DE2124977C3 - KraftmeBzelle - Google Patents
KraftmeBzelleInfo
- Publication number
- DE2124977C3 DE2124977C3 DE19712124977 DE2124977A DE2124977C3 DE 2124977 C3 DE2124977 C3 DE 2124977C3 DE 19712124977 DE19712124977 DE 19712124977 DE 2124977 A DE2124977 A DE 2124977A DE 2124977 C3 DE2124977 C3 DE 2124977C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- axis
- section
- load cell
- shear
- shear cross
- 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.)
- Expired
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 18
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 11
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 19
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Description
Die Erfindung betrifft eine Kraftmeßzelle mit zwei in Meßrichtung gegeneinander bewegbaren, durch zwei
Schlitze getrennten Gliedern, bei der ein Scherquerschnitt
zwischen zwei die Glieder trennenden Schlitzen angeordnet ist, bei der der Scherquerschnitt durch zwei
Aussparungen gebildet ist bei der die Schlitze derart verlaufen, daß zwischen dem Scherquerschnitt und den
Schlitzen zwei Stege die Glieder verbinden, bei der die Schlitze zumindest zu einer durch die Glieder verlaufenden
Symmetrieachse (erste Achse) unter einem Winkel angeordnet sind, bei der auf dem Scherquerschnitt
Dehnungsmeßstreifen zum Messen von durch Deformation des Scherquerschnitts hervorgerufenen
Scherkräften angeordnet sind, bei der die Meßrichtung im wesentlichen parallel zur ersten Achse ist und bei
der der Scherquerschnitt in der Biegeebene hegt, die durch die erste Achse und eine sich senkrecht zu dieser
erstreckenden neutralen Achse (zweite Achse) aufgespannt wird.
Die Erfindung betrifft weiter eine Kraftmeßzelle mn zwei in Meßrichtung gegeneinander bewegbaren,
durch mindestens einen Schlitz getrennten Gliedern, bei der die Meßrichtung im wesentlichen parallel zu
einer durch die Glieder verlaufenden Symmetrieachse (erste Achse) ist, bei der mindestens ein Scherquerschnitt
vorhanden ist. der durch (je) zwei Aussparungen gebildet wird, bei der die Schlitze derart verlaufen, daG
zwischen dem (den) Scherquerschnitt(en) und dem Schlitz (je) ein (innerer) zur ersten Achse im wesentlichen
senkrechter Steg die Glieder verbindet, bei dei der (die) Schlitz(e) bezüglich der ersten Achse untei
einem Winkel angeordnet ist (sind) und bei der auf den (den) ScherquerschniU(en) Dehnungsmeßstreifen zurr
Messen von durch Deformation des (der) Scherquer Schnitts (Scherquerschnitte) hervorgerufenen Scher
kräften angeordnet sind.
Bei einer derartigen Kraflmeßzelle greifen die zi messenden Kräfte in der Regel an zwei gegenüberlie
genden Flächen der beiden Glieder an. Dabei kommt e darauf an, daß die Kraftmeßzelle für in Meßrichtuni
ndlicfi. f
angreifende Kräfte besonders empfindlicfi, für unter
rechtem Winkel zur Meßrichtung angreifende Kräfte dagegen unempfindlich ist, so daß das Meßergebnis
durch seitlich angreifende Kräfte nicht verfälscht wird. Aus der US-PS 33 76 537 ist eine auf Scherkräfte ansprechende
Kraftmeßzelle der eingangs beschriebenen Art bekannt, die zwar in Richtung der dort angegebenen
zweiten Achse eine gewisse Stabilität besitzen kann, doch bestimmt zerstört werden w2rde. wenn die
Kraft in der Richtung der dort eingezeichneten dritten ro Achse angreifen würde. Bsi Kraftmeßzellen, wie sie
beispielsweise aus den US-PS 27 93 851 und 29 01 235 bekannt sind, sind gegen Störungen des Meßergebnisses
durch nicht in Meßrichtung angreifende Kräfte komplizierte Ti ageeinrichtungen vorgesehen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kraftmeßzelle der eingangs beschriebenen Art zu
schaffen, die bei hoher Meßgenauigkeit gegen seitlich angreifende Kräfte stabil ist
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schlitze derart ausgebildet sind, daß die
Glieder zusätzlich durch zwei auf in bezug zur zweiten Achse gegenüberliegenden Seiten angeordnete und in
Ebenen im wesentlichen senkrecht zu der Symmetrieachse liegende Membranen verbunden sind.
