DE1573896A1 - Belastungsmessvorrichtung - Google Patents
BelastungsmessvorrichtungInfo
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- G01G3/14—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing measuring variations of electrical resistance
- G01G3/1402—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
- G01G3/1412—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being parallelogram shaped
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
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- G01L1/20—Measuring 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
- G01L1/22—Measuring 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
- G01L1/2206—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
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Description
DR. F. ZUMSTEIN - DR. E. ASSMANN DR. R. KOENIQSBEROER - DIPL-PHYS. R. HOLZBAUER
BANKKONTO:
BANKHAUS H. AUFHÄUSER
BANKHAUS H. AUFHÄUSER
aaaaasaagaaaaaaaaasas
Die Erfindung betrifft eine KreftmeBeinrichtung und ioebe-BOaderβ
eine Belaetungsselle, die eine Einrichtung beeitst,
die auf die Belaetung anspricht, nie etwa ein iBpedaiusdehnungs-Besser
,. üb eine aufgebrachte fieXaetung in Einheiten der durch
die Belaetung erzeugten Deformation su beatinoen.
Die Erfindung bezweckt, eine verbeeeerte Belaetunjsaelle
nit eine» geringen Volumen cew. einer niedrigen Kapasltät
ansugeben (2.B. 0,4 - 5 kg<
1- 10 pounds)).
Die Erfindung bezweckt weiterhin, eine Belaetungszelle ansugeben,
die keinen Druckausgleich benötigt, die eine verein*» fachte Einrichtung sub Abdichten der Zelle gegen Wasser und
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Staub besitzt» die eine verbesserte UberbelaBtungsbegrensungeeinriohtung
besitzt, die in allen aögliohen Belastungerlchtun*
gen betätigbar ist, und eine verbesserte stab- bzw. balkenförmigetKrifte
anaeigende Vorrichtung vorzusehen, die nicht durch außerhalb des Zentrums angreifende Belastungen betätigt,
bisw. beeinträchtigt wird«
Bine Ausführungafoni gemäß der Erfindung, die die Duiohführung
dieeer Ziele ermöglicht, ist eine Belaetungezelle mit einem
Gehäuse, das einen Hohlraum bildet, mit drei Biegebalken, die in der allgemeinen Biegeriohtung der Balken ie Abstand
voneinander angeordnet sind, adLt einer Grundplatte, die in
dan Hohlraue aufgenommen wird, um daran ein Ende jedes der
Balken feet au befestigen, während die anderen Balkenenden
sich frei bewegen können, nit einer Verbindungseinriobtungt
die innere und äußere gegenüberliegende Seiten bealtat, toi
die beweglichen Enden der Balken durch ihre Innenseite fest ■it einander au verbinden, »it einer Vorrichtung »irr Aufnähe«
der Belastung, us. die zu βθBeenden Kräfte aufsunehsen,
die in der Biegeriohtung der Balken aufgegeben werden, Ai* fast alt dieser Außenseite verbundan ist, und nit einer
auf die Belastung ansprechenden Einrichtung, die auf den
Mittelbalken au einer Oberfläche befestigt iet, die unter de« Einfluß dar auf dia Bel*8tungBaufnaheevr*rriohtung aufgegebenen Kräfte einer Biegebeanspruchung aoagaaakt wird·
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werden atm einen eineigen MetalletUck gefertigt· Die drei
Balken eind identieoh, wobei die au8treu beiden» die «1«
ein Parallelogranmhebeleyaten wirken« X(Ir die notwendigen
Krfifte eorgen, un einer angelegten Drehkraft entgegen su
wirken. Der Mitteibelken wirkt auf der neutralen Achse,
oodaJ er la wesentlichen unempfindlich gegenüber angelegten
Drehkräften ist. Bine Deforaation bsw. Dehnung wird in
den Mittelbalken durch Belastungen auf der die Belastung
aufnehmenden Einrichtung erseugt» die Belaatungakräfte hervorrufen, die in Komponenten eenkreoht und parallel su da«
Mittelbalken aufgeepalten werden können. Diejenigen Kraft«
komponenten, die parallel iu der Aohee dea Mittelbalkene
eind, eraeugen gleiohe ToTiiänderungen In allen auf die Belaatung
anejnreohenden Einrichtungen ( DebniuigaaeaaenOniid
bo wird durch ale kein Auegang bsw« keine A&Beif· erhalten·
Deeentepieohend iet dl· Torrlohtung für alle praktiaoheB
•weake, lediglich gegenüber den aenkreoht wirkenden KrHften
•■pfindlioh. Der Balken weiet ein groBee tragheitamoeent
gegenüber Seitenkräftem auf und die DahnnngsMeaeer aind
Mitrlaoh ao auf de« Mittelbalken angeordnet» daß ale
ao geeehaltet werden können, daß durch Seltenbalaatungen kein
Auagang bsw· keine Anseige erhalten wird.
