DE1031542B - Device for measuring forces - Google Patents

Description

Vorrichtung zum Messen von Kräften Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen von Kräften mittels der durch die Kräfte hervorgerufenen elastischen Verformungen eines federnden Bauteiles.Device for measuring forces The invention relates to a device for measuring forces by means of the forces caused elastic deformations of a resilient component.

An einer derartigen bekannten Vorrichtung werden die Kräfte über Wellen, Bohrungen und Manschetten mit Lamellen oder mit einer dünnen Metallscheibe in das Meßgerät eingeleitet. Es handelt sich dabei um eine Vierpunktehiegung, bei der die zwei Krafteinleitungsstellen zwischen den zwei Stützstellen liegen. On such a known device, the forces are over Shafts, bores and sleeves with lamellas or with a thin metal washer introduced into the measuring device. It is a four-point weighing, at which the two force introduction points lie between the two support points.

Wegen des großen Abstandes zwischen den zwei Stützstellen ist mindestens eine Stiitzstelle verschiebhaar, so daß diese Vorrichtung keine große Meßgenauigkeit hat.Because of the large distance between the two support points, at least a support point sliding hair, so that this device does not have a high measurement accuracy Has.

Eine andere bekannte Vorrichtung besitzt als federnden Teil ebene Scheiben. Bei dieser Vorrichtung wird die Kraft kreisförmig eingeleitet und die Scheibe kreisförmig gestützt. Die Deformation der Scheibe erfolgt rotationssymmetrisch und hesteht im großen L!fld ganzen aus einer Drehung des Querschnittes, d. h. einer Drehung in einer Ehene durch die Zentralachse der Scheibe. Um zu brauchbarell Ergebnissen bei dieser Vorrichtung zu kommen, muß die Kraft möglichst parallel zur Zentralachse der Scheibe wirken, da andernfalls erhebliche Messungsgenauigkeiten in Kauf genommen werden müßten. Another known device has level as a resilient part Discs. In this device, the force is introduced circularly and the Disc supported in a circle. The deformation of the disc is rotationally symmetrical and it arises largely from a rotation of the cross-section, i. H. one Rotation in a marriage through the central axis of the disk. To get usable results To come with this device, the force must be as parallel as possible to the central axis of the disk, otherwise considerable measurement accuracy will be accepted would have to be.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. und sie l)esteht darin, daß der federnde Teil eine kreisförmige oder ringförmige Scheibe darstellt. die an mehreren ganz oder nahezu äquidistant über die Unterseite verteilten Punkten unterstützt ist, welche auf gleichem und nahezu gleichem Abstand vom Mittelpunkt der Scheibe liegen. und daß die Kraft an der Oberseite iiber dazwischenliegende Punkte einleitbar ist. die etwa in der Mitte zwischen den Stützpunkten und die auf untereinander gleichem oder nahe gleichem Abstand vom Mittelpunkt der Scheibe liegen. The invention avoids these disadvantages. and it l) consists in that the resilient part is a circular or annular disc. the at several points distributed completely or almost equidistantly over the underside is supported, which is at the same and almost the same distance from the center the disc. and that the force at the top over intermediate Points can be introduced. the one roughly in the middle between the support points and the one on are at the same or close to the same distance from the center of the disc.