Gemäß eines zweiten Lösungsweges zeichnet sich die erfindungsgemäße Kraftmeßzelle dadurch aus, daß
die Glieder durch zwei Scherquerschnitte verbunden sind, daß die Scherquerschnitte in einer Biegeebene, die
durch die erste Achse und die sich senkrecht r. dieser erstreckenden neutralen Achsen der Scherquerschnhte
aufgespannt ist, und auf je einer Seite einer durch die Lastzellenmitte parallel zu den neutralen Achsen verlaufenden
zweiten Achse liegen und daß die Glieder durch je einen äußeren Steg verbunden sind, dessen
eine Fläche durch den jeweiligen Scherquerschnitt gebildet ist und der in einer zur ersten Achse im wesentlichen
senkrecnten Hbene liegt.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Kraftmeßzelle sind insbesondere darin zu sehen, daß sie auch dann
nicht zerstört wird, wenn die Gesamtkraft nicht in der eingentlichen Kraftangriffsnchtung, sondern seitlich
angreift. So können exzentrische Kräfte, insbesondere Kräfte, die parallel zur ersten Achse sind, mit hoher
Genauigkeit gemessen werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung und deren
Weiterbildungen werden in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bzug auf die
Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1a ist eine perspektivische Darstellung einer ersten
Ausführungsform der Laslzelle;
Fig. Ib ist ein Horizontalschnitt der uast/elle entlang
der Linie AA in F i g. la;
Fig. Ic ist ein Vertikalschnitt der Lastzelle entlang
der Linie ß-ßin F i g. la;
F i g. 2a ist eine Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Lastzelle;
F i g. 2b ist ein Horizontalschnitt der Lastzelle entlang
der Linie C-C in F i g. 2a.;
F i g. 3a ist eine Ansicht einer dritten Ausführungsform der Lastzelle;
F i g. 3b ist ein Horizontalschnitt der Lastzelle entlang der Linie D-D in F i g. 3a;
F i g.4 ist eine Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform der Lastzellen gemäß Fig. la bis 3b;
Fig.5 ist ein Schema der Schaltung der Beanspruchungsmeßeinrichtungen
in einer Wheatesloneschen-Brücke;
F i g. 6 ist ein Schema der Verteilung der Scherbeanspruchung in einem Scherquerschnitt der Lastzelle mit
bzw. ohne Materialschwächungen.
In den Figuren sind Ausführungsformen dargestellt, tei denen die beiden gegeneinander bewegbaren Glieder
zusammen einen Körper in der Form eines rechtwinkligen Parallelepipeds (Quaders) bilden. Fig. la bis
Ic zeigen bei 1 und 2 diese gegeneinander bewegbaren Glieder, von denen das erstere 1, eine Fläche 3 und das
andere, 2, die zweite, der ersteren gegenüberliegende Fläche 4 aufweist. Die Glieder 1 und 2 sind in bezug
aufeinander in einer Meßrichtung bewegbar, die mit einer Symmetrieachse des Quaders, die im weiteren als
erste Achse 15 bezeichnet wird, zusammenfällt oder zu dieser parallel verläuft die als Zentrierachse angesehen
werden kann und die durch die beiden Glieder hindurchgeht Die Glieder 1 und 2 sind miteinander über
einen Zwischenabschnitt 5, 11. der mit Materialschwächungen ausgebildet ist und unter einem Winkel zu der
ersten Achse steht und sowohl von der ersten Achse 15 als auch von einei zweiten, zu dieser unter rechtem
Winkel stehenden Achse 10. die bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 als neutrale Achse wirkt, geschnitten
wird, und über zwei in Meßrichtung elastische, /u
beiden Seiten der zweiten Achse 10 und im wesentlichen unter rechtem Winkel zur ersten Achse 15 an
geordneten Membranen 13,13' miteinander verbunden. Der Winkel, den der Zwischenabschnitt mit der ersten
Achse 15 einschließt, beträgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel 90'. Dank dieser Anordnung ist
der Zwischenabschnitt gegen Scherspannungen emp findlich, jedoch biegesteif.
