DE1125205B - Force measuring device - Google Patents

Description

Kraftmeßeinrichtung Die Erfindung betrifft eine Kraftmeßeinrichtung mit einem von einem luftdichten Gehäuse umgebenen Meßglied, das selbst oder mittels eines Kraftübertradungsgliedes mit luftdichtem Abschluß aus dem Gehäuse herausragt.Force measuring device The invention relates to a force measuring device with a measuring element surrounded by an airtight housing, which itself or by means of a power transmission member protrudes from the housing with an airtight seal.

Bei Kraftmeßeinrichtungen ist es häufig erforderlich, das eigentliche Meßglied mit einem Gehäuse zu umgeben, das oft auch luftdicht abgeschlossen ist. Die zu messende Kraft wird hierbei auf das Meßglied über ein Kraftübertragungsglied geleitet, dessen Durchführung durch die Gehäusewandung abgedichtet sein muß. Um möglichst wenig von der zu messenden Kraft über die Abdichtung auf das Gehäuse abzuleiten, muß die Abdichtung möglichst elastisch sein. In force measuring devices, it is often necessary to use the actual To surround the measuring element with a housing, which is often also hermetically sealed. The force to be measured is transmitted to the measuring element via a force transmission element conducted, the implementation of which must be sealed by the housing wall. Around to derive as little as possible of the force to be measured via the seal on the housing, the seal must be as elastic as possible.

Wenn jedoch Differenzen zwischen dem Umgebungsdruck und dem im Gehäuseinneren herrschenden Druck auftreten, wie sie beispielsweise durch Luftdruck- oder Temperaturschwankungen hervorgerufen sein können, so wirkt die Differenzkraft über das Abdichtungsmittel und das Kraftübertragungsglied auf das eigentliche Meßglied ein und verändert das eigentliche Meßergebnis. However, if there are differences between the ambient pressure and that inside the housing prevailing pressure occur, for example due to air pressure or temperature fluctuations can be caused, the differential force acts via the sealing means and the force transmission element on the actual measuring element and changes that actual measurement result.

Dieser meßwertverfälschende Einfluß der Differenzkraft wirkt sich besonders extrem bei einem bekannten Gerät aus, bei dem das Meßglied an seinen beiden Enden durch sein Gehäuse geführt ist und über die an den Durchtrittsstellen vorgesehenen Abdichtmittel in Verbindung mit dem Gehäuse steht. Zwischen diesen beiden Verbindungsstellen des Meßgliedes mit dem Gehäuse befindet sich hier die Meßstrecke, so daß bei dieser Ausführungsform eine eventuelle Druckdifferenz sich in doppelter Größe auf das Meßergebnis verfälsohend auswirkt. This influence of the differential force, which falsifies the measured values, has an effect particularly extreme in a known device in which the measuring element on both of them Ends is passed through its housing and provided on the passage points Sealing means is in communication with the housing. Between these two junctions of the measuring element with the housing is here the measuring section, so that with this Embodiment a possible pressure difference is doubled in size on the measurement result has a distorting effect.

Die Erfindung bezweckt, diesen Nachteil zu vermeiden, und erreicht dies dadurch, daß das Meß- bzw. The invention aims to obviate and achieves this disadvantage this by the fact that the measuring resp.

Kraftübertragungsglied zur Kompensation einer durch im Gehäuseinneren herrschenden Über- oder Unterdruck verursachten ersten Kraftwirkung auf das Meßglied zufolge dessen Verbindung mit dem Gehäuse an der Durchtrittsstelle eine ebenfalls auf der der Durchtrittsstelle zugewandten Seite angreifende weitere Verbindung mit dem Gehäuse besitzt, die eine der ersten Kraftwirkung entgegengerichtete zweite Kraft zur Wirkung bringt. Das Wesen der Erfindung ist somit darin zu sehen, daß das die Kraft auf das Meßglied übertragende Glied bzw. das Meßglied selbst, das zufolge seiner mehr oder weniger elastischen Verbindung mit dem Gehäuse an der Durchtrittsstelle dem Einfluß einer eventuell vorhandenen Druckdifferenz unterliegt, mit einer diesen Einfluß kompensierenden Größe beaufschlagt wird.Force transmission member to compensate for a through inside the housing The prevailing overpressure or underpressure caused the first force to act on the measuring element according to its connection with the housing at the point of passage also one on the side facing the passage point attacking further connection with the housing has one of the first force opposite to the second Brings power to effect. The essence of the invention is thus to be seen in the fact that the member transmitting the force to the measuring member or the measuring member itself, the according to its more or less elastic connection with the housing at the point of passage is subject to the influence of a possibly existing pressure difference, with one of these Influence compensating size is applied.

