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Die Erfindung betrifft eine Kraftmessvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Kaftmessvorrichtungen, die bevorzugt als Wägezellen eingesetzt werden, wandeln die unter der Einwirkung der zu messenden Kraft auftretenden Verformungen in elektrische Größen um. Dabei werden elektromechanische Dehnungsmesselemente eingesetzt, durch die Widerstandsänderungen herbeigeführt werden. Die erhaltenen elektrischen Größen werden dann in einer Messbrückenschaltung ausgewertet. Wegen ihrer vorteilhaften Eigenschaften, insbesondere ihrer geringen Baugröße, ihrer hohen Auflösung bei großen Messbereichen und ihrer linearen Charakteristik werden solche Kraftmessvorrichtungen in weiten Anwendungsbereichen eingesetzt, vor allem als Wägezellen im Waagenbau. Um schädliche Umgebungseinflüsse auf die empfindlichen Dehnungsmesselemente zu vermeiden, ist es erforderlich, diese gegenüber der Umgebung abzukapseln.
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Eine derartige Kraftmessvorrichtung, die als Kraftmessdose bezeichnet wird, ist aus der
DE 37 36 154 C2 bekannt. Diese besteht im Grunde aus zwei rotationssymmetrischen axial übereinander angeordneten Hälften als Ober- und Unterteil, die im inneren Bereich durch zwei Schrauben miteinander verbunden sind. Jede der beiden Hälften hat einen zentralen zylinderförmigen nach innen ragenden Teil, der beim oberen Teil als Krafteinleitungskörper ausgebildet ist. Dabei besitzt der obere Teil eine nach oben gerichtete ebene Krafteinleitungsfläche, die zur Belastung mit einer zu messenden Kraft dient. Koaxial dazu enthält die Kraftmessdose einen nach innen gerichteten trapezartigen Verformungsring, der auf seiner sich nach unten erstreckenden horizontalen Ringfläche elektromechanische Dehnungsmesselemente aufweist. Das Oberteil der Messdose ist außen mit einem koaxial zum Verformungsring nach unten gerichteten Krafteinleitungsring umgeben. Dabei ist der Verformungsring auf seiner oberen Ebene seitlich über zwei koaxiale Ringstege innen mit dem Krafteinleitungskörper und außen mit dem Krafteinleitungsring verbunden. Das Unterteil als untere Hälfte der Messdose ist bis auf die Krafteinleitungsfläche im Grunde vergleichbar mit der oberen Hälfte. Dabei liegen sich die Messelemente der Verformungsringe beider Hälften gegenüber und die Krafteinleitungsringe stützen sich aufeinander ab und sind durch eine Schweißnaht miteinander verbunden. Dadurch bildet sich durch die ringförmigen Einstiche für die Ringstege ein innerer Hohlraum aus, in dem die Messelemente von äußeren Einwirkungen abgekapselt und dadurch geschützt sind. Zur Abstützung der Messdose auf einer Kraftaufnahmefläche enthält das Unterteil auf seinem äußeren Durchmesserrand einen kurzen Stützring, durch den die zu messende Kraft nach unten in die Aufstandsfläche ausgeleitet wird. Zur Messung einer in die Krafteinleitungsfläche eingeleiteten Kraft wirken die Ringstege wie elastische Gelenke, so dass sich die gegenüberliegenden Verformungskörper in entgegengesetzter Richtung als Ringtorsionsfederkörper verdrehen und dadurch verformt werden. Hierdurch werden auch die auf der Ringfläche applizierten Dehnungsmesselemente gedehnt oder gestaucht, was zu einer Widerstandsänderung führt, die der eingeleiteten Kraft proportional ist. Die vier auf den Verformungskörpern angebrachten Dehnungsmesselemente sind dabei als Wheatstonesche Messbrücke verschaltet, wodurch gleichzeitig gewisse Fertigungstoleranzen in den beiden Messdosenhälften kompensierbar sind. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass durch die mittige Krafteinleitung und die dadurch radial weit entfernte Kraftausleitung über den Stützring in den Ringstegen wegen der hohen Belastungen ein relativ hoher Hystereseeffekt entsteht, der zu einer Messungenauigkeit und einem Linearitätsfehler führt, die auch durch die Brückenschaltung nicht kompensierbar sind.