Durch die Materialschwächungen ist der Zwischenabschnitt
mit einer Art Scherquerschnitt 5 versehen, und an diesem fühlen die Dehnungsmeßstreifen (Beanspruehungsmeßeinrichtungen)
die Trägerverformungen in dem Material der Lastzelle ab, wenn an dieser eine
Kraft zur Wirkung kommt. Der Scherquerschnitt 5 liegt zwischen den beiden gegenüberliegenden Flächen
3 und 4 und zwischen den beiden zu den Flächen 3 und
4 unter rechtem Winkel angeordneten, einander gegenüberliegenden Flächen 6 und 7. Die Materialschwächungen
sind in Form von Aussparungen 8 und 9 in dem Trägermaterial geschaffen, die übereinstimmend
ausgebildet sind und derart bemessen sind, daß das verbleibende Material sich eng an der neutralen Achse 10
der Lastzelle befindet. Auf diese Weise kann der Scher querschnitt 5 als der Steg eines I-Trägers betrachtet
werden, dessen Flansche sich in einer der Querrichtungen der Lastzelle erstrecken, nämlich in derjenigen, die
zur Zeichenebene der Fig. Ic — in der die Flansche
mit 11 bezeichnet sind — unter rechtem Winkel steht. Der Steg des I-Trägers (des Materials an der Schwächung)
trägt die Dehnungsmeßstreifen 12a, 12a', 12i> und 126'. Darüber hinaus weist der Zwischenabschnitt
Elemente auf, die unter rechtem Winkel zur Meßrichtung stehen und die aus den Flanschen des I-Trägers
bestehen. Es besteht jedoch die Möglichkeit, die Flansche in dem Beispiel gemäß Fig. la bis Ic ganz wegzulassen
und Abmessungen des Scherquerschnittes zu erhöhen, indem man diesen Querschnitt als Membran
zwischen den Schlitzen 14, die die Glieder 1 und 2 voneinander trennen, verlaufen läßt. Es ist ebenfalls möglich,
die Breite der Flansche des I-Trägers zu verkürzen.
Die dargestellte Konstruktion führt zu einer Lastzelle mit hervorragenden Eingenschaften. Durch Anord-
nung des Scherquerschnittes in der Mitte des Körpers der Lastzelle in der Nähe der zweiten Achse 10 des
Körpers können den Dehnungsmeßstreifen Einbaustellen zugeordnet werden, die nahe an dem Wendepunkt
des Biegemomentes in der Längsrichtung des !-Trägers, d. h. in der zur Zeichenebene der F i g. Ic unter
rechtem Winkel stehenden Ebene liegen. Durch diese Anordnung wird erzielt, daß die Dehnungsmeßstreifen
im wesentlichen nur auf Verformungen empfindlich sind, die von Scherspannungen in dem Material herrühren,
die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wegen der Materialschwächiingen einerseits besonders
auffallig sind und die andererseits zu den bei Einwirkung
der Last auftretenden, qucrgerichteten Kräften in
dem Scherquerschnitt proportional sind, so daß die
Last/eile gegenüber Kräften in der Mcßriehtung außerordentlich empfindlich ist. Aus diesem Sachverhalt
geht klar hervor, daß beispielsweise eine Kraft Pl
auf die Last/eile nicht notwendigerweise in deren erste Achse 15 anzugreifen braucht, sondern vielmehr der
Angriffspunkt der Kraft innerhalb der Angriffsebene der Flächen 3 und 4 verschoben werden kann, da eine
derartige Verschiebung keinerlei Einfluß auf das Meßergebnis hat. Vom mechanischen Standpunkt hält die
Lastzelle einer solchen Verschiebung sehr wohl stand, da die Flansche 11 und die Membran 13 eine außerordentliche
Kraftaufnahmefähigkeit besitzen, die es mit sich bringt, daß einerseits die Kräfte Pl und Pl sehr
wohl versetzt sein können, so daß sie anstatt dessen auf
die Flächen 6 und 7 einwirken können, d. h. derart, daß die Last/eile /wischen zwei nicht dargestellten, parallelen
Kraftübertragungsflächen eingespannt ist und daß andererseits erhebliche seitliche Kräfte, die zur Meßrichtung
unter rechtem Winkel stehen, an einem beliebigen oder beiden der beweglichen Glieder zur Wirkung
gebracht werden können.
