Herkömmlich werden die Messkörper solcher Messvorrichtungen einstückig aus hochwertigem Federstahl hergestellt und Sensorelemente, vorzugsweise Dehn- messstreifen, mit dem Messkörper verklebt oder in Form fotolithografisch bearbei- teter Schichten auf den Messkörper aufgebracht. Die mitunter großvolumigen Messkörper erschweren die Anwendung von Dünnschichttechniken und lithogra- fischer Verfahren, da sie in hierfür erforderlichen Vakuum-Fertigungseinrichtungen nur schwer zu handhaben und unterzubringen sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung von Kraft- messvorrichtungen der eingangs erwähnten Art, insbesondere großvolumiger sol- cher Kraftmessvorrichtungen, zu erleichtern bzw. zu ermöglichen.

Die diese Aufgabe lösende Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekenn- zeichnet, dass für das Sensorelement ein mit dem übrigen Messkörper verschweiß- tes Trägerelement vorgesehen ist.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst das Sensorelement auf das Trägerelement aufgebracht, wobei sich vorzugsweise in einem Herstellungs- gang gleichzeitig eine Vielzahl solcher Trägerelemente mit aufgebrachtem Sen-

sorelement herstellen lässt. Das mit dem Sensorelement versehene Trägerelement wird danach mit dem Messkörper verschweißt.

Die in den Abmessungen kleineren Trägerelemente, bei denen es sich vorzug- weise um dünne Federstahlbleche handelt, lassen sich leichter in Beschichtungs- einrichtungen unterbringen und handhaben. Hochwertiger korrosionsbeständiger Federstahl braucht nur noch für das Trägerelement verwendet zu werden. Der übrige großvolumige Messkörper kann aus geringerwertigem Material bestehen.

Das dünne Federstahlblech lässt sich als Trägerelement auch in gebogener Form verwenden und an unterschiedliche Messkörpergeometrien anpassen.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Trägerelement mit dem übrigen Messkörper über wenigstens eine Ringnaht, welche vorzugsweise das Sensorele- ment umschließt, verschweißt.

Ferner ist in der bevorzugten Ausführungsform das Trägerelement angrenzend an eine in dem übrigen Messkörper gebildete Ausnehmung angeordnet. Das mit dem übrigen Messkörper verschweißte Trägerelement kann dann an die Stelle einer nach dem Stand der Technik einstückig mit dem Messkörper gebildeten Membran treten, deren Herstellung einen großen Bearbeitungsaufwand und Materialverbrauch mit sich brachte.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist eine das Sensorelement tragende Seite des Trägerelements der Ausnehmung zugewandt. Vorteilhaft lässt sich das Sensorelement so luftdicht abschließen und vor Korrosion schützen.

Zur Verbindung des Trägerelements mit dem Messkörper wird vorzugsweise das Widerstandsschweißverfahren eingesetzt, wobei die Verschweißung über einen insbesondere ringförmigen Schweißbuckel erfolgt. Ein solcher Schweißbuckel kann durch vorheriges Aufschweißen eines Rings auf den Messkörper erzeugt werden.

Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen und der beiliegenden, sich auf diese Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen : Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Messvorrichtung nach der Erfindung in Explosionsdarstellung,

Fig. 2 ein zur Herstellung von Trägerblechen für Dehnmessstreifen vorbereitetes Blechstück, Fig. 3 das Blechstück von Fig. 2 mit aufgebrachten Dehnmessstreifen, Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Messvorrichtung nach der Erfindung mit einem rondenförmigen Trägerblech für Dehnmessstreifen, und Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel für eine Messvorrichtung nach der Erfindung mit einem gebogenen rechteckigen Trägerblech für Dehnmessstreifen.

Fig. 1 zeigt einen aus Stahl gefertigten Messkörperteil 1 in Form einer Ringscheibe und zur Verbindung mit dem Messkörperteil vorgesehene Rondenteile 2 und 2'.

Die Rondenteile bestehen jeweils aus einem Trägerblech 3, auf das eine in Dünn- schichttechnik hergestellte, Dehnmessstreifen 4 und Anschlusskontakte 5 umfas- sende Struktur aufgebracht ist.

Der Messkörperteil 1 weist zwei zueinander parallele Einschlitzungen 6 und zwei Durchgangslöcher 7 auf. Die Durchgangslöcher können der Befestigung des Messkörperteils, z. B. an einem Messobjekt, oder der Krafteinleitung dienen.

Durch Kanäle 8 hindurch lassen sich Anschlussleitungen 9 zu den Anschlusskontak- ten 5 führen.

Wie aus Fig. 2 und 3 hervorgeht, dient zur Herstellung der Rondenteile 2, 2' ein Blechstück 10, an dem durch Ätz-, Stanz-oder Laserbearbeitung Durchbrüche oder Schwachstellen 11 gebildet sind, so dass sich insgesamt neun Rondenteile ausbrechen lassen.

