DE3504276C1 - Transducer - Google Patents

Transducer

Info

Publication number
DE3504276C1
DE3504276C1 DE19853504276 DE3504276A DE3504276C1 DE 3504276 C1 DE3504276 C1 DE 3504276C1 DE 19853504276 DE19853504276 DE 19853504276 DE 3504276 A DE3504276 A DE 3504276A DE 3504276 C1 DE3504276 C1 DE 3504276C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cavity
strain gauge
converter
strain gauges
expansion body
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
Application number
DE19853504276
Other languages
German (de)
Inventor
T. Nikolaus 7530 Pforzheim Württemberger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE19853504276 priority Critical patent/DE3504276C1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE3504276C1 publication Critical patent/DE3504276C1/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G01L1/2206Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
    • G01L1/2231Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being disc- or ring-shaped, adapted for measuring a force along a single direction
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G01L1/2287Measuring 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 constructional details of the strain gauges

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

A transducer for converting forces or moments acting on an expansion member into electrical signals is constructed with a rotationally symmetrical rotary member which encloses a cylindrical cavity within itself. Applied to the inner circumferential surface is an integrated strain gauge consisting of a plurality of rosettes and their supply lines and contact surfaces. Accommodated in this cavity, in particular on corresponding closure caps, are the further electronic components which are required to evaluate the signals from the rosettes. The strain gauges and the electronic circuits are thus accommodated mechanically protected and electrically screened in the interior of the transducer, only short connecting lines being required. The integrated design simultaneously produces minimisation of components, a compact construction which saves material and is highly reliable, and high-quality measurement characteristics. Such a transducer can be produced in a highly automated fashion.

Description

Durch die eng benachbarte Anordnung der Kontaktflächen und aufgrund der Herstellung der empfindlichen Funktionsgruppen des Wandlers jeweils aus einem Stück, wirken eventuelle Störgrößen weitgehend gleichmäßig und kompensieren sich infolge der homogenen Materialeigenschaften und des symmetrischen Aufbaus. Due to the closely spaced arrangement of the contact surfaces and due to the manufacture of the delicate Function groups of the converter each made of one piece, any disturbance variables have a largely uniform effect compensate each other due to the homogeneous material properties and the symmetrical Construction.

Dies gilt besonders für den zur Wandlung genutzten Abschnitt des Dehnungskörpers, die Klebefuge, die Meßgitter, sowie Thermospannungen und Übergangswiderstände in den Verbindungsleitungen innerhalb und zu den Meßbrücken.This applies in particular to the section of the expansion body used for conversion, the adhesive joint, the measuring grid, as well as thermal voltages and contact resistances in the connecting lines within and to the measuring bridges.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Meßgitter des integrierten Dehnungsmeßstreifens stark verlängerte Umkehrbereiche aufweisen, die mit Durchbrechungen versehen sind, deren Flächenanteil an der Gesamtfläche des Umkehrbereichs nach außen hin zunimmt. Another embodiment of the invention provides that the measuring grid of the integrated strain gauge have greatly extended reversal areas, which are provided with perforations, the area of which is proportionate to the total area of the Reversal area increases towards the outside.

Die verlängerten Umkehrflächen bewirken eine bessere Verankerung auf der Mantelfläche des Dehnungsbereiches, die Durchbrechungen verhindern Spannungsspitzen am Rand der Klebefuge. The extended reversal surfaces provide better anchoring on the outer surface of the expansion area, the openings prevent stress peaks at the edge of the glue line.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind weiteren Unteransprüchen zu entnehmen. Further refinements of the invention are further subclaims refer to.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wandlers wird nun anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch den Wandler, F i g. 2 eine schematische Darstellung eines integrierten Dehnungsmeßstreifens, F i g. 3 eine vergrößerte schematische Darstellung der Meßgitter dieses integrierten Dehnungsmeßstreifens mit Leitungen, Kontaktflächen und seiner Beschaltung, F i g. 4 eine Aufsicht auf einen Teil der Meßgittermäander mit verlängertem Randbereich (Ausschnitt X in Fig.3), F i g. 5 eine Schnittdarstellung durch den Dehnungsbereich des Dehnungskörpers mit aufgebrachtem Randbereich eines Dehnungsmeßgitters und F i g. 6 eine Schnittdarstellung gemäß Fig. 5 bei einem eloxierten Dehnungskörper mit aufgebrachtem Randbereich eines Dehnungsmeßgitters. An embodiment of the converter according to the invention will now be based on explained in more detail by drawings. It shows F i g. 1 shows a longitudinal section through the Converter, FIG. 2 a schematic representation of an integrated strain gauge, F i g. 3 an enlarged schematic representation of the measuring grid of this integrated Strain gauge with lines, contact surfaces and its wiring, F i g. 4 shows a plan view of part of the measuring grid meander with an extended edge area (Section X in Fig. 3), F i g. 5 shows a sectional view through the expansion area of the strain body with applied edge area of a strain gauge and F i g. 6 shows a sectional view according to FIG. 5 with an anodized expansion body with applied edge area of a strain gauge.