Das Ausfuhrungsbeispiel der Last/eile gestattet auch die Verschiebung der Kräfte Pl und P2 oder tatsächlicher
Seitenkräfte parallel zu den Flächen 3 und 4. Selbst in dieser Richtung besitzen die Flansche und
Membranen vom mechanischen Standpunkt aus eine außerordentliche Aufnahmefähigkeit, und die zu beiden
Seiten des Steges angeordneten Dehnungsmeßstreifen können in einfacher Weise in einer Wheatestoneschen-Brückenschaltung
geschaltet sein, so daß die Proportionalität des Meßgrößenausganges durch eine Verschiebung
des Kraftangriffspunktes, d. h. durch möglicherweise auftretende Kräfte in dem Scherquerschnitt, die
von anderen als quergerichteten Kräften (beispielsweise Biege- oder Torsionskräften) herrühren, nicht schädlich
beeinflußt wird, da solche in der Brückenschaltung auf elektrischem Wege ausgeschieden werden.
In der Praxis durchgeführte experimetelle Arbeiten haben erwiesen, daß eine Lastzelle gemäß der Erfindung
ohne weiteres derart ausgebildet werden kann, daß sie sogar Seitenkräften im Betrag von 100% der
Nennkraft in Meßnchtung standzuhalten vermag, obwohl dann die Membranen und Flansche nur 1% der
genannten Nennkraft aufnehmen. Man vergleiche diese Wirkung mit der bereits bekannter Lastzellen, die mit
Trageinrichtungen für Biegebeanspruchung für die Aufnahme von l°/o der Nennkraft nur 10% dieser
Nennkraft ohne Gefahr mechanischer Überlastung standzuhalten vermögen.
Die Ausführungsform gemäß F i g. 2a und 2b ist dann zu verwenden, wenn die Lastzelle ein konzentrisches,
durchgehendes Loch 16 aufweisen soll. In diesem Fall sind die Glieder 1 und 2 miteinander über zwei Scherquerschnitte
5, Ua, 11b bzw. 5', 11a', Wb' verbunden,
welche Teile 5,5' von verringertem Querschnitt aufweisen, die zu beiden Seiten der zweiten Achse 10 angeordnet
sind und von einer Ebene geschnitten werden, die mit der ersten und zweiten Achse zusammenfällt
(Zeichenebene der F i g. 2a). Auch bei diesem Ausführungsbeispiel betragen die genannten Winkel für die
Zwischenabschnitte 90° in bezug auf die erste Achse. Die Membranen 13 entfallen auf diese Weise und sind
ίο zur Gänze durch die Flansche 11 in den betreffenden
Zwischenabschnitten ersetzt, die im Verein mit dem Scherquerschnitt 5 den tatsächlichen I Träger bilden.
Die Eigenschaften der Last/eile an sich werden nicht verändert, selbst wenn geeignet erweise die Zahl der
Dehnungsmeßstreifen erhöht werden soll. In dem Fall,
daß die Membranen 13 an den gegenüberliegenden Seiten
3 und 4. beispielsweise aus Herstellungsgründen, nicht dünn genug ausgeführt werden können, ist es
zweckmäßig, diese Membranen mit einem oder mehreren durchgehenden Löchern zu verschen, so daß der
Einfluß der Membran auf die auf die Last/eile ausgeübte Kraft sich in einfacher Weise begrenzen läßt.
Die Form des Scherquersehnitles 5 kann ebenfalls
verändert werden. Es ist beispielsweise möglich, die Flansche Wbund 116' wegzulassen und den Scherquer
schnitt bis zu dem Schlitz 14 zu führen, und in gleicher Weise ist es denkbar, die Flansche lla und Ha' wegzulassen
und den Scherquerschnitt 5 bis zu den Flächen 3 bzw. 4 zu verlängern.
