DE1052708B - Kraftmesseinrichtung - Google Patents

Kraftmesseinrichtung

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Publication number
DE1052708B
DE1052708B DEB44058A DEB0044058A DE1052708B DE 1052708 B DE1052708 B DE 1052708B DE B44058 A DEB44058 A DE B44058A DE B0044058 A DEB0044058 A DE B0044058A DE 1052708 B DE1052708 B DE 1052708B
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DE
Germany
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measuring device
force measuring
guide plate
bending
load
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEB44058A
Other languages
English (en)
Inventor
Malcolm Green
Eric Laimins
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Baldwin Lima Hamilton Corp
Original Assignee
Baldwin Lima Hamilton Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Baldwin Lima Hamilton Corp filed Critical Baldwin Lima Hamilton Corp
Publication of DE1052708B publication Critical patent/DE1052708B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G01L1/2206Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
    • G01L1/2243Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being parallelogram-shaped

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Measurement Of Force In General (AREA)

Description

  • Kraftmeßeinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftmeßeinrichtung, die aus mehreren zumindest zum Teil mit Dehnmeßstreifen versehenen, im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden B iegebalken besteht. Biegebalkeneinrichtungen dieser Art sind dann besonders nützlich, wenn ein Maximum an meßbarer Dehnung bei einem Minimum an Auslenkung erwünscht ist.
  • Es ist bereits bekannt, Kraftmeßeinrichtungen mit parallel zueinander verlaufenden B iegebalken derart auszubilden, daß die Biegebalken an ihren Enden mittels Verbindungsteilen miteinander verbunden sind.
  • Es ist weiterhin bekannt, aus Biegebalken bestehende Kraftmeßeinrichtungen einstückig herzustellen. Bei den bekannten Einrichtungen wird als nachteilig empfunden, daß entweder die Herstellung kompliziert und teuer ist oder zufolge der Anordnung der Biegebalken Verfälschungen des Meßergebnisses auftreten können, die durch Momente verursacht werden.
  • Die Erfindung bezweckt, eine Weiterbildung der bekannten Einrichtungen zu schaffen, durch die, unter Ausnutzung ihrer Vorteile, die erwähnten Nachteile vermieden werden. Dies wird dadurch erreicht, daß die Biegebalken an ihren Enden jeweils durch gemeinsame steife Verbindungsteile miteinander verbunden sind, wobei das Verbindungsteil auf der einen Seite gleichzeitig zur Befestigung der Einrichtung dient und eine mit dem anderen Verbindungsteil starr verbundene, nicht bewegliche innere Erstreckung, die die zu messende Last aufnimmt, sich zwischen den Biegebalken erstreckt. Durch diese Ausbildung wird bewirkt, daß die durch an den einzelnen Biegebalken angreifende Kräfte verursachten Momente immer entgegengesetztes Vorzeichen besitzen und sich deshalb gegenseitig aufheben. Hierdurch wird eine Verfälschung des Meßergebnisses vermieden. Weiterhin wird durch den erfindungsgemäßen Lastangriffspunkt erreicht, daß bei gleichem Meßeffekt in den einzelnen Biegebalken geringere Zug- bzw. Druckkräfte auftreten, da die Last nicht einen so großen Momentenarm besitzt, wie dies bei den bekannten Einrichtungen zur Erreichung des gleichen Meßeffektes erforderlich ist.
  • Gemäß einer zweckmäßigen Ausbildungsform der Erfindung ist ein Biegebalken in Form einer vorzugsweise dünneren Führungsplatte ausgebildet, die so angeordnet ist, daß die Last auf die innere Erstreckung in Richtung auf den weiteren vorzugsweise dickeren Biegebalken einwirkt, dessen Biegung als Maß für die Größe der angreifenden Last dient. Die zu messende Last greift dabei vorteilhafterweise längs einer Linie an, die die Länge der Kraftmeßeinrichtung durchschneidet. Hierzu ist es gemäß weiterem Erfindungsgedanken vorteilhaft, die Führungsplatte aus zwei parallelen Teilen herzustellen, die sich derart Seite an Seite erstrecken, daß sie eine Öffnung frei lassen, durch welche hindurch die Last auf die innere Erstreckung einwirkt. In gleicher Weise kann auch der andere Biegebalken aus zwei parallelen Teilen bestehen, an denen erfindungsgemäß die Dehnmeßstreifen angebracht sind.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich für den Fachmann aus der Beschreibung und den Zeichnungen. Es zeigt Abb. 1 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der Kraftmeßeinrichtung nach der Erfindung, Abb. 2 eine Seitenansicht der Einrichtung nach Abb. 1, Abb. 3 eine Draufsicht der Einrichtung nach Abb. 1, Abb. 4 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
  • Die in den Abb. 1 bis 3 dargestellte Ausführungsform der Erfindung weist einen festen rechteckigen Materialklotz auf, in welchen Öffnungen ausgefräst oder auf andere Weise ausgearbeitet sind, um einen steifen Befestigungsteil 1 zu erhalten, von welchem der verhältnismäßig dicke Biegebalken 2 und die verhältnismäßig dünne biegsame Führungsplatte 3 auslädt, wobei beide an ihren äußeren beweglichen Enden durch einen verhältnismäßig schweren Verbindungsteil 4 verbunden sind. Ein in entgegengesetzter Rich- tung sich erstreckender Lastaufnahmefortsatz 5 des Balkens lädt von dem beweglichen Verbindungsteil 4 innerhalb, dazwischen und im wesentlichen parallel zu dem Balken 2 und der biegsamen Platte 3 aus. Die Führungsplatte 3 verhält sich wie ein Balken. Die innere Erstreckung 5 ist so ausgebildet, daß sie entweder eine Zug- oder eine Druckkraft6 aufnehmen kann, die vorzugsweise durch einen auf der Zeichnung in gestrichelten Linien dargestellten Stab übertragen wird, welcher in das vorzugsweise in der Längsachse der Erstreckung eingeschnittene Muttergewinde 8 eingeschraubt sein kann.