Der Wandler 10 ist ringförmig aufgebaut, wobei die innere Mantelfläche 11a den Hohlraum 11 umschließt. The transducer 10 is constructed in the shape of a ring, with the inner lateral surface 11a encloses the cavity 11.

Eine umlaufende Außennut 12 schnürt den Dehnungskörper 10 etwa in der Mitte ein, wobei die Endfläche der Außennut 12 in die Nähe der inneren Mantelfläche 11a herangeführt ist. Der Volumenbereich zwischen dieser Endfläche der Außennut 12 und der inneren Mantelfläche 1 1a bildet somit den aktiv zur Wandlung herangezogenen Dehnungsbereich 10a des Dehnungskörpers, wogegen dessen weiter außen gelegenen Teile als Flansche 10b in unterschiedlicher Weise zur Verbindung mit anderen Bauteilen zur Krafteinleitung ausgebildet sind, beispielsweise mit Bohrungen, Bördelkanten, Nuten oder Riefen versehen.A circumferential outer groove 12 constricts the expansion body 10 approximately in the center, the end surface of the outer groove 12 being in the vicinity of the inner circumferential surface 11a is introduced. The volume area between this end face of the outer groove 12 and the inner jacket surface 11a thus forms the one actively used for conversion Expansion area 10a of the expansion body, whereas its further outward parts as flanges 10b in different ways for connection to other components are designed for the introduction of force, for example with bores, flanged edges, Provide grooves or grooves.

Der beschriebene Dehnungskörper 10 kann als Drehteil einfach und schnell mit großer Präzision und Homogenität automatisch gefertigt werden. Seine Abmessungen und sein Gewicht sind gering in bezug auf die einleitbaren Kräfte und Momente. The expansion body 10 described can be simple and as a rotating part can be manufactured quickly and automatically with great precision and homogeneity. His Dimensions and weight are small in relation to the forces that can be introduced and Moments.

Die Mantelfläche 11a als Begrenzungsfläche des aktiven Dehnungsbereichs 10a dient zur Aufnahme des Dehnungsmeßstreifens 20, dessen Aufbau im näheren weiter unten noch erläutert wird. The lateral surface 11a as the delimitation surface of the active expansion area 10a serves to accommodate the strain gauge 20, the structure of which will be discussed in more detail will be explained below.

In Richtung zu den äußeren Stirnseiten des Dehnungskörpers 10 weitet sich der Hohlraum 11 konisch auf. Konzentrisch zur kreisförmigen Eintritts- bzw. Austrittsöffnung des Hohlraums 11 ist eine Ringnut in die beiden Stirnflächen des Dehnungskörpers 10 einge- bracht, so daß sich eine umlaufende Bördelkante 10c ausbildet. In the direction of the outer end faces of the expansion body 10 widens the cavity 11 is conical. Concentric to the circular entry or The outlet opening of the cavity 11 is an annular groove in the two end faces of the Expansion body 10 brought so that a circumferential flanged edge 10c is formed.

Zum Abschluß des Hohlraumes nach außen hin dienen zwei Verschlußkappen 11b, 11c, die ebenfalls konisch so ausgebildet sind, daß sie in die konischen Bereiche des Hohlraums 11 leicht einsetzbar sind und durch Umbiegen der Bördelkante 10c paßgenau im Hohlraum 11 gehalten werden (in F i g. 1 rechts dargestellt). Two closure caps are used to close the cavity towards the outside 11b, 11c, which are also conical so that they are in the conical areas of the cavity 11 are easy to use and precisely fit by bending the flanged edge 10c are held in the cavity 11 (shown on the right in FIG. 1).

Eine der Verschlußkappen dient gleichzeitig zur Aufnahme der erforderlichen elektronischen Bauteile in Form von Schaltungschips 23, die auf die Innenseite der Verschlußkappe lib aufgeklebt oder gelötet sind. One of the sealing caps is also used to accommodate the required electronic components in the form of circuit chips 23 that are attached to the inside of the Closing cap lib are glued or soldered.