Aus der obigen Beschreibung der Lastz.ellen ist ersichtlich,
daß diese wegen ihrer einfachen Ausbildung leicht herstellbar sind. Die Glieder 1 und 2 können aus
einem homogenen Körper gearbeitet sein, der mit den erforderlichen Schlitzen und gegebenenfalls Löchern
sowie Hohlräumen oder Aussparungen für die Materialschwächungen versehen wird. Die Ausdehnungen
der Schlitze 14 können von Fall zu Fall variiert werden, so daß die Lastzelle ihren besonderen Zwecken angepaßt
werden kann. Ein Beispiel hierfür ist in F i g. 3a
und 3b dargestellt, die eine Lastzelle von verhältnismäßig
geringer Höhe zeigen, bei der die zu messende Kraft an den beiden Flächen 6 und 7 zur Wirkung gebracht
wird, die zu den beiden gegenüberliegenden Flächen 3 und 4 unter rechtem Winkel stehen. Durch An-Ordnung
der Lastzelle in dieser Stellung kann beispielsweise an der Fläche 6 der Lastzelle eine hohe Tara-Last
zur Wirkung gebracht werden, und diese wird im wesentlichen von den Membranen 11a. Wb; Ua'. Wb'
aufgenommen. F i g. 3a zeigt ebenfalls, daß der Scherquerschnitt nicht notwendigerweise eine Kreisform haben
muß, sondern sehr wohl entsprechend dem speziellen Anwendungszweck angepaßt ausgebildet sein kann.
Ein weiterer großer Vorteil der Meßzelle besteht darin, daß die Dehnungsmeßstreifen in einfacher Weise
mittels eines kappenförmigen Bauteiles mit einem verriegelnden Randflansch 17 (F i g. 1c) hermetisch abgedichtet
sein können, indem dieser Flansch 17 an den Randflächen der Hohlräume 8 und 9 anliegt und dort
derart befestigt ist, daß die Außenfläche 18 dieses Bauteils in das Innere der Hohlräume hinein vorspringt.
Die Befestigung kann beispielsweise durch Schweißen erfolgen. Dank dieser Konstruktion ist der Bauteil fähig,
unter der Einwirkung der Last auf die Lastzelle elastische Bewegungen auszuführen, und beeinträchtigt
daher in keiner Weise die Ausgangsgröße der Lastzelle. Bei den bereits bekannten Lastzellen ist man bisher
gezwungen, die ganze Lastzelle (das empfindliche Element) in einem Schutzgehäuse unterzubringen, das. na-
türlich zur Vermeidung jeglicher Beeinträchtigung der Meßtätigkeit der Lastzelle mit äußerster Sorgfalt hergestellt
werden muß.
Fig.4 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der der Scherquerschnitt bzw.
die Scherquerschnitle in den einzelnen Zwischenabschnitlen
zwischen den Gliedern 1 und 2 durch einen Teil oder Teile ersetzt sind, die als Träger wirken. Ein
solcher Träger wird dadurch geschaffen, daß die Schlitze 14 verlangen werden. Der Träger wird dann mit
Malerialschwächungen versehen, so daß eine Membran
oder Scheibe geschaffen wird, die /wischen die Knden
der Schlitze 14 gespannt ist. oder so. daß ein !Trägerverriegelungsquerschnitt
geschaffen wird, wobei die Membran oder der Steg des I-Trägers die Dehnungsmeßstreifen
trägt. Die Dehnungsmeßstreifen sind in diesem Fall gegenüber Verformungen in dem Material
empfindlich, die durch Scherspannungen in der Membran oder dem Steg des !-Trägers herrühren, die infolge
einer Biegeverformung des Trägers bei Einwirkung der Kraft auf die Lastzelle auftreten. Der Vorteil einer
solchen Lastzelle besteht darin, daß an dieser Schutzeinrichtungen
gegen übermäßige Belastung leicht anbringbar sind, beispielsweise in der Form von Köpfen
oder Anschlägen 19. die an einem oder an beiden der Schlitze 14 angeordnet sind, und /war vorzugsweise
dort, wo diese Schlitze zur Meßrichtung unter rechtem
Winkel verlaufen.