Bei der Erfindung liegt jeder Einleitungspunkt zwischen zwei Stützpunkten. Falls die Punkte kreisförmig angeordnet sind, genügen in diesem Falle drei Einleitungspunkte und drei Stützpunkte. Es können natürlich auch mehr Punkte vorgesehen sein. Bei Anordnung von drei Punkten handelt es sich also un eine Dreipunktunterstützung, die naturgemäß eine wesentlich höhere Meßgenauigkeit als bei den hekannen Vorrichtungen ergibt. Kleine Ahweichungen in der Gleichheit der Radien und in der itquidistanz der Radien lieeinßussen nicht das Meßergebllis. Auch braucht die auf die Scheibe eingeleitete Kraft nicht genau senkrecht auf sie zu wirken, wenn die Kraft iil,er eine Halbkugelform eingeleitet wird. Eine seitliche Verschiebung der Kraft auf der Scheibe hat dabei keinen Einfluß auf die Momentensumme, ebenso wenig wie ein Biegemoment. Dadurch ist die vor- liegende Druckmeßvorriditung geeignet, auch solche Kräfte zu messen, die zwischen zwei nicht genau parallelen Flächen auftreten. Es kami auch zwischen zwei Flächen gemessen werden deren gegenseitige Stellung sich während der Messung ändern. In the invention, each point of introduction lies between two support points. If the points are arranged in a circle, three introductory points are sufficient in this case and three bases. Of course, more points can also be provided. at Arrangement of three points is therefore a three-point support, which naturally has a much higher measuring accuracy than with the hekannen devices results. Small deviations in the equality of the radii and in the equidistance the radii did not affect the measurement result. Also needs that on the disc introduced force does not act exactly perpendicular to it, if the force iil, er a hemispherical shape is initiated. A lateral shift of the force on the The disk has no influence on the sum of the moments, just like a bending moment. This means that the lying Druckmeßvorriditung suitable to also such forces measure that occur between two not exactly parallel surfaces. It came too between two surfaces are measured their mutual position during the Change measurement.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Abstände zwischen dem Mittelpunkt der federnden Scheibe und den Stützpunkten der Kräfte einerseits und dem Mittelpunkt und den Einleitungspunkten der Kräfte andererseits gleich groß. According to a further feature of the invention, the distances between the center of the resilient disc and the points of support of the forces on the one hand and the center and the points of introduction of the forces, on the other hand, are of the same size.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch und heispielsweise dargestellt. An embodiment of the invention is shown schematically in the drawing and is shown for example.

Es zeigt Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine Meßdose gemäß der Erfindung und Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1.It shows Fig. 1 a vertical section through a load cell according to of the invention and FIG. 2 shows a section along the line II-II in FIG. 1.

Das Gehäuse 1 einer Druckmeßdose ist nach oben durch einen Deckel 2 al>geschlossen. Die zu messenden Kräfte werden auf einem halbkugelförmigen Zwischenstück 3 abgestützt. Das halhkugelförmige Zwischenstück liegt mit seiner ebenen Fläche auf einem Druckstück 4 auf. welches im Gehäuse 1 der Druckmeßdose angeordnet ist und mit einem Bund in eine konzentisch in dem Deckel 2 angeordnete Öffnung des Deckels hineinragt. Auf dem Druckstück 4 ist eine Membran 5 befestigt. Diese Membran ist an ihrem äußeren TTmfang gehalten zwischen dem Deckel 2 und dem Gehäuse 1. Sie verhindert das Eindringen von Feuchtigkeit in das Innere des Gehäuses. Die Druckplatte 4 stützt sich auf einer ebenen Scheibe 6 über drei Kugeln 7 ab. Die ebene Scheibe 6 stützt sich ihrerseits wiederum über Kugeln 8 im Boden des Ge häuses 1 ab. Die Kugeln 7, 8 sind in Vertiefungen der Druckplatte 4 bzw. des Gehäuses 1 gelagert. The housing 1 of a pressure cell is up through a cover 2 al> closed. The forces to be measured are on a hemispherical Intermediate piece 3 supported. The hemispherical intermediate piece lies with his flat surface on a pressure piece 4. which is in the housing 1 of the pressure cell is arranged and with a collar in a concentrically arranged in the cover 2 Opening of the lid protrudes. A membrane 5 is attached to the pressure piece 4. This membrane is held at its outer TTmfang between the cover 2 and the Housing 1. It prevents moisture from penetrating the interior of the housing. The pressure plate 4 is supported on a flat disk 6 via three balls 7. The flat disk 6 is supported in turn via balls 8 in the bottom of the Ge housing 1 from. The balls 7, 8 are in depressions in the pressure plate 4 or the housing 1 mounted.