Das Blechstück 10 kann mit Hilfe von Bohrungen 12 reproduzierbar in Bearbeitungs- positionen befestigt werden. In entsprechenden Bearbeitungseinrichtungen wird zunächst eine Isolierschicht, die z. B. aus Al203 oder Si02 besteht oder durch eine nanomere Sol-Gel-Schicht, die aus der flüssigen Phase aufgetragen wird, gebildet ist, auf die auszubrechenden Rondenteile aufgebracht und danach werden in einem fotolithografischen Verfahren die Strukturen mit den Dehnmessstreifen 4 und Anschlusskontakten 5 gebildet. So können durch Bearbeitung des Blechstücks 10 gleichzeitig neun Rondenteile 2 erzeugt werden.

Zur Herstellung der in Fig. 1 in Einzelteilen gezeigten Messvorrichtung werden die aus dem Blechstück 10 ausgebrochenen, mit der Dünnschichtstruktur versehenen Rondenteile 2, 2' im Widerstandsschweißverfahren mit dem Messkörperteil 1 ver-

bunden, wobei die Rondenteile 2, 2'jeweils konzentrisch zur Auflage gegen einen Schweißring 14 kommen, welcher eine zentrale Ausnehmung 13 in dem Messkör- perteil 1 umgibt.

Der vorstehende, im Querschnitt im wesentlichen dreieckige Schweißring 14 könnte durch Aufschweißen eines im Querschnitt quadratischen Rings auf den Messkörperteil 1 hergestellt sein, wobei auch hierfür das Widerstandsschweißver- fahren anwendbar wäre. Es ist ferner denkbar, einen im Querschnitt quadrati- schen oder rautenförmigen Schweißring konzentrisch zur Durchgangsöffnung 13 mit einer Rautenecke gegen den übrigen Messkörper anliegend anzuordnen, zu fixieren und die Verschweißung der Rondenteile mit dem Messkörperteil über den Ring in einem einzigen Schweißarbeitsgang durchzuführen.

Beim Verbinden der Teile im Widerstandsschweißverfahren ist darauf zu achten, dass der Bereich, in welchem durch den Schweißringvorsprung 14 eine umlau- fende Verbindungsnaht gebildet wird, keine Isolierschicht aufweist.

Die Messvorrichtung nach Fig. 1 kann zur Messung von Zugkräften und bei geeig- neter Krafteinleitung auch zum Messen von Druckkräften verwendet werden, wobei zu messende Kräfte von z. B. 1000 Newton in Betracht kommen.

In der in Fig. 1 gezeigten Messvorrichtung sind, bei geeigneter Abdichtung der Kanäle 8, die die Dehnmessstreifen 4 umfassenden Strukturen nicht der Außenum- gebung ausgesetzt und damit vor Korrosion geschützt.

In den folgenden Fig. 5 und 6 sind gleiche oder gleichwirkende Teile mit derselben Bezugszahl wie in den vorangehenden Figuren bezeichnet, wobei der betreffen- den Bezugszahl jeweils der Buchstabe a bzw. b beigefügt ist.

Eine in Fig. 5 gezeigte Messvorrichtung weist einen Messkörperteil 1 a in Form einer Schraube auf, an deren Kopf 15 eine Öffnung 13a und in der Öffnung durch eine Einsenkung eine Ringschulter für die Aufnahme eines Schweißrings 14a gebildet ist, über welchen sich ein Rondenteil 2a mit dem Messkörperteil 1 a im Widerstands- schweißverfahren verbinden lässt. Diese Ausführungsform stellt eine erhebliche Verbesserung der in der DE 197 12 436 A1 beschriebenen, einen schraubenförmi- gen Messkörper aufweisenden Messvorrichtung dar.

Vorteilhaft ist wie bei dem vorangehenden Ausführungsbeispiel eine Dünnschicht- struktur 4a auf dem Rondenteil gegen die Außenumgebung abgeschlossen und dadurch vor Korrosion geschützt.

Das als Drehmomentaufnehmer geeignete Ausführungsbeispiel von Fig. 6 weist einen Messkörperteil 1 b mit einem Mittelstück 16 und zwei Vierkantansätzen 17 auf. Die Vorrichtung kann z. B. zur Drehmomentmessung in rotierenden Wellen oder in Drehmomentschraubenschlüsseln verwendet werden.

An dem Mittelstück 16 sind zwei einander diametral gegenüberliegende Ausspa- rungen 13b gebildet und mit einem Schweißring 14b umrandet. Ober den Schweißring 14b lässt sich ein Trägerblech 3b mit aufgebrachten Dehnmessstreifen 4b mit dem Messkörperteil 1 b im Widerstandsschweißverfahren verbinden.