Da die Belaetungeseile uneepfiaaiich gegen axiale Kräfte iet,
wirft keine Druekkoapenaatloa benötigt. DIa Btlaatungaaellt
ist gegen Waeaer und Staub alt Hilfe einee federnden Qliedee
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abgedichtet, das mit dem Gehäuse und mit der Verblndungseinrlohtung
an Punkten verbunden let» die in einer oder mehreren Ebenen enthalten; . sind, die la alleemeinen
senkrecht auf dem Balken stehen. Die resultierende Iraft die auf Veränderungen des Luftdruckes «wischen den Innen-
und Außenseiten der Abdichtvorriehtung beruht» ist im allgemeinen senkrecht en den Kräften, die durch die Belaetungesells
aageseigt werden.
Die Bewegung der Balken wird duroh den Singriff der Verbind
ungaeinriohtung mit dem Gehäuse begrenst. Hierdurch
wird eine Überbelaatuttgaarretierung baw. Jeegreoeung in allen
aögllohen elaatungarlohtungen vorgesehen.
Im folgenden eoll die Erfindung anhand einer in der Zeichnung
dargestellten voreugsweiaen AuafUhrungsform näher erläutert
werden» in den
selle; und
Der feil der Federungsgegenkraft der Belaetungeselle umfaßt 3 Biegebalken 10» 11, 12» die in der Blegeriohttmg der Balken
im Abstand voneinander und parallel ineinander engeordnet sind» wobei die äußeren beiden Balken 10 und 12 4t η gleiohsn
Abstand von dem Hittelbalken 11 bee it sen. Ein Ende jedes
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BAD ORIGINAL
BaUena 10 bis 12 ist fest auf einer Chrundplatte 13 montiert,
während die äußeren Balkenenden frei beweglich sind. Di· Verbindungaeinriohtung 14» die einender gegenüberliegende Innen-
and Außenseiten 15» 16 beeitet» Terbindet durch die Innen«
eeite 15 die beweglichen Enden der Beiken feet mit«inender.
Sie Beiken» Grundplatte und Terbindungeeinriohtung eind aue
einem einsigen Metalletüok gefertigt. Die drei Beiken 10
bie 12 eind miteinander identieoh, wobei der obere und untere
Balken 10 und 12 verh<nisaä8ig dünn eind, sodad aie leicht
gebogen werden können, jedooh Ttrhältniemäßig breit sind,
eo daS eie sieh niobt beträchtlich etreoken BUeSeAt bsw.
auedehnen· Der Hittelbalken 11 seigt lediglich die Yersohiebung
dee Punkte β A(Hg. 3) lueätilioh jm irgendeiner
Drehung dee Funktee A an» die eine Funktion der Strtokeng
4er äußeren Balken und dee Abatandee swiaohen den Unteren
Balken ist, wobei der Punkt A in der neutralen Aohee dee
mttelbalkene Hegt« Bm der Mittelbelken auf der neutralen
Aohee wirkt» let er im wesentlichen unempfindlich gegen aufgebrachte
bsw. angelegte Drehkräfte· Bie UuSeren Balken 10
UBi 12 wirken als ein Farallelogrammhebelsystem» durch dee
die notwendigen Kräfte hervorgebracht werden» um den aufgebrachten
BrehkrUften entgegen iu wirken· Elektrische Xmpedan»-
dehnungseinriohtungen» Torsugeweiee MeBTorriontungen 17 in
der Form τοη Terbundenen elektrisohen v/ideretendedrähten,
sind Torsugsweiee sowohl auf den Ubter- als auf den Oberflieaen
iss «ittelbalkene 11 befestigt» (wobei 2 Meßvorrichtungen
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·» ο —
auf der Oberaeite und 2 Meßvorrichtungen auf der Untersei t« befestigt sind t τοπ denen jedoch nor 3 Me8vorriohtangea
in Wg.2 gegeigt eind). Se iet bekannt( die Änderung dee
elektrleohen lidexetendee τοη Dehnen« aaeeaern in Abhängigkeit
τοη einer gegebenen aufgebrachten Belaatuag alt Hilfe irgend-
einee geeigneten elektrlaohen äelkreieea, «ie etwa einer
HieatetoneTSxtteke «α aeaeen· Die Dehniuigeaeaeer einl auf
eine Belaetung ansprechende Einrichtungen, die auf eine*
der Balken eof einer Oberflüche befeetigt werden, die eater
de« SinfluS -von Kräften einer Biegebeanapruohung aoegeaetst
wird. Jede geeignete angeredaablige Zahl von BiegebaXken9
bei denen die ftuSeren Beiken eyaaetrieon in Ba eng auf die
