DE2124977C3 - KraftmeBzelle - Google Patents

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)

Patentansprüche: \J

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.