  • Um dem Stab 7 einen direkten vertikalen Zugang zu der lastaufuehmenden Erstreckung 5 zu verschaffen, wurde eine entsprechende Öffnung 9 in der oberen Führungsplatte3 vorgesehen. Diese Öffnung kann, wenn erforderlich, als Langöffnung ausgebildet sein und dabei die Führungsplatte 3 halbieren. Wenn gewünscht, kann auch der relativ schwere Biegebalken 2, welcher im wesentlichen die ganze Last trägt, in zwei Längsteile, ähnlich denen der Führungsplatte 3, geteilt sein.
  • Durch eine große Querausdehnung der beiden Hälften der Führungsplatte und des Biegebalkens wird die Querfestigung der Einrichtung beachtenswert verstärkt.
  • Elektrische Widerstandsdehnmeß streifen vorzugsweise in Form der geklebten elektrischen Widerstandsdrahtstreifen 13 und 14 sind sowohl an der oberen als auch der unteren Fläche des Balkens 2 angebracht, wie Abb. 2 und 3 zeigen. Bekanntlich wird die Anderung des elektrischen Widerstandes des Dehnmeßstreifens in Abhängigkeit von einer gegebenen angreifenden Last mittels irgendeines geeigneten elektrischen Meßkreises, z. B. einer Wheatston'schen Brücke, ermittelt.
  • Der Dehnmeßstreifen hat also, grob ausgedrückt, die Aufgabe, die Ablenkung unter der Einwirkung einer angreifenden Last zu messen und bildet dementsprechend eine Ablenkungsmeßeinrichtung.
  • Zum Gebrauch wird die Einrichtung nach der Erfindung an einem geeigneten Fundament 15 durch Bolzen 16 befestigt, die sich durch den Befestigungsteil 1 erstrecken. Daher biegt sich beim Angriff einer vertikalen Kraft 6 auf dem nach rückwärts sich erstreckenden Balken 15 der dehnungsempfindliche Balken 2, wodurch eine Dehnung in den Dehnmeßstreifen 13 und 14 entsteht, während die Führungsplatte 3, die dieselbe Länge wie der Biegebalken 2 hat, sicherstellt, daß die angreifende Kraft jederzeit ihre vertikale Richtung beibehält. Der Biegebalken und die Führungsplatte nehmen unter dem Einfluß der Last die in det Abbildung durch die strichpunktierten Linien 17-17 dargestellte Form an, wobei jedoch die tatsächliche Durchbiegung geringer ist als gezeichnet. Insoweit die Aufgabe der geteilten Führungsplatte 3 darin besteht, die innere Balkenerstreckung 5 vertikal zu führen, kann die Führungsplatte relativ ^ dünn im Vergleich zum dehnungsempfindlichen Biegebalken 2 ausgebildet sein.
  • Die Führungsplatte 3 und der Biegebalken 2 können selbstverständlich auch gleich dick sein und beide Dehnmeßstreifen an solchen Stellen tragen, wo die Ablenkung nicht bedeutend ist. Es ist jedoch durch Gestaltung der Balken in verschiedener Dicke möglich, die Ablenkung der Zelle zu vermindern und dabei den gleichen »Output«, d. h. die gleiche elektrische Widerstandsänderung der Dehnmeßstreifen, zu erhalten. Das hat die wünschenswerte Wirkung eines Anhebens der Ansprechfrequenz, wodurch es leichter ist, die Einrichtung hermetisch in einer Lastzelle abzuschließen, was die Anwendung der Zelle -insbesondere für die Wägung erleichtert. Auf jeden Fall sind beide, der Balkenteil 2 und die Führungsplatte 3, relativ dünn im Vergleich zur starren Basis 1, dem Verbindungsteil 4 und der inneren Erstreckung 5, wodurch die günstigste Wirkung in bezug auf Erzeugung von Dehnungen in dem Balken 2 in Abhängigkeit von einer geeigneten Last erzielt wird.
  • Durch den nicht flexiblen Verbindungsteil 4 wird sichergestellt, daß der Balken2 und die Führungsplatte die innere Erstreckung 5 jederzeit in der horizontalen Lage halten, so daß die gemessene Kraft jederzeit eine vertikale Richtung einnimmt. DieAusdrücke »vertikal« und »horizontal« sind hier jedoch nur relativ zu verstehen insoweit, als die Einrichtung in jeder gewünschten Lage benutzt werden kann, ohne daß dadurch die Wirkung oder die Ergebnisse beeinträchtigt werden.
  • Die Einrichtung kann auch aus verschiedenen Teilen zusammengesetzt -sein und braucht nicht aus einem-einzigen zusammenhängenden zu bestehen.
  • Andere Vorteile der Zwillingsbalkengestaltung sind die relative Unempfindlichkeit gegen Seitenkräfte oder Momente. Letztere setzen zwar die Teile 2 und 3 unter Zug und Druck, dehnen dabei aber alle Meßglieder gleichmäßig, -so daß die Meßbrücke nicht aus dem Gleichgewicht gebracht wird.
  • In der Ausführungsform gemäß Abb. 4 sind die Biegebalken 2,3 mit Stellen 28,29 konzentrierter Spannungen versehen, die durch Querschnittsverringerungen geschaffen sind. In einfacher Weise werden die Stellen 28, 29 durch Bohrungen hergestellt. An den Stellen konzentrierter Spannungen sind Dehnmeßstreifen30, 31 angeordnet.
  • PATENTANSPR0CHE 1. Kraftmeßeinrichtung, aus mehreren zumindest zum Teil mit Dehnmeßstreifen versehenen, im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden B iegebalken bestehend, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegebalken (2, 3) an ihren Enden jeweils durch gemeinsame steife Verbindungsteile (1, 4) miteinander verbunden sind, wobei das Verbindungsteil (1) auf der einen Seite gleichzeitig zur Befestigung der Einrichtung dient und eine mit dem anderen Verbindungsteil (4) starr verbundene, nicht bewegliche innere Erstreckung (5), die die zu messende Last aufnimmt, sich zwischen den Biegebalken (2, 3) erstreckt.