Je nach Anordnung und Wirkungsweise der aus Meß- und Übertragungsglied bestehenden Einheit ist der Erfindungsgedanke zu variieren. Beispielsweise kann das Kraftübertragungsglied mit zwei in der Meßachse der Kraftmeßeinrichtung einander gegenüberliegenden Gehäuseflächen über elastische Mittel verbunden sein; es kann aber auch das Meß- bzw. das Kraftübertragungsglied über eine geeignete Kraftumlenkungsvorrichtung mit einer beliebigen Gehäuseseite, gegebenenfalls sogar mit derjenigen, auf der die Durchtrittsstelle liegt, verbunden sein. Depending on the arrangement and mode of operation of the Measuring and transmission element existing unit is to vary the inventive concept. For example, can the force transmission member with two in the measuring axis of the force measuring device each other opposite housing surfaces be connected by elastic means; it can but also the measuring or the force transmission member via a suitable force deflection device with any side of the housing, possibly even with the one on the the point of passage is to be connected.

Nach einer Ausbildungsform für eine Einrichtung mit als Biegebalken ausgebildetem Meßglied und einer an dessen freiem Ende angreifenden Kraftübertragungsstange ist die letztere, vom Kraftangriffspunkt am Biegebalken ausgehend, in zwei um 1800 zueinander verlaufenden Richtungen mit dem Gehäuse jeweils in gleicher Weise verbunden. According to a form of training for a facility with a bending beam formed measuring element and a force transmission rod engaging at its free end The latter, starting from the point of application of force on the bending beam, is divided into two around 1800 mutually extending directions with the housing each connected in the same way.

Gemäß einer weiteren Ausbildungsform für eine Einrichtung mit als Druck- oder Zugstange und an seinem Ende zugleich als Kraftübertragungsglied ausgebildeten Meßglied ist das Kraftübertragungsglied mit einem starren, symmetrisch zur Mittelachse des Meßgliedes verlaufenden Bauteil versehen, das in gleicher Weise sowohl mit der Gehäusefläche am einen als auch mit der Gehäusefläche am anderen Ende des Meßgliedes verbunden ist. Die Erfindung beschränkt sich nicht auf diese Ausführungsformen, sondern umfaßt auch weitere Variationen des Erfindungsgedankens zu dessen sinngemäßer Anwendung bei an sich bekannten Meßeinrichtungen. According to a further form of training for a facility with as Push or pull rod and at its end also designed as a force transmission member Measuring element is the force transmission element with a rigid, symmetrical to the central axis of the measuring member extending component provided, which in the same way both with the Housing surface on one and with the housing surface at the other end of the measuring element connected is. The invention is not limited to these embodiments, but also includes further variations of the inventive idea to its analogous Use in known measuring devices.

In den Abbildungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung in schematischer Weise dargestellt. Es zeigt Abb. 1 eine Ausführungsform für eine Einrichtung mit einem als Biegestab ausgebildeten Meßglied, Abb. 2 eine Ausführungsform für eine Einrichtung mit einem als Druck- oder Zugstab ausgebildeten Meßglied. In the figures, two exemplary embodiments of the invention are shown in FIG shown schematically. Fig. 1 shows an embodiment for a device with a measuring element designed as a bending rod, Fig. 2, an embodiment for a device with a measuring element designed as a compression or tension rod.

In Abb, list ein einseitig eingespannter Biegestab 1, der mit Dehnungsmeßstreifen 2 zur Ermittlung der Biegespannungen, die der auf sein freies Ende einwirkenden Kraft proportional sind, versehen ist, von einem Gehäuse 3 umgeben. Die zu messende Kraft wird mittels einer Stange 4 auf das freie Ende des Biegestabes 1 übertragen. Diese Stange ist durch den Deckel 5 des Gehäuses 3 nach außen geführt. Die Durchführung ist mittels eines Balges 6 abgedichtet. In Fig. 1, a bending rod 1 clamped on one side, the one with strain gauges 2 to determine the bending stresses acting on its free end Force proportional, is provided, surrounded by a housing 3. The one to be measured Force is transmitted to the free end of the bending rod 1 by means of a rod 4. This rod is passed through the cover 5 of the housing 3 to the outside. The implementation is sealed by means of a bellows 6.