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Als Weiterentwicklung ist aus der
DE 38 37 683 C2 eine Kraftmessdose bekannt, die ebenfalls einen abgekapselten Ringhohlraum zwischen einem ähnlichen Unter- und Oberteil aufweist. Allerdings sind bei dieser Messdose die Ringstege zwischen den inneren Krafteinleitungskörper und dem äußeren Krafteinleitungsring jedes Verformungsrings als radiale flache Ringfläche ausgebildet, die dadurch wie eine elastische Blattfeder wirkt. Dadurch soll der Hysteresefehler in den Gelenken verringert werden. Allerdings wird bei dieser Messdose die zu messende Kraft auch mittig in die Dosenachse eingeleitet und radial außen durch einen Stützring ausgeleitet. Bei einer Kraftbelastung entsteht dabei zwischen der Krafteinleitung und der Kraftausleitung zwangsläufig ein Moment, das mindestens auf den Stützring auch eine radiale Kraftkomponente ausübt, die auch zu einem Hystereseeffekt führt, der eine Messungenauigkeit bewirkt.
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Aus der
DE 39 37 318 C1 ist ebenfalls eine Kraftmessvorrichtung bekannt, bei der die Dehnungsmesselemente gegen äußere Einflüsse durch einen Ringinnenraum geschützt sind. Dabei wird die Kraftmessvorrichtung aus drei horizontal übereinander angeordneten Teilen gebildet wird, wobei oben ein Kraftübertragungselement, in der Mitte ein Messkörperelement und unten eine Platte angeordnet ist. So wird das Messkörperlement durch einen scheibenförmigen Körper gebildet, der in einer radialen Ebene zwei koaxial zueinander angeordnete nach unten gerichtete Verformungsringe aufweist, zwischen denen ein nach oben gerichteter Krafteinleitungsring ausgebildet ist. Zur Übertragung der eingeleiteten Kraft ist im Zentrum des Messkörperelements ein zylinderförmiges Krafteinleitungselement und radial außen ein ringförmiges Krafteinleitungselement angeordnet, die sich auf eine darunter angeordneten Platte abstützen. Da die Platte mit dem Messkörperelement verschweißt ist, befinden sich die Verformungsringe mit den Dehnungsmesselementen in einem abgeschlossenen Ringraum und sind so vor störenden Umwelteinflüssen geschützt. Allerdings ist zur Krafteinleitung oben ein zylinderförmiges Kraftübertragungselement angeordnet, das mit seiner unteren ebenen Fläche lose auf dem nach oben gerichteten Krafteinleitungsring aufliegt. Da die zu messende Kraft oben zentral in das Kraftübertragungselement eingeleitet und über die radial dazu versetzt angeordneten Krafteinleitungsringe in die Dehnungsmesselemente übertragen wird, entsteht ein Moment, durch das bei den lose aufeinander liegenden Kontaktflächen eine horizontale Kraftkomponente bewirkt wird, durch dessen Reibung normalerweise eine messwertverfälschende Hysterese auftritt. Um dies zu vermeiden sind die Stege zwischen dem Krafteinleitungsring und den Verformungselementen mit aufwendig ausgebildeten Ringstegen verbunden, die ein bestimmtes Verhältnis ihrer Dicke bzw. Höhe zum Radius der zentralen Krafteinleitungsachse einhalten müssen, um eine reibungsbehaftete Radialverschiebung der Kontaktflächen zu vermeiden. Da in der Praxis die zu messende Krafteinleitung aber nicht immer symmetrisch zur zentralen Achse des Kraftübertragungselements einleitbar ist, kann es trotzdem zu reibungsbehafteten Radialverschiebungen kommen, durch die die Messgenauigkeit beeinträchtigt wird.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Kraftmessvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine hohe Messgenauigkeit aufweist und möglichst einfach und genau gefertigt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung hat den Vorteil, dass die Kraftmessvorrichtung nur durch eine zweiteilige Ausführung herstellbar und einfach zu einer hermetisch geschlossenen Vorrichtung zu montieren ist. Dabei hat die Erfindung insbesondere den Vorteil, dass der Messteil nur in einem Teil der zweiteiligen Messvorrichtung vorgesehen ist, so dass dieser mit geringen Fertigungstoleranzen herstellbar ist, die nicht durch Fertigungstoleranzen in anderen messtechnisch relevanten Vorrichtungsteilen zusätzlich verschlechtert werden können. Gleichzeitig kann durch den in einem Teil angeordneten Messteil auch nicht durch zusätzliche Montageungenauigkeiten beim Zusammenführen beider Teile die Messgenauigkeit negativ beeinflusst werden, da im Unterteil keine messrelevanten Verformungsringe und dergleichen angeordnet sind, die durch eine Montageungenauigkeit beim Zusammenbau ungünstig beeinflusst werden könnten. Gleichzeitig besitzt die Kraftmessvorrichtung keine z. B. durch Schraubverbindungen gegeneinander verschiebbare Bauteile, die reibungsbedingt Hystereseeffekte erzeugen und somit die Messgenauigkeit verschlechtern könnten.