Durch die Verschlußkappe 11 b sind Anschlußstifte 25 in einer Isolatorhalterung 26 nach außen durchgeführt, von denen die erzeugten elektrischen Signale, die die eingeleiteten Kräfte oder Momente repräsentieren, abgegriffen werden können. Zur Komplettierung der elektrischen Schaltung sind nur noch extrem kurze Verbindungsleitungen 24 von den Dehnungsgittern 21 zu den Schaltungschips 23 bzw. von diesen zu den Anschlußstiften 25 erforderlich, von denen in F i g. 1 nur zwei dargestellt sind.Through the cap 11 b, connecting pins 25 are in an insulator holder 26 carried out to the outside, of which the generated electrical signals that the represent introduced forces or moments, can be tapped. To the The electrical circuit is completed by extremely short connecting lines 24 from the expansion grids 21 to the circuit chips 23 or from these to the connection pins 25 required, of which in FIG. 1 only two are shown.

Die durch eine Kraft- oder Momentbelastung auftretenden Verformungen der Mantelfläche 11a führen inbekannter Weise (Hottinger Baldwin Meßtechnik, Darmstadt, Elektrisches Messen Mechanischer Größen, Heft 72001 von K. Hoffmann: »Anwendung der Wheatstone Brückenschaltung« und Heft 73002 »Die Messung elementarer Belastungsfälle mit Dehnungsmeßstreifen« und Ch. Rohrbach »Handbuch für elektrisches Messen mechanischer Größen« Berlin 1967) zu Widerstandsänderungen der Dehnungsmeßgitter 21, die durch die elektronischen integrierten Schaltungen auf den Schaltungschips 23 ausgewertet und in elektrische Ausgangssignale umgesetzt werden, die dann an den Anschlußstiften 25 zur Verfügung stehen. The deformations caused by a force or moment load the outer surface 11a lead in a known manner (Hottinger Baldwin Messtechnik, Darmstadt, Electrical measurement of mechanical quantities, booklet 72001 by K. Hoffmann: »Application der Wheatstone bridge circuit «and booklet 73002» The measurement of elementary load cases with strain gauges "and Ch. Rohrbach" manual for electrical measurement of mechanical Sizes "Berlin 1967) to changes in resistance of the strain gauges 21, which by the electronic integrated circuits on the circuit chips 23 are evaluated and converted into electrical output signals, which are then sent to the connecting pins 25 are available.

Zum Abgleich der unvermeidlichen Fertigungstoleranzen der Dehnungsmeßgitterbrücken und der Meßverstärkereingangsstufen sind in die integrierten Schaltungschips 23 lasertrimmbare Abgleichwiderstände einbezogen, die eine automatisierte Calibrierung ermöglichen. To adjust the unavoidable manufacturing tolerances of the strain gauge bridges and the measuring amplifier input stages are in the integrated circuit chips 23 Laser-trimmable balancing resistors included, which an automated calibration enable.

Die Außennut 12 kann (in F i g. 1 nicht dargestellt) beispielsweise mit Silikonkautschuk ausgespritzt sein, um eventuell auftretende Resonanzschwingungen des Dehnungskörpers 10 zu dämpfen und die Wärmeleitfähigkeit in axialer Richtung zu erhöhen. The outer groove 12 can (not shown in FIG. 1), for example be injected with silicone rubber to avoid any resonance vibrations of the expansion body 10 to dampen and the thermal conductivity in the axial direction to increase.

Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf einen integrierten Dehnungsmeßstreifen 20, der aus mehreren hintereinander aufgereihten Meßgittern 21 besteht, die aus einem gemeinsamen Streifen-Basismaterial herausgeätzt sind. Fig. 2 shows a plan view of an integrated strain gauge 20, which consists of several measuring grids lined up one behind the other, consisting of a common strip base material are etched out.

Hierbei deuten die Linien innerhalb der Meßgitterquadrate die Orientierung der Empfindlichkeitsrichtung der Meßgitter an.The lines within the measuring grid squares indicate the orientation the direction of sensitivity of the measuring grid.

Der integrierte Dehnungsmeßstreifen enthält dabei auch alle Verbindungen für die Brückenspeisung 21a und Kontaktflächen 21b zur Verbindung mit den Meßverstärkern (wie dies in F i g. 3 schematisch dargestellt ist). The integrated strain gauge also contains all connections for the bridge feed 21a and contact surfaces 21b for connection to the measuring amplifiers (as shown schematically in FIG. 3).