Zur Kompensation der Auswirkungen eines inneren Über- oder Unterdruckes im Gehäuse 3 auf das Meßglied 1 ist die Stange 4 in der Meßachse der Kraftmeßeinrichtung bis zur gegenüberliegenden Gehäusefläche, im Beispiel am Gehäuseboden 8, durchgeführt und mit dieser in der gleichen Weise mittels eines Balges 7 verbunden, dessen Innenraum mit der äußeren Atmosphäre in Verbindung steht. Auf die Übertragungsstange 4 und damit auf das Meßglied 1 wirken somit zufolge eines inneren Über- oder Unterdruckes zwei entgegengesetzte Kräfte gleicher Größe ein, die sich damit gegenseitig aufheben.To compensate for the effects of an internal overpressure or underpressure in the housing 3 on the measuring element 1, the rod 4 is in the measuring axis of the force measuring device to the opposite housing surface, in the example on the housing base 8 and connected to this in the same way by means of a bellows 7, its interior communicates with the outside atmosphere. On the transmission rod 4 and thus acting on the measuring element 1 as a result of an internal overpressure or underpressure two opposing forces of equal magnitude that cancel each other out.

In Abb. 2 ist ein auf Zug oder Druck belastbarer Stab lT mit dessen Spannungsverhältnisse messenden Dehnungsmeßstreifen 12 auf einer Montagebasis 13 angeordnet. Durch Wandungen 14 wird ein Gehäuse gebildet, durch dessen Oberteil der Stab 11 mit einem Fortsatz 15 nach außen geführt ist. Der Fortsatz 15 ist als Kraftübertragungsglied ausgebildet und starr mit dem Mittelteil eines im Längsschnitt U-förmigen rotationssymmetrischen Körpers 16 verbunden. Dieser ist über eine Membran 17 mit dem Oberteil des Gehäuses und mit einer weiteren Membran 18 mit dessen unterem Ende verbunden. Der untere Zwischenraum zwischen dem Stab 11 und dem Körper 16 ist durch geeignete Mittel 19 abgedichtet, so daß die eigentliche Meßstrecke 20 luftdicht gekapselt ist. In Fig. 2, a bar IT that can be subjected to tension or compression is shown with it Strain gauges 12 on a mounting base 13 that measure stress ratios arranged. A housing is formed by walls 14, by its upper part the rod 11 is guided with an extension 15 to the outside. The extension 15 is as Power transmission member formed and rigid with the central part of a in longitudinal section U-shaped rotationally symmetrical body 16 connected. This is through a membrane 17 with the upper part of the housing and with a further membrane 18 with its lower Connected end. The lower gap between the rod 11 and the body 16 is sealed by suitable means 19 so that the actual measuring section 20 is airtight is encapsulated.

Durch Bohrungen 21 in der Basis 13 ist den äußeren Druckverhältnissen Zugang bis zur Membran 18 und der Dichtung 19 geschaffen, desgleichen sorgen Bohrungen 22 für gleichmäßige Druckverteilung im Gehäuseinneren. Ein eventueller innerer Über- oder Unterdruck wirkt nun über die Membran 18 in Richtung nach unten und über die Membran 17 in gleicher Größe in Richtung nach oben auf das Teil 16 ein, so daß sich beide Wirkungen gegenseitig aufheben.Through holes 21 in the base 13 is the external pressure conditions Provided access to the membrane 18 and the seal 19, and holes are also provided 22 for even pressure distribution inside the housing. A possible inner over- or negative pressure now acts over the membrane 18 in the downward direction and over the Membrane 17 in the same size in the upward direction on the part 16, so that both effects cancel each other out.