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Weiterhin hat die Erfindung den Vorteil, dass die Krafteinleitung durch einen Krafteinleitungsring symmetrisch in die beiden in einer radialen Ebene angeordneten Verformungsringe erfolgt und über ein axial linear unter dem Krafteinleitungsring angeordneten Abstütztring symmetrisch wieder ausgeleitet wird. Dadurch kann zwischen den Krafteinleitungs- und Kraftausleitungsorten kein Moment entstehen, das in der Regel zu einer Radialverschiebung führt und einen hysteresebedingten Messfehler verursachen könnte. Durch die symmetrische und lineare Kraftdurchleitung ist diese Kraftmessvorrichtung vorteilhafterweise auch für große zu messende Kräfte oder Gewichte umstellbar und durch die konstruktionsbedingte Verhinderung hysteresebedingter Fehlerquellen auch eichfähig ausführbar.
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Zusätzlich hat die Erfindung noch den Vorteil, dass durch die beiden in einer radialen Ebene liegenden Verformungsringe nur eine geringe axiale Höhe erfordern, um diese in einen Ringhohlraum geschützt zu verkapseln, sodass die Kraftmessvorrichtung insgesamt in einer geringe Bauhöhe herstellbar ist.
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Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung mit einer flachen großflächigen Krafteinleitungsfläche ist vorteilhaft, dass hierdurch gleichzeitig die Aufstandsfläche der Kraftmessvorrichtung vergrößerbar ist, so dass diese Ausführung auch für großflächige Silofüße, transportable Waagen, hydraulische Zylinderflächen und große Kraftbelastungen verwendbar ist. Eine derartige Ausgestaltung hat zusätzlich den Vorteil, dass die Kaftmessvorrichtung mit einem Elastomerring zur Kraftausleitung versehen werden kann, um auch auf weniger harten Untergründen verwendbar zu sein.
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Eine weitere besondere Ausführung der Erfindung mit einer formschlüssigen aneinander angepassten Innen- und Außenstufung der beiden Teile hat den Vorteil, dass diese bei einer Montage leicht ineinander steckbar sind und durch feste Verbindungstechniken, wie z. B. Verschweißung oder Verklebung, einfach hermetisch dicht miteinander verbindbar sind, um die empfindlichen Messelemente dauerhaft kraftnebenschlussfrei zu schützen.
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Bei einer weiteren besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, horizontale und vertikale Überlastschlitze zwischen dem Unterteil und dem Oberteil vorzusehen, was den Vorteil einer einfachen Überlastsicherung sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung aufweist.
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Eine weitere besondere Ausgestaltung der Erfindung weist einen das Unterteil koaxial umgebenden am Untergrund befestigten Fixierring auf, was den Vorteil hat, dass die Kraftmessvorrichtung horizontal gegen seitliche Verschiebung geschützt ist. Ergänzend ist gleichzeitig vorgesehen, den Fixierring mit einem das Unterteil umgreifenden Befestigungselement zu versehen, was den zusätzlichen Vorteil hat, dass dadurch auf einfache Weise eine Abhebesicherung erfolgt.