Aonee dee Hittelbalkene angeordnet elnd, kann verwandt
werden· Ibenso kann jede geeignete tat Belaetung anapxeohende
Binriohtung verwandt werden, wie etwa oaTerbundeoe Benmmge·
aeaäer, wobei dieae aaf ein· Belaetong anapreohende Sinriektang
la Betrieeaaoatand alt dea Kittelbalken aaatelle der Terbendeoea
SahDangaaeaaer verbanden let*
IU eeHMnee 18« am dea eine Öffnung 19 aeagebHdet iat, die
Drähte (niokt geaelgt) von den Sekaua^aaeaeern 17 aufniaact,
die Bloh durob ein Leon 20 in einer Innenwand 21 dee eeMuaea
18 exatreoken, bildet einen Hohlraua 22, der die Balken 10 -12,
die Orandplatte 13 uai die fe^iaaaagaeinylantang baw. Texblkdangakleaae
14 aufalaat. We Hralrte in der Öffnung 19
werden alt daa oben genannten geeigneten elektrieohen Bei—
krele dureh Drähte ( nioht geneigt) verbanden« die eioh dnxofc
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ein Loch 23 in dea Gehäuse 18 erstrecken· Bine Abdeckung
( nicht geseigt) dient dasu, die Öffnung 19 au Tereohliegea,
wodurch ait den Händen der Öffnung 19 eine Absahlu8BUffc bsw.
lebelendYerochluQ gebildet wird, wobei die Abdeckung Bit
Hilfe Ton Schrauben befestigt wird, die in Gewindebohrungen
aufgenoaaen werden. Di· eewindebotmegen 29 f lediglieh »la»
geseigt) nehaen Sohranben ( nicht geaeigt) auf» die daeu
dienen, den Boden de« Gehäuse· 16 an irgendeinem geeigneten
Träger oder Grundplatt· sa befestigen«
Die Grundplatte 13 beeltst eine Schalter 26» die, wenn die
Busaeaenhängend ausgebildete Grundplatt« 13» die Balken 10 -12
und die Terblndungeeinriohtung bsw. YerbindtmjekleaM 14
in dea Gehäuse 18 angeordnet werden, auf eine« Anschlag bow.
Auflager 27 in dem Oehäueehohlrau«/22 aufeitrt, wobei die
Grundplatte 13 ftit einer Preeepaeeung eingepaJt wird und
•odann üb ihre AuOenkante hertai TerlOtet wird, um ein Bnde
de· GehMueehohlrauae 22 abeudiohten. Der Uefaog der Ver bindungeeinriohtung
14 ist geringer als der der Grundplatte 13t wodurch ein 8pelt 28 geeohaffen wird· Sie Bewegung der Balken
10-12 wird durch den Üngriff bsw · Anschlag der Yerblndunj·-
einriohtong 14 Bit bsw· an dea Qehäus· 18 faegreastv sobald
der Spalt 28 geschlossen wird. Hierduroh wird eise Obertelaatungeperreinrichtung
geschaffen» die in eilen BUgliahen Belastungerichtungen betätigbar ist· Durch eine lot 29
in der Terbindungaeinriohtung 14 ist eise Öffnung für die Drähte -vorgesehen, die während des ZuaaBBenbauea Bit den
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Dehnungaaeeeern 17 verbunden eind· lach des 2ueaaaenbau hat
die Vat 29 keine Funktion·
Sie Verbindungeeinriohtung H dient gleiohfalle dasuv eine
Belaetunfiaaufnahmeeinrlohtang 30 alt den Balken .10 bis 12
SU verbinden! wobei die BelaetungeaufnahaeTorriohtung 30
die Jora einee liegenden L beaitet, von den ein Schenkel
alt Η-ΊΙίβ einer unterlageoheibe 31 und einer Schraube 32
feet alt der AuBenaeite 16 der Terbindungaeinriohtung 14 verbunden ist und wobei der andere Schenkel ale eine laetaufnahmeplatte
sur Aufnahm der su neesenden Kräfte auegebildet
ist. Die Vorrichtung aar Aufnahme der Xaat baw· Belastung
kann co angeordnet eein( daß aie sich nach innen eratreokt,
wie ee geaeigt let, oder eie kano ungedreht werden, ao daö
aie eiob naoh au8en eratreokt, oder, aie kann ua 180° gedreht
werden, eodaS eie unterhalb der Auflage der BelaatungaMlla
liegt. Per MlttelbaUcen 11 beetiaut eine in LBngarlohtuiig
■ich eratreokende neutrale Aobee und die Btlaetun^eaufnahae '-Vorrichtung
30 iat ait der Au8eneeite 16 der Verbioflongeeinrichtung
14 auf der neutralen Achse aua Oj—■trlagrttnden
verbunien· Sa let jedoch nicht notwendig, daß die Belaatunga»
a of nahe* vorrichtung 30 Bit der neutralen Aohae terboodtn bew.