Was nun die Beanspruchungsmeßeinrichtungen, wie Dehnungsmeßstreifen, betrifft, können diese sowohl
hinsichtlich ihrer Zahl als auch ihrer Ausbildung variieren, und bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. la bis
1c kann es zweckmäßig sein, an jeder Seite des gebildeten Steges des I-Trägers einen Doppeldehnungsmeßstreifen
mit zwei empfindlichen Elementen 12a und 12b bzw. 12a' und Mb' vorzusehen. Die Elemente des Dehnungsmeßstreifens
zu beiden Seiten werden dann derart angeordnet, daß sie durch Materialverformungen in
zwei zueinander unter rechtem Winkel und zur längsgerichteten Achse des I-Trägers unter 45 stehenden
Richtungen beeinflußt werden. Die Elemente 12a und 12i>' werden dann durch eine negative Dehnung beeinflußt,
während die beiden anderen Elemente 12a' und 12b von positiven Dehnungen in dem Material beeinflußt
werden. Die vier Dehnungsmeßstreifenelemente sind in die vier Zweige einer herkömmlichen elektrischen
Wheatestone-BriJckenschaltung geschaltet
(F ι g. 3). Dabei ist die eine Diagonale der Brücke an
eine Spannungsquelle E angeschlossen und die andere Diagonale mit einem Spannungsmesser V verbunden.
Die Elemente 12a' und 12Zj. die positiven Dehnungen
ausgesetzt sind, sind in den beiden gegenüberliegenden ersten Zweigen der Brücke geschaltet, während die
Elemente 12a und 12Z>', die negativen Dehnungen ausgesetzt
sind, in dem anderen Paar gegenüberliegender Zweige der Brücke geschaltet sind. Unter dem Einfluß
einer durch Ausübung einer Last auf die Lastzelle hervorgerufenen Scherspannung in dem Scherquerschnitt
■wird der Widerstand in den Elementen 12a' und 126
erhöht, während der Widerstand in den anderen Elementen
12a und 126' vermindert wird, und diese Störung
des Gleichgewichtes wird in der Bücke mittels des Voltmeters V gemessen und liefert ein Maß der Größe
der auf die Lastzelle einwirkenden Last oder Kraft.
Eine Biegeverformung, die durch Verschieben des Kraftangriffspunktes in der Figurebene gemäß F i g. 1
verursacht ist. beeinflußt die Dehnungsmeßstreifen 12a.
12a', I2£> und 12// in solcher Weise, daß sie eine gleiche
Dehnung, jedoch mit solchen Vorzeichen erfahren, daß in der Brückenschaltung kein Ungleichgewicht auftritt.
In entsprechender Weise wird ein Ausgleich erzielt, wenn der Kraftangriffspunkt unter parallel zu den Flächen
6 und 7 verschoben wird. Außerdem gewährleistet dieser elektrische Ausgleich, daß die Lastzelle eine
Ausgangsmeßhöhe liefert, die mit äußerst hoher Genauigkeit zu der einwirkenden Last proportional ist,
ίο ohne Rücksicht au!" die Lage der Belastung in bezug auf
die Lastzelle.
Für die Erzielung einer Last/eile mit äußerster Meßgenauigkeit
haben die Materialschwächungen einen maßgeblichen Einfluß mindestens in dem Fall, daß beide
Glieder 1 und 2 der Lastzelle zusammen ein Parallelepiped bilden. Dies wird aus F i g. b deutlich, in
der eine teilweise in unterbrochenen Linien dargestellte Kurve 20 die Verteilung der Scherspannungen in
dem .Scherquerschnitt 5 und den Flanschen 11 für den Fall veranschaulicht, daß keine Materialschwächungen
vorhanden sind und die Dehnungsmeßstreifen an den Seitenflächen 21 (Fig. Ib) angebracht sind. Bei Vorhandensein
von Materialschwächungen werden die Scherbeanspruchungen erhöht, und wenn die stehengebliebene
Membran oder der Steg dünn ist und sich außerdem in der Nähe der neutralen Achse 10 befindet,
sind die Scherspannungen besonders ausgeprägt, wie dies durch die Kurve 22 in F i g. 6 veranschaulicht ist.
Es ist auch denkbar, eine Materialschwächung als zur neutralen Achse 10 konzentrisch oder parallel angeordnetes
durchgehendes Loch vorzusehen und die Dehnungsmeßstreifen an der Innenfläche des Loches anzubringen.
Dann ist es in gewissen Fällen zweckmäßig, Dehnungsmeßstreifen auch an der Außenfläche der
Lastzelle anzubringen, die natürlich mit Materialschwächungen ausgestattet sein kann. Wesentlich ist vielmehr,
daß der Scherquerschnitt und die Flansche oder deren Äquivalent im letzteren Anwendungsfall zusammen
einen Querschnitt bilden, der ein hohes Trägheitsmoment um seine Mittelachse hat, die zur Zeichenebene
der F i g. Ic parallel ist und einerseits zur Meßrichtung und andererseits mit einer Richtung unter rechtem
Winkel zur Meßrichtung parallel ist bzw. mit diesem zusammenfällt, obwohl die stehengebliebene Materialdicke
der die Dehnungsmeßstreifen tragenden Flächen nur gering ist.