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigen:
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1: eine Vorderansicht einer Kraftmessvorrichtung;
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2: ein Schnittbild einer Vorderansicht der Kraftmessvorrichtung;
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3: ein Schnittbild einer Vorderansicht einer abgeflachten Kraftmessvorrichtung;
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4: ein Schnittbild einer Vorderansicht einer abgeflachten Kraftmessvorrichtung mit einem Elastomerring zur Lastausleitung, und
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5: ein Schnittbild einer Vorderansicht einer Kraftmessvorrichtung mit Überlastschutz und Stützkonstruktion.
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In 1 der Zeichnung ist eine Kraftmessvorrichtung in Vorderansicht dargestellt, die im wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer axialen Längsachse 18 ausgebildet ist und nur aus einem einstöckigen Oberteil 1 und einem einstückigen Unterteil 2 besteht, die an einer radialen Verbindungsebene 3 fest und hermetisch dicht miteinander verbunden sind.
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Das einstückige Oberteil 1 besteht dabei oben aus einem Krafteinleitungskörper 7 und einem axial darunter eingearbeiteten Messkörperteil 9. Dabei ist der Krafteinleitungskörper 7 durch zwei zylindrische Abschnitte unterschiedlicher Durchmesser gebildet, die durch einen kegelstumpfförmigen Zwischenabschnitt axial miteinander verbunden sind. Der obere Abschnitt besitzt dabei einen Durchmesser der etwa 4/10 bis 5/10 des Außendurchmessers der Kraftmessvorrichtung beträgt und oben eine radiale ebene Krafteinleitungsfläche 17 aufweist, die zur axialen Einleitung der zu messenden Kraft dient. Der untere zylindrische Abschnitt des Krafteinleitungskörpers 7 ist innen hohl und deshalb als Krafteinleitungsring 5 ausgebildet, dessen mittlerer Durchmesser ca. 7/10 des Außendurchmessers der Kraftmessvorrichtung aufweist und sich auf dem Messkörperteil 9 abstützt.
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Der mit dem Krafteinleitungsring 5 als Einheit verbundene Messkörperteil 9 ist zylinderförmig ausgebildet und besitzt vorzugsweise den gleichen Außendurchmesser wie das ebenfalls zylinderförmig ausgebildete Unterteil 2. Dabei ist auf der unteren Abschlussfläche 36 des Unterteils 2 noch ein Abstützring 8 angeordnet, dessen mittlerer Durchmesser dem mittleren Durchmesser des Krafteinleitungsrings 5 entspricht und der zur Kraftausleitung auf einer nicht dargestellten Aufstandsfläche vorgesehen ist.
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Die Einzelheiten der Kraftmessvorrichtung sind aus dem Schnittbild in 2 der Zeichnung näher ersichtlich. So ist das Oberteil 1 aus einem einteiligen Edelstahl- oder Aluminiummaterial gefertigt, wobei die verschiedenen Funktionselemente vorzugsweise durch eine spanabhebende Bearbeitung von unten aus dem Metallrohmaterial vorzugsweise durch programmgesteuerte Metallbearbeitungsmaschinen auf einfache Art herausgearbeitet wurden. Dabei besitzt der untere Abschnitt des Krafteinleitungskörpers 7 einen scheibenförmigen inneren Hohlraum 19, durch den der Krafteinleitungsring 5 gebildet wird. Desweiteren enthält der daran axial nach unten anschließende Messkörperteil 9 im Zentrum eine axiale Bohrung 20 von ca. 2/10 bis 3/10 des Außendurchmessers, wodurch der Messkörperteil 9 ringförmig ausgebildet ist und vorzugsweise einen etwa rechteckigen oder quadratischen Querschnitt aufweist.
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Innerhalb der Ringfläche des Messkörperteils 9 sind zwei nach unten gerichtete Verformungsringe 10, 14 konzentrisch in einer radialen Ebene angeordnet. Diese sind durch drei von unten eingebrachte axiale Ausdrehungen von gleicher axialer Tiefe in das Metallrohmaterial ausgearbeitet und belassen an ihrem oberen Bereich bis zu ihrer Deckfläche 21 zum Krafteinleitungskörper 7 drei federelastische ringförmige Verbindungsstege 12, 13, 14. Dabei sind die Verbindungsstege 12, 13, 14 in radialer Richtung schmaler als die Verformungsringe 10, 11 und wirken wie federelastische Gelenke. Durch die axial geraden ringförmigen Einstiche sind die Verformungsringe 10, 11 bis auf die abgerundeten Endbereiche wie rechteckige nach unten ausgerichtete Ringe mit einem etwa rechteckigen Querschnitt ausgebildet. Dabei sind auf deren unteren radialen Deckflächen jeweils elektromechanische Dehnungsmesselemente 6 vorzugsweise Dehnungsmessstreifen appliziert.