•a ier neutrales fcoheefefeetlgt let· Se wurde featgeetellt«
dae eine gegebene Belaetüng auf ein«.beliebigen Punkt auf
der Bt laatungeaufnähme vorrichtung 30 aufgelegt baw. aufgegeben
warden.kann, ohne die Anseige baw. den Aueganga der.Balaatunga-
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Belle aufgrund des Parallolograaahebelsyeteas au νorändern,
do h. die Baleetungszelle wird nicht durch eine Belastung
außerhalb des Mittelpunktes beeinflußt, da der obere und de» untere Balken die Drehung baw. Drehkraft aufnehmen.
BLn Merkaal der Belastungsselle besteht darin» da8 keine
Sruokkonpensation benötigt wird, «ie «01. B. in der
Beschreibung der TJ.S-Patenteohrift 3 136 157 der VaIl ist«
Der Grund hierfür besteht darin* daB die Belastungssalle
uneapfindlich gegen axiale Kräfte ist. Bin Auf- oder Hiedtrbiegen
des Xittelbalkens 11 unter den su Messenden Belastung··»
kräften bringt den ifeBkxeis ( a. B. eine Wheatetone'sohe Brtloke)
in der gewöhnlichen Art und Weise aus der Gleichgewichtslage heraus. Axiale Kräfte bringen die Brücke jedooh nicht aus
dea Gleichgewicht, s· B. bewirkt ein Druck, der nach innen auf den senkrechten Schenkel der I-föraigtn BelaetUMgeeufnahmevorrlohtung
30 geriohtet ist* daB auf alle 4 Behnuneeseeser
eine gleiche Xoeipreeeion ausgeübt wird· Auf diese
feie· iat die Belaatungsselle soweit wie es bisher beschrieben
wurdeybetriebefähig· Wenn Jedoch ein Eindringen Ton
Wasser oder Staub verhindert werden soll, so aüseen Abdickt-»
einrichtungen sum Tersohlie&eii des HohlraoBs 22 vorgesehen
werden.
Bi# Abdiohtelnriehtung besteht aua eine« federnden .fleariblen
Diapfarmgaa 3% das en dem Gehäuse 18 befestigt ist und die
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Außenseite 16 der ?erbindangssinrlohtuiig 14 umsohlieBt, die
rand iet and eich dureh dee Diaphragma 33 hinduioh nach
aasen erstreckt, üb die Belaatungaaufaahftevorrichtiiiig 30
hieran stt befestigen. De· Diaphragm 33 ist halbkreisförmig
ia Querschnitt, wie te aaa Fig. 3 au treehen lst9 ao dag
ea seine fora und seine Federkonstant· bei Veränderungen
des äußeren und Inneren Luftdruckes aufgrund von Teepereturäoderungen
beibehält. Anetella dee Diaphragma» 33 kann ein
Balg biw. eine Druckdose in den Fall verwandt werden,in de*
die DruokSnderungen nicht groß genug Bind, um beträchtliche
federkonstantenündexungen hervorzubringen. Ein dünner flacher
Ouani oder ähnliche Scheibe bsw* Lanelle kam anstelle des
Blaphrasvaa glelohfalle verwandt werden, wobei die Scheibe
bsw· Laaelle Bit des Oehäuae 18 und der ?erbindungaeinrichtung
14 verklebt baw» verbunden wird. Die resultierende Kraft» die auf Änderungen des Luftdruckes ^wischen der inneren und der
attSeren Seite dee Diaphragaae 33 beruht, ist ia allgeaeinen
senkrecht sn Aen Irüften gerichtet, die durch die Belaatungeselle
angeaeigt werden· Dee Diaphxagne 33 }st Bit atm öehäuse
18 und der Tarbindun^aeinrlohtung 14 an Punkten verbunden, die in einer Sbena enthalten elnd, die ia ellgeaeimen
parallel au der Richtung der Kräfte liegt, die durch die Bftlastungaselle angeaeigt bsw. geaeesea werden» Mae ist i»
Segenaata au den Siaphragoen, die in am Beetthrelbung der
9*8.-Patentschrift 3 136 157 beaehrieban sind, bei der beide
Bruokauagleiohediaphragaen senkrecht ssu der Hlohtuag der
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sind, die durch die 2eXle angezeigt werden· Se ist jedooh
