbeaufschlagungsmittel

umfasst, welches auf den ersten Spannring 1 eine Kraft im Wesentlichen in Axialrichtung des zylinderförmigen

Messkopfs 5 bewirkt.

Bei einer derartigen alternativen Ausführungsform der

Erfindung weist der erste Spannring 1 zweckmäßig wenigstens eine äußere kegelige Kraftübertragungsfläche auf, während der zweite Spannring 2 wenigstens eine zu der kegeligen äußeren Kraftübertragungsfläche des ersten Spannrings 1 komplementär verlaufende innere kegelige

Kraftübertragungsfläche aufweist, wobei die beiden

Spannringe 1, 2 in dem Ringspalt 7 ebenfalls derart

angeordnet sind, dass die beiden komplementär verlaufenden kegeligen Kraftübertragungsflächen la, 2a zumindest

teilweise aneinander anliegen.

Ferner weist auch bei einer derartigen, nicht in Fig. 5 gezeigten, alternativen Ausführungsform der Erfindung die als Spannringanlage angepasste Außenfläche 8 bevorzugt ebenfalls eine den Messkopf 5 umlaufende Stufe 10 mit einer radial ausgerichteten Kraftübertragungsfläche auf, an welcher eine stirnseitige Kraftübertragungsfläche des zweiten Spannrings 2 anliegt oder anzulegen ist.

Gemäß der Erfindung können jegliche

Kraftbeaufschlagungsmittel 9 zur Anwendung kommen, welche eine Kraft im Wesentlichen in Axialrichtung des

zylinderförmigen Messkopfs 5 bewirken können. So kann beispielsweise an dem Messkopf 5 ein Spannmechanismus angebracht sein, insbesondere in Gestalt eines oder

mehrerer Hebel, beispielsweise in Gestalt von exzentrisch wirkenden Kipphebeln, mittels welchem eine Kraft auf die stirnseitigen Kraftübertragungsflachen lb, 2b des ersten und/oder zweiten Spannrings 1, 2 bewirkt werden kann.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform der

Erfindung kann das Kraftbeaufschlagungsmittel 9 auch in Gestalt einer, insbesondere handelsüblichen,

Schraubenmutter mit einer Stirnseite 9a oder dergleichen ausgeführt sein, welche zur Verspannung des zylinderförmigen Messkopfs 5 in der Stützstruktur 4 auf das Außengewinde 12 des zylinderförmigen Messkopfs 5

aufgeschraubt und daran mit einem definierten Drehmoment festgezogen sein kann.

Ferner kann gemäß der Erfindung eine zu dem

Kraftbeaufschlagungsmittel 9 alternative Verspannungs- Möglichkeit zur Anwendung kommen, um den ersten und den zweiten Spannring 1, 2 in dem Ringspalt 7 zu verspannen. So kann in weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen

Vorrichtung ein Verbindungsmittel beispielsweise ein

Verschraubungsmittel , umfasst sein, welches den ersten und den zweiten Spannring 1, 2 miteinander verbindet (nicht gezeigt in Fig. 5) .

In einer weiteren alternativen Ausführungsform der

Erfindung kann auch nur der erste oder auch nur zweite Spannring 1, 2 anhand des Verbindungsmittels in dem

Ringspalt 7 verspannt sein, indem das Verbindungsmittel mit dem zylinderförmigen Messkopf 5 verbunden und/oder

verschraubt ist.

Bei der in Fig. 5 gezeigten bevorzugten erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Durchmesser des Außengewindes 12 geringer als der Durchmesser entlang der als

Spannringanlage angepassten Außenfläche 8 des Messkopfs 5. Ferner ist bei der in Fig. 5 gezeigten erfindungsgemäßen Vorrichtung die Wandstärke des Kraftbeaufschlagungsmittels 9 an dessen Stirnseite 9a geringer als die Spaltbreite des Ringspalts 7, so dass zumindest ein Teil des

Kraftbeaufschlagungsmittels 9 in dem Ringspalt 7 versenkt ist. In einer verbesserten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann auch das gesamte

Kraftbeaufschlagungsmittel 9 in der Bohrung 6 der

Stützstruktur 4 versenkt angeordnet sein, so dass sich eine bündige Oberfläche der Stützstruktur 4 ergibt.

Bei der in Fig. 5 gezeigten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist an dem

Kraftbeaufschlagungsmittel 9 in einem Übergangsbereich zur Stirnseite 9a eine zu dem Messkopf 5 hin geöffnete

Ausnehmung 13a, und an dem Messkopf 5 in einem

Übergangsbereich zu der als Spannringanlage angepassten Außenfläche 8 eine zu dem Kraftbeaufschlagungsmittel 9 hin geöffnete Ausnehmung 13b, jeweils in Art eines Freistichs, angebracht, wobei in einer alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch lediglich eine

Ausnehmung 13a an dem Kraftbeaufschlagungsmittel 9, oder eine Ausnehmung 13b an dem Messkopf 5 angebracht sein kann.

Bezugszeichen :

1 Erster Spannring

la Innere kegelige Kraftübertragungsfläche des

ersten Spannrings

lb Stirnseitige Kraftübertragungsfläche des ersten

Spannrings

2 Zweiter Spannring

2a Äußere kegelige Kraftübertragungsfläche des

zweiten Spannrings

2b Stirnseitige Kraftübertragungsfläche des zweiten

Spannrings

3 Kraftmessaufnehmer

4 Stützstruktur

5 Zylinderförmiger Messkopf

6 Bohrung in der Stützstruktur

7 Ringspalt

8 Außenfläche des Messkopfs

9 Kraftbeaufschlagungsmittel, Hülse

9a Stirnseite des Kraftbeaufschlagungsmittels

10 Umlaufende Stufe

11 Innengewinde des Kraftbeaufschlagungsmittels

12 Außengewinde des zylinderförmigen Messkopfs 13a Ausnehmung des Kraftbeaufschlagungsmittels

13b Ausnehmung des zylinderförmigen Messkopfs

14 Silo

15 Auslassöffnung des Silos

16 Lager

17 scheibenförmiger Verformungskörper

18 Grundfläche des Messkopfs