Claims (1)

  1. 2. Kraftmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch- gekennzeichnet, daß ein Biegebalken (3) in -Form einer vorzugsweise dünneren Führungsplatte ausgebildet ist und die Last auf die innere Erstreckung (5) in Richtung auf den weiteren, vorzugsweise dickeren Biegebalken (2) einwirkt, dessen Biegung als Maß für die Größe der angreifenden Last dient.
    3. Kraftmeßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsplatte (3) zwei parallele Teile aufweist, die sich Seite an Seite erstrecken und eine Öffnung frei lassen, durch welche hindurch die Kraft auf der inneren Erstreckung (5) angreifen kann.
    4. Kraftmeßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegebalken (2) zwei parallele Teile aufweist, die sich Seite an Seite erstrecken, und daß an beiden dieser seitwärts sich erstreckenden Balkenteile Dehnmeßstreifeneinrichtungen (-13, 14) angebracht sind.
    5. Kraftmeßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Balken (2) und die Führungsplatte (3) von ungleichmäßiger Steifheit sind.
    6. Kraftmeßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Biegebalken (2, 3) durch Querschnittsverringerung Stellen (28, 29), an denen eine Konzentration der Spannungen auftritt, geschaffen und an diesen Stellen (28, 29> Dehnmeßstreifen (30, 3t angeordnet sind.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1 010 506.
DEB44058A 1956-04-06 1957-03-26 Kraftmesseinrichtung Pending DE1052708B (de)

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