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Der ringförmige Messkörperteil 9 besitzt durch die drei Einstiche zur Herausarbeitung der Verbindungsstege 12, 13, 14 und der Verformungsringe 10, 11, radial innen einen axialen inneren Kraftübertragungsring 15 und radial außen einen axialen äußeren Kraftübertragungsring 16. Dabei ist die axiale Länge der Kraftübertragungsringe 15, 16 ca. 1/3 länger als die der Verformungskörper 10, 11, und enthalten zur Einpassung und Verbindung mit dem Unterteil 1 an ihren unteren Ringenden eine Innenstufung 22. Zwischen dem inneren Kraftübertragungsring 15 und dem inneren Verformungsring 10 ist ein innerer Verbindungssteg 12 und zwischen dem inneren Verformungsring 10 und dem äußeren Verformungsring 11 ist ein mittlerer Verbindungssteg 13 angeordnet. Dabei ist der mittlere Verbindungssteg 13 rotationssymmetrisch zur Längsachse 18 mit einem mittleren Durchmesser (DM) 23 vorgesehen, auf den sich axial oben der Krafteinleitungsring 5 abstützt, wobei die radiale Breite des Krafteinleitungsrings 5 vorzugsweise der radialen Breite des mittleren Verbindungstegs 13 entspricht. Desweiteren ist der innere Verbindungssteg 12 konzentrisch zwischen dem inneren axialen Kraftübertragungsring 15 und dem inneren Verformungsring 10 und der äußere Verbindungssteg 14 konzentrisch zwischen dem äußeren Verformungsring 11 und den äußeren axialen Kraftübertragungsring 16 angeordnet. Dabei sind die Verformungsringe 10, 11, die Verbindungsstege 12, 13, 14, als auch die Kraftübertragungsringe 15, 16 rotationssymmetrisch oder konzentrisch zur Längsachse 18 des Messkörperteils 9 angeordnet.
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Unterhalb des Oberteils 1 ist das Unterteil 2 angeordnet und form- und kraftschlüssig mit diesem verbunden, wobei beide Teile 1, 2 vorzugsweise über eine Laserschweißung hermetisch dicht miteinander verbunden sind. Das Unterteil 2 ist dabei ebenfalls ringförmig ausgebildet und besitzt im Zentrum eine axiale Durchgangsbohrung 24, dessen Durchmesser vorzugsweise dem Durchmesser der axialen Bohrung 20 des Oberteils 1 plus der Schweißnahtbreite entspricht. Der Außendurchmesser des Unterteils 2 entspricht ebenfalls dem Außendurchmesser des Messkörperteils 9, so dass das Unterteil 2 mit dem Messkörperteil 9 eine zylindrische Einheit bildet. Zur Verbindung des Unterteils 2 mit dem Oberteil 1 ist axial oben am Unterteil 2 eine ringförmige Stufenbohrung 25 angeordnet, an deren Rändern eine Außenstufung 26 belassen ist, die formschlüssig an die Innenstufung 22 des Oberteils 1 angepasst ist. Die axiale Höhe des Unterteils 2 entspricht vorzugsweise ca. 5/10 bis 20/10 der axialen Höhe des Messkörperteils 9 und ist im Wesentlichen von der zulässigen Kraftbelastung und dem Platzbedarf einer Kabeldurchführung 27 abhängig, die eine Kabelverbindung zu den Dehnungsmesselementen 6 von Außen bis in einen Ringhohlraum 4 ermöglicht und nach der Montage abgedichtet ausgeführt ist.