Die elastischen Befestigungsmittel zwischen dem Kraftübertragungsglied und den jeweiligen Gehäuseflächen sind bei beiden Ausführungsbeispielen willkürlich gewählt; sie können selbstverständlich durch andere geeignete Mittel ersetzt werden. Es können weiterhin auch im Beispiel der Abb. 1 an Stelle der Bälge 6, 7 Membranen und im Beispiel der Abb. 2 an Stelle der Membranen 17, 18 Bälge verwendet werden. Die elastischen Mittel können darüber hinaus mehr oder weniger komplette Gehäuseflächen bilden. The elastic fastening means between the power transmission member and the respective housing surfaces are arbitrary in both exemplary embodiments chosen; they can of course be replaced by other suitable means. In the example in FIG. 1, instead of the bellows 6, 7, membranes can also be used and in the example of Fig. 2, instead of the membranes 17, 18 bellows are used. The elastic means can more or less complete housing surfaces form.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Kraftmeßeinrichtung mit einem von einem luftdichten Gehäuse umgebenen Meßglied, das selbst oder mittels eines Kraftübertragungsgliedes mit luftdichtem Abschluß aus dem Gehäuse herausragt, dadurch gekennzeichnet, daß das Meß-bzw. Kraftübertragungsglied (1, 20 bzw. 4, 15) zur Kompensation einer durch im Gehäuseinneren herrschenden Uber- oder Unterdruck verursachten ersten Kraftwirkung auf das Meßglied (1, 20) zufolge dessen Verbindung mit dem Gehäuse (3, 14) an der Durchtrittsstelle eine ebenfalls auf der der Durchtrittsstelle zugewandten Seite angreifende weitere Verbindung mit dem Gehäuse (3, 14) besitzt, die eine der ersten Kraftwirkung entgegengerichtete gleich große zweite Kraft zur Wirkung bringt. CLAIMS: 1. Force measuring device with one of an airtight Enclosed measuring element, which itself or by means of a power transmission member protrudes from the housing with an airtight seal, characterized in that the measuring or. Force transmission member (1, 20 or 4, 15) to compensate for a through The overpressure or underpressure prevailing inside the housing caused the first force effect on the measuring element (1, 20) according to its connection with the housing (3, 14) on the Passage point also on the side facing the passage point attacking further connection with the housing (3, 14) has one of the first Force effect opposite brings the same large second force to effect. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungsglied (4, 15) auf seiner der Durchtrittsstelle zugewandten Seite mit zwei in der Meßachse der Kraftmeßeinrichtung einander gegenüberliegenden Gehäuseflächen über elastische Mittel (6, 7; 17, 18) verbunden ist. 2. Device according to claim 1, characterized in that the force transmission member (4, 15) on its side facing the passage point with two in the measuring axis the force measuring device opposing housing surfaces via elastic Means (6, 7; 17, 18) is connected. 3. Einrichtung nach Anspruch 2 und einem als einseitig eingespannter Biegebalken ausgebildeten Meßglied mit auf dessen freies Ende einwirkender Kraftübertragungsstange, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (4), vom gleichen Angriffspunkt am Biegebalken (1) ausgehend, in zwei zueinander in 180° verlaufenden Richtungen mit einem Gehäuse (5, 8) in gleicher Weise verbunden ist. 3. Device according to claim 2 and one as one-sided clamped Bending beam-shaped measuring element with a force transmission rod acting on its free end, characterized in that the rod (4), from the same point of application on the bending beam (1) starting in two directions running 180 ° to each other with a housing (5, 8) is connected in the same way. 4. Einrichtung nach Anspruch 2 und einem als Druck- oder Zugstab und an seinem einen Ende als Kraftübertragungsglied ausgebildeten Meßglied, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungsglied (15) an der einen Seite des Meßgliedes (20) mit einem starren, symmetrisch zur Mittelachse des Meßgliedes (20) verlaufenden Bauteil (16) versehen ist, das in gleicher Weise sowohl mit der Gehäusefläche am einen als auch mit der Gehäusefläche am anderen Ende des Meßgliedes (20) verbunden ist. 4. Device according to claim 2 and one as a compression or tension rod and at one end designed as a force transmission member measuring member, thereby characterized in that the force transmission member (15) on one side of the measuring member (20) with a rigid, symmetrical to the central axis of the measuring element (20) extending Component (16) is provided, which in the same way both with the housing surface on one as well as with the housing surface at the other end of the measuring element (20) is. 5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meß- bzw. das Kraftübertragungsglied außer an der Durchtrittsstelle über eine ebenfalls auf der der Durchtrittsstelle zugewandten Seite angreifende entsprechende Kraftumlenkungsvorrichtung mit einer beliebigen Stelle des Gehäuses verbunden ist. 5. Device according to claim 1, characterized in that the measuring or the power transmission member except at the point of passage via a likewise corresponding force deflection device acting on the side facing the passage point is connected to any point on the housing. 6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden mit dem Kraftübertragungsglied (4, 15) verbundenen Gehäuseflächen ganz oder überwiegend in an sich bekannter Weise durch die die Durchführung des Kraftübertragungsgliedes durch die Gehäuseflächen abdichtenden elastischen Mittel (6, 7; 17, 18) gebildet werden. 6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that the two housing surfaces connected to the force transmission member (4, 15) wholly or predominantly in a manner known per se through the implementation of the Power transmission member through the housing surfaces sealing elastic means (6, 7; 17, 18) can be formed. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 757211. Documents considered: British Patent No. 757211.