Beispielsweise kann es in manchen Fällen zweckmäßig sein, und dies gilt beispielsweise bei der Ausführungsform
gemäß F i g. la bis Ic, einen der Schlitze 14 umzukehren; und als weitere mögliche Ausführungsform kann erwähnt werden, daß die horizontalen Teile
der Schlitze um 180° gedreht werden können. Es isi ferner möglich, die horizontalen Teile der Schütze 14 in
der Gegend der gegenüberliegenden Flächen 3 und 4 entlang des größeren Teiles dieser Flächen 3 und 4 zu
verlängern, so daß die schräg geneigten Teile der Schlitze (F 1 g. la) eine Richtung erhalten, die zu der
genannten horizontdien Teilen im wesentlichen unter rechtem Winkei steht. Im Fall der Ausführungsforrr
nach F i g. 2a kann die Neigung des geneigten Teile« des Schlitzes 14 mehr oder weniger vermindert werden,
und es kann in diesem Zusammenhang zweckmä ßig sein, sämtliche Schlitzteile zusammenfallen zu las
sen. so daß sie in der gleichen Richtung verlaufen, die
dann vorzugsweise zu der Mittelachse der Lastzelle unter rechtem Winkel steht.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
609 683/15:
Claims (5)
1. Kraftmeßzelle mit zwei in Meßrichtung gegeni einander bewegbaren, durch zwei Schütze getrenn-5
ten Gliedern, bei der ein Scherquerschnitt zwischen zwei die Glieder trennenden Schlitzen angeordnet
ist, bei der der Scherquerschnitt durch zwei Aussparungen gebildet ist, bei der die Schlitze derart verlaufen,
daß zwischen dem Scherquerschnitt und den Schlitzen zwei Stege die Glieder verbinden, bei der
die Schlitze zumindest zu einer durch die Glieder verlaufenden Symmetrieachse (erste Achse) unter
einem Winkel angeordnet sind, bei der auf dem Scherquerschnitt Dehnungsmeßstreifen zum Messen
von durch Deformation des Scherquerschnitts hervorgerufenen Scherkräften angeordnet sind, bei
der die Meßrichtung im wesentlichen parallel zur ersten Achse ist und bei der der Scherquerschnitt in
der Biegeebene liegt, die durch die erste Achse und eine sich senkrecht zu dieser erstreckenden neutralen
Achse (zweite Achse) aufgespannt wird, d a durch gekennzeichnet, daß die Schlitze
(14) derart ausgebildet sind, daß die Glieder (1, 2) zusätzlich durch zwei auf in bezug zur zweiten
Achse (10) gegenüberliegenden Seiten angeordnete und in Ebenen im wesentlichen senkrecht zu der
Symmetrieachse (15) liegende Membranen (13, 13') verbunden sind.
2. Kraftmeßzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Membranen (13, 13') bezüglich der Scherquerschnittmitte diagonal zueinander
angeordnet sind.
3. Kraftmeßzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Membranen (13, 13') zur ersten Symmetrieachse (15) symmetrisch angeordnet
sind.
4. Kraftmeßzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranen (13,
13') mindestens ein. den Einfluß derselben auf die auf die Lastzelle einwirkende Kraft begrenzendes,
durchgehendes Loch aufweisen.