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Als Aufstandskörper ist an der unteren radialen Abschlußfläche 36 des Unterteils 2 ein Abstützring 8 angeordnet, der rotationssymmetrisch zur Längsachse 18 mit einem mittleren Ringdurchmesser (DM) 23 angeordnet ist. Dabei besitzt der Abstützring 8 vorzugsweise eine axiale Höhe von ca. 1 bis 5 mm und eine radiale Breite von 1 bis 5 mm, vorzugsweise aber die radiale Breite des Krafteinleitungsrings 5. Die Abmessungen des Abstützrings 8 sind dabei im Einzelnen von der Nennlast und der zulässigen Druckbelastung der Anschlußkonstruktion abhängig. Dadurch stützt sich die zu messende Kraft Fe in einer ringförmigen Ebene, die den mittleren Ringdurchmesser (DM) 23 des Kafteinleitungsrings 5 entspricht, auf eine nicht dargestellte kraftaufnehmende Unterlage ab.
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Bei einer zu messenden Kraft Fe oder eines Gewichts wird diese durch die Kraftmessvorrichtung wie folgt ermittelt:
Bei der dargestellten Anordnung wird die Kraftmessvorrichtung meist als Wägezelle zur Ermittlung eines Gewichts eingesetzt, das senkrecht zur Erdoberfläche gerichtet ist. Deshalb wird die Gewichtskraft Fe symmetrisch zur Längsachse 18 in den Krafteinleitungskörper 7 eingeleitet, die axial unten von einer steifen kraftaufnehmenden Unterlage als Kraft Fa aufgenommen wird. Durch den Krafteinleitungskörper 7 wird die Gewichtskraft über den Kafteinleitungsring 5 symmetrisch in den Messköperteil 9 eingeleitet, wobei sich die Verformungsringe 10, 11 als Ringtorsionsfederköper entsprechend der eingezeichneten Biegerichtung 28 verformen. Dadurch entsteht auf der unteren Deckfläche des inneren Verformungsrings 10 eine Stauchung (–) und in dem äußeren Verformungsring 11 eine gleichgroße Dehnung (+), die beide der eingeleiteten Kraft proportional sind und in den elektromechanischen Dehnungsmesselementen 6 eine entsprechende Widerstandsänderung bewirken. Die auf den Ringflächen der Verformungsringe 10, 11 symmetrisch verteilten mindestens vier elektromechanischen Dehnungsmesselemente 6 werden zu einer Wheatstoneschen Messbrücke verschaltet, so dass im mittleren Brückenzweig ein Messsignal abgreifbar ist, das dem zu messenden Gewicht entspricht. Da die Krafteinleitung über den Krafteinleitungsring 5 symmetrisch in beide Verformungsringe 10, 11 eingeleitet wird, entsteht in beiden eine symmetrische Dehnung bzw. Stauchung, durch die eine hochgenaue Messung der eingeleiteten Gewichtskraft erfolgt. Diese Messkraft wird durch die beiden Kraftübertragungsringe 15, 16 auch über das symmetrisch ausgebildete Unterteil 2 und dessen Abstützringe 8 symmetrisch auf die nicht dargestellte Unterlage ausgeleitet. Dadurch treten insbesondere durch die axial mit dem mittleren Ringdurchmesser (DM) 23 linear übereinander angeordneten Krafteinleitungs- 5 und Kraftausleitungsringe (Stützringe 8) keine Momente quer zur Kraftmessrichtung auf, die zu einer Hysterese führen könnten. Dazu dient insbesondere auch die verschweißte Verbindung zwischen dem Oberteil 1 und dem Unterteil 2 an der Innenstufung 22 und der Außenstufung 26, die keine reibungsbedingte axiale oder radiale Bewegung zulässt und somit hysteresefrei ist. Dadurch wird gleichzeitig ein abgedichteter Ringhohlraum 4 geschaffen, durch den die empfindlichen Dehnungsmesselemente 6 luftdicht gegenüber schädlichen Umwelteinflüssen geschützt sind, ohne dass dadurch Kraftnebenschluss verursachende Abdeckungen notwendig wären.