In Verbindung mit Meßverstärkern mit hochohmigen Eingängen sind die Empfindlichkeitsfaktoren von Dehnungsmeßstreifenanordnungen in Halb- oder Vollbrükkenschaltung unabhängig von der absoluten Widerstandstoleranz, wirksam sind nur die relativen Toleranzen. Bei dem integrierten Dehnungsmeßstreifen erübrigt sich daher das kostenintensive Nachätzen der Meßgitter wie bei vorbekannten Lösungen, denn die in enger Nachbarschaft aus gemeinsamem Basismaterial erzeugten Meßgitter weisen gute Ähnlichkeitseigenschaften auf. In connection with measuring amplifiers with high-impedance inputs, the Sensitivity factors of strain gauge arrangements in half or full bridge circuit regardless of the absolute resistance tolerance, only the relative ones are effective Tolerances. In the case of the integrated strain gauge, the cost-intensive one is therefore unnecessary Re-etching of the measuring grid as in previously known solutions, because those in close proximity from a common base material generated measuring grids have good similarity properties on.

Durch diese Konzeption können die bisherigen Schwierigkeiten bei der Anwendung mehrerer Dehnungsmeßstreifen vermieden werden, die auf geringe absolute Toleranzen getrimmt und ausgemessen, einzeln positioniert, ausgerichtet, geklebt und verdrahtet werden mußten. Through this conception the previous difficulties with the use of multiple strain gauges can be avoided, which on low absolute Tolerances trimmed and measured, individually positioned, aligned, glued and had to be wired.

F i g. 3 zeigt den an der Mantelfläche 11 a des Hohlraumes 11 anliegend vorgesehenen integrierten Dehnungsmeßstreifen in vier Teile aufgeschnitten und zu einem Quadrat zusammengelegt. Die Verbindungen der Meßgitter 21 zu sechs Vollbrücken und entsprechende Meßverstärker 22 sind ebenfalls schematisch dargestellt. Durch die dargestellte Anordnung der Meßgitter 21 kann die gesamte Fläche des integrierten Dehnungsmeßstreifens bzw. die Mantelfläche 1 1a zur Meßumformung genutzt werden. Auch die Wärmeentwicklung aus den Brückenspeiseströmen wird damit gleichmäßig auf die Meßfläche verteilt. Die gezeigte Anordnung der Meßgitter ist jedoch nur eine besonders günstige von mehreren Möglichkeiten. F i g. 3 shows the adjacent to the lateral surface 11 a of the cavity 11 provided integrated strain gauges are cut into four parts and closed folded into a square. The connections of the measuring grid 21 to six full bridges and corresponding measuring amplifiers 22 are also shown schematically. By the illustrated arrangement of the measuring grid 21 can cover the entire area of the integrated Strain gauges or the lateral surface 1 1a can be used for measurement conversion. The heat development from the bridge feed currents is also increased evenly distributed over the measuring surface. However, the arrangement of the measuring grids shown is only one particularly favorable of several options.

Zur Herstellung sowohl großer als auch kleiner Wandler können derartige integrierte Dehnungsmeßstreifen mit jeweils gleichen Querabmessungen eingesetzt werden, da lediglich die Länge des integrierten Dehnungsmeßstreifens dem vorgegebenen Umfang der Mantelfläche 11a angepaßt werden muß. To produce both large and small transducers, such integrated strain gauges each with the same transverse dimensions are used because only the length of the integrated strain gauge corresponds to the specified The circumference of the lateral surface 11a must be adapted.

Die Querabmessung der aktiven Fläche eines integrierten Dehnungsmeßstreifens kann bis hinunter zu 0,6 mm gefertigt werden, entsprechend kurz kann auch die Breite des Dehnungsbereichs 10a bzw. der Nut 12 gehalten werden, was insbesondere bei größeren Bauformen zu einer hohen Steifigkeit bzw. mechanischen Resonanzfrequenz führt. The transverse dimension of the active area of an integrated strain gauge can be manufactured down to 0.6 mm, the width can also be correspondingly short of the expansion area 10a or the groove 12 are held, which is particularly important in the case of larger Design leads to a high rigidity or mechanical resonance frequency.

Bei der Anordnung gemäß F i g. 2 und mit einer minimal benötigten Fläche pro Meßgitter 21 von 0,7 mm ><x 0,7 0,7 mm ergibt sich eine Länge des integrierten Dehnungsmeßstreifens 20 von 23 mm, was einem Innendurchmesser des Dehnungskörpers 10 von ca. In the arrangement according to FIG. 2 and with a minimal required Area per measuring grid 21 of 0.7 mm × 0.7 0.7 mm results in a length of the integrated strain gauge 20 of 23 mm, which is an inner diameter of the expansion body 10 of approx.

7 mm entspricht, so daß ein derartiger Wandler extrem klein gebaut werden kann.7 mm, so that such a transducer is extremely small can be.

Die in Fig.2 dargestellte Anordnung bzw. Anzahl der Meßgitter