5. Kraftmeßzelle mit zwei in Meßrichtung gegeneinander bewegbaren, durch mindestens einen
Schlitz getrennten Gliedern, bei der die Meßrichtung im wesentlichen parallel zu einer durch die
Glieder verlaufenden Symmetrieachse (erste Achse) ist, bei der mindestens ein Scherquerschnitt vorhanden
ist, der durch (je) zwei Aussparungen gebildet wird, bei der die Schlitze derart verlaufen, daß zwisehen
dem (den) Scherquerschnitt(en) und dem Schiit? (je) ein (innerer) zur ersten Achse im wesentlichen
senkrechter Steg die Glieder verbindet, bei der der (die) Schliiz(e) bezüglich der ersten
Achse unter einem Winkel angeordnet ist (sind) und bei der auf dem (den) Scherquerschnitt(en) Dehnungsmeßstreifen
zum Messen von durch Deformation des (der) Scherquerschnitts (Scherquerschnitte)
hervorgerufenen Scherkräften angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Glieder (1,2) durch
zwei Scherquerschnitte (5, 5') verbunden sind, daß die Scherquerschnitte in einer Biegeebene, die
durch die erste Achse (15) und die sich senkrecht zu dieser erstreckenden neutralen Achsen der Scherquerschnitte
aufgespannt ist, und auf je einer Seite einer durch die Lastzellenmitte parallel zu den neutralen
Achsen verlaufenden zweiten Achse (10') liegen und daß die Glieder (1, 2) durch je einen äußerpn
Stee (11 a bzw. 11 a') verbunden sind, dessen eine
Räche durch den jeweiligen Scherquerschniit (5 bzw 5') gebildet ist und der in einer zur ersten
Achse (15) im wesentlichen senkrechten Ebene liegt,
fi Kraftmeßzelle nach einem der Ansprüche 1 bis <, dadurch gekennzeichnet, daß die Güeder (1, 2)
«en ein rechtwinkliges Parallelepiped bilde,
7 Kraftmeßzelle nach einem der Ansprüche 1 bis
5 dadurch gekennzeichnet daß die Glieder (1, 2) zusammen einen Würfel bilder,
8 Kraftmeßzelle nach einem der Ansprüche 1 bis
5 dadurch gekennzeichnet, daß die Glieder (1, 2) zusammen einen Rotationskörper bilden.
9 Kraftmeßzelle nach einem der Ansprüche 1 bis
8 dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (14) über den Scherquerschnitt hinaus zur Bildung eines
auf Biegung beanspruchten Stabes verlängert sind und die Dehnungsmeßstreifen (12) auf die Spannungen
ansprechen. wriche durch die Biegeverformung des Stabes auftreten.
10 Kraftmeßzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß der Scherquerschnitt
(5 5') einen I-förmigen Querschnitt besitzt.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE755170 | 1970-06-01 | ||
SE07551/70A SE354357B (de) | 1970-06-01 | 1970-06-01 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2124977A1 DE2124977A1 (de) | 1971-12-16 |
DE2124977B2 DE2124977B2 (de) | 1976-06-10 |
DE2124977C3 true DE2124977C3 (de) | 1977-01-20 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE1698108C3 (de) | KrattmeBvorrichtung | |
DE2556428C3 (de) | Wägevorrichtung | |
EP0104557A2 (de) | Waage | |
CH667734A5 (de) | Kraftwandler. | |
EP0143434B1 (de) | Messnabe | |
DE69005370T2 (de) | Membranmessfühler mit Konzentration von Deformationen. | |
DE1447995C3 (de) | Elektromechanischer Wandler mit einem Piezo-Widerstandselement | |
DE1773727B2 (de) | Elektromechanischer Meßwandler | |
DE2631698C2 (de) | Kraftmeßwandler | |
DE2729150C2 (de) | Kraftaufnehmer | |
DE2200211B2 (de) | Kraftmeßdose | |
EP0310758A2 (de) | Elektromechanische Waage | |
DE3226046C2 (de) | ||
CH353555A (de) | Kraftmesseinrichtung | |
DE2124977C3 (de) | KraftmeBzelle | |
DE2313953A1 (de) | Kraftmessumformer | |
DE3701372C2 (de) | ||
DE3340438C2 (de) | Meßanordnung für Kraftmessungen an einem Auflager eines Wägeobjektes | |
DE2617987C2 (de) | Meßvorrichtung mit Dehnungsmeßstreifen | |
DE102005033527B4 (de) | Vorrichtung zur Erfassung von Kräften und/oder Momenten | |
DE1052708B (de) | Kraftmesseinrichtung | |
DE2124977B2 (de) | Kraftmesszelle | |
DE2917967C2 (de) | Einrichtung zur Messung von Kraftkomponenten, insbesondere an Kraftfahrzeugen | |
DE2943613C2 (de) | Kraftmeßwandler | |
DE2263901A1 (de) | Messumformer |