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Eine besondere Ausführung der Kraftmessvorrichtung ist in 3 der Zeichnung näher dargestellt, die insbesondere für großfläche Silostützen, Hydraulikzylinder oder andere Transportbehälter sowie transportable Waagen vorgesehen ist. Deshalb ist die Krafteinleitungsfläche 17 mit einer besonders großen flachen Aufstandsfußfläche versehen und gleichzeitig auch die Krafteinleitungsfläche am Abstützring 8 durch einen verhältnismäßig großen Aufstandsdurchmesser vergrößert. Dazu ist die axiale Bohrung 20, 24 mit einem großen Innendurchmesser versehen, der vorzugsweise 5/10 bis 8/10 des Außendurchmessers aufweist. Gleichzeitig unterscheiden sich die Ringquerschnitte des Oberteils 1 mit seinem Messkörperteil 9 und des Unterteils 2 nicht wesentlich von den gleichartigen Teilen nach 1 und 2 der Zeichnung. Um den Krafteinleitungskörper 7 besonders biegesteif und flach auszuführen, ragt dieser wie ein Kegelstumpf 29 nach unten in die axiale Bohrung 20. Dadurch ist insbesondere auch eine sehr flache Ausführung der Kraftmessvorrichtung erreichbar, ohne dass sich dadurch die Messgenauigkeit verschlechtert. Ansonsten entspricht diese Ausführung wie die bereits zu 1 und 2 der Zeichnung beschriebene.
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In 4 der Zeichnung ist eine Kraftmessvorrichtung dargestellt, die der nach 3 entspricht, aber vorzugsweise für weniger harte Aufstandflächen ausgebildet ist. Dazu ist unterhalb der unteren Abschlussfläche 36 des Unterteils 2 symmetrisch zum Abstützring 8 ein Elastomerring 30 angeordnet, durch den die Aufstandsfläche des Unterteils 2 flächenmäßig vergrößert wird. Dadurch kann diese Kraftmessvorrichtung vorzugsweise auch auf Betonflächen mit entsprechend niedriger Flächenhärte aufgestellt werden, ohne dass dadurch die Messgenauigkeit beeinträchtigt wird, da die Kraftausleitung weiterhin symmetrisch und axial linear zur Krafteinleitung erfolgt.
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In 5 der Zeichnung ist eine besondere Ausführung der Kraftmessvorrichtung dargestellt, die einen zusätzlichen Überlastschutz enthält. Dazu ist das Unterteil 2 weitgehend scheibenförmig mit einem zentralen nach oben gerichteten Zylinderstumpf 31 ausgebildet. Dabei ist der Zylinderstumpf 31 so bemessen, dass dessen Außendurchmesser um eine Spaltbreite SH kleiner ist als die axiale Bohrung 20 des Messkörperteils 9, deren Spaltbreite von der Nennlast abhängt. Dadurch wird ein radialer Überlastschutz bei einer schrägen Krafteinleitung erreicht, der eine Beschädigung und eine Messwertverfälschung verhindert. Gleichzeitig ist die Länge des axialen Zylinderstumpfes 31 auf einen vertikalen Spaltabstand SV eingeschränkt, dessen Spaltabstand ebenfalls von der Nennlast abhängt, wodurch ein vertikaler Überlastschutz erreichbar ist, der ansonsten zu einer Beschädigung oder Messwertverfälschung der Kraftmessvorrichtung führen könnte.
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Zusätzlich ist zu dieser Kraftmessvorrichtung noch ein Fixierring 32 vorgesehen, dessen Innendurchmesser etwa 1/10 bis 5/10 mm größer als der Außendurchmesser des Unterteils 2 ist. Dieser Fixierring 32 ist vorzugsweise durch eine Verschweißung 33 mit einer Aufstandsfläche 37 der Kraftmessvorrichtung verbunden, um eine seitliche Verschiebung zu verhindern. Zusätzlich sind vorzugsweise am Fixierring 32 noch mindestens zwei oder mehrere Befestigungselemente 34 angeschraubt oder anderweitig befestigt, die auf einem Ringelement 35 des Unterteils 2 unter Belassung eines Luftspaltes als Abhebesicherung aufliegen. Dazu ist der Außendurchmesser des Unterteils 2 um ein Ringelementanteil 35 größer als der Außendurchmesser des Oberteils 1. Ansonsten ist die Kraftmessvorrichtung nach 5 der Zeichnung so ausgebildet, wie die zu 1 und 2 der Zeichnung zuvor beschriebene, außer das nur die äußere Schweißnaht 38 am äußeren Kraftübertragungsring 16 notwendig ist.