Um unter allen Umständen das Innere des Gehäuses frei von Feuchtigkeit zu halten, ist außer der Membran 5 ein Behälter 9 mit der Druckplatte 4 verbunden, der mit einem feuchtigkeitsabsorbierenden Mittel gefüllt ist. In order to keep the inside of the case free of moisture under all circumstances to hold, in addition to the membrane 5, a container 9 is connected to the pressure plate 4, which is filled with a moisture absorbing agent.

Die ebene Platte 6 dient als federndes Element der Druckmeßdose. Auf ihr sind nicht näher dargestellte Dehnungsmeßstreifen angebracht, die in einem ebenfalls nicht dargestellten elektrischen Meßkreis als Widerstände eingeschaltet sind. Die Anschlußleitungen des Meßkreises bzw. der Dehnungsmeßstreifen sind durch einen Anschlußstutzen 10 des Gehäuses 1 der Meßdose hindurchgeführt. The flat plate 6 serves as a resilient element of the pressure cell. On her, not shown in detail, strain gauges are attached, which in one also not shown electrical measuring circuit switched on as resistors are. The connection lines of the measuring circuit or the strain gauges are through a connecting piece 10 of the housing 1 of the load cell passed through.

Die der Abstützung der zu messenden Kräfte auf der ebenen Platte 6 dienenden Kugeln 7 und die der Abstützung der ebenen Platte 6 im Gehäuse dienenden Kugeln 8 haben in radialer Richtung der kreisringförmig ausgebildeten Scheibe 6 gleiche Abstände vom Scheibenmittelpunkt und liegen an den Ecken von gleichseitigen Dreiecken, wobei die Ecken des von den Kugeln 7 gebildeten Dreieckes genau zwischen den Ecken des von den Kugeln 8 gebildeten Dreieckes liegen, was Fig. 2 zeigt. The support of the forces to be measured on the flat plate 6 serving balls 7 and those serving to support the flat plate 6 in the housing Balls 8 have a circular ring-shaped disk 6 in the radial direction equal distances from the center of the pane and are at the corners of equilateral Triangles, the corners of the triangle formed by the balls 7 exactly between the corners of the triangle formed by the balls 8 lie, which FIG. 2 shows.

PATENTANSPR0CHE: 1. Vorrichtung zum Messen von Kräften mittels der durch die Kräfte hervorgerufenen elastischen Verformungen eines federnden Bauteiles, dadurch gekennzeichnet, daß der federnde Bauteil eine kreisförmige oder ringförmige Scheibe darstellt, die an mehreren, ganz oder nahezu äquidistant über die Unterseite verteilten Punkten unterstützt ist, welche auf gleichem oder nahezu gleichem Abstand vom Mittelpunkt der Scheibe liegen, und daß die Kraft an der Oberseite über dazwischenliegende Punkte einleitbar ist, die etwa in der Mitte zwischen den Stützpunkten und die auf untereinander gleichem oder nahezu gleichem Abstand vom Mittelpunkt der Scheibe liegen. PATENT CLAIMS: 1. Device for measuring forces by means of elastic deformations of a resilient component caused by the forces, characterized in that the resilient component is circular or ring-shaped Represents disk that is on several, wholly or almost equidistantly across the bottom distributed points is supported, which are at the same or almost the same distance from the center of the disc, and that the force at the top over intervening Points can be introduced, which are approximately in the middle between the support points and the on the same or almost the same distance from the center of the disc lie.

Claims (1)

2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände zwischen dem Mittelpunkt der federnden Scheibe und den Stützpunkten der Kräfte einerseits und dem Mittelpunkt und den Einleitungspunkten der Kräfte andererseits gleich groß sind. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the distances between the center of the resilient disc and the points of support of the forces on the one hand and the center and the points of introduction of the forces, on the other hand, are of the same size are. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 988 667; Zeitschrift »Werkstatt und Betrieb«, 88.jahr., 1955, Heft 11, S. 727 bis 730. Documents considered: French patent specification No. 988,667; "Werkstatt und Betrieb" magazine, 88th year., 1955, issue 11, p. 727 bis 730