nioht notwendig, daß1 die Verbindung punkte alt de» Oehänae
und die Yerblndungeptinkte alt der Yerbinduaßaeinrichtung
14 in derselben Ebene liegen. Jedoch sollt· die federnde
Abdiohtangetinxlehttuig stm YerecmieQtn. dee Hohlräume «it
den Oehäuae und der Yerbindungeeinriohtong 14 en Punkten
▼erbunden eein, die in einer oder Mehreren Ibenen liegen»
die la allgeneinen parallel »u der Hiohtung der Kräfte
sind, die durch die Beleetunge«elle ang«ieigt «erden·
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Claims (1)
- Patafttaneprüohe1· Beleatungeselle» gekennzeichnet durch einen Biegebalken (10,11,12), eine Grundplatte (13), um ein Bode dieaea Balkens feet su haltern» während das andere fialkenende (bei 14) eiohfrei bewegen kanu, durch eine Verbindnngeeinrlohtang (14)· die einander gegenüberliegende Innen- und Außenseiten (15»16) beaitst» im dae bewegliche Balkenende dureu die Innenseite (15) feat nlteinunder bu verbinden, durch eine Belaetungeaufnttbmevorriehtung (30), ob die Krilfte aufeunehmen» die gemessen werden aollen, die feet nit der Außenseite (16) verbanden let, und dnroh auf die Belastung ansprechende Einrichtungen (17)j die wirkaaa alt dieeea Balken rerbunden dLnd·2· fielaatungeaelle nach Anaprnoh 1» gekennaeicbnet duxoh ■abrere Balken« die aioh ia weeentliohen in eine« parallelen Abstand sueinander erstrecken·9· Belaatangaselle nach Anspruch 1, gekennselohftet doroh eine ungeradiahllge Zahl von Biegebalken ait Hageren Balken (10, 12) f die eyanetrieoh la Abstand in Besag auf die Aohae einea Mittelbalkene (11) angeordnet sind, wobei diese mat eine Belastung ansprechende Einrichtungen (17) auf dem Mittelbalken (11) auf einer Oberfläche befestigt sind, die unter dem SinfloS Ton Kräften, die auf die BeIaβtangsaufnahasTor-009883/0377 BAD ORIGINALrichtungen ('J)) ge geben werden, einer Biegebeanspruohung ausgesetst worden.4· Belastungsselle nach Anspruch 3, dadurch gekenngeiohnst, deO der Hittelbalken (11) eine sich la XKngs richtung erstreckend· neutrale Achse beatlnat und dafl die die Belastung aufnehmende Vorrichtung (30) «it der Außenseite (16) auf dieser neutralen Achse verbunden ist*5· Belaatungaaelle nach einen der Ansprüche 1 - 4 » gekennseiohnrt durch eine federnde Abdiohteinrichtung (33), die eloh awiachen eine« Oehäus· (18) und der Terbindungseinriohtung (14) erstreckt» um einen GehKusehohlratui (22) sä TeraohlieBen, in de« dieser Balken enthalten 1st·6, Belastungsselle nach Anspruch 5» dadurch gekcnnceiohnet» daß die Bewegung des Balkens durch den Anschlag der Terblndungseinrlohtung (14) alt de« Gehäuse (18) begrenzt wird.7· Belaetungeaelle naoh Anspruch 5, dadaroh gskenn-■elohnet, daß die auf den Veränderungen des Luftdrucks svlaohea der Innen« and der AuOenseite der Abdlohteinrlohtung (33) beruhend· resultierende Xraft im allgemeinen senkrecht an den Kräften gerichtet 1st, auf die die Belaetungasella anspricht.8. Belaafcuflgaaallo, naoh Anspruch δ, daduroh gekenn-fi Π *) -ri « .i / 0 3 7 7BAD ORIGINALU -Belehnet, daß die federnde Einrichtung (33) nit den Gehäuse (18) and der Verbindungeeinrichtung (14) an funkten verbunden ist, die in einer oder sehreren Bboneη liegen» die in allgemeinen parallel su den Kräften sind, auf die dl· Belaetungeselle anspricht» tut den Bohlraun (22) au verschließen·BAD ORIGINAL0 09«8 3 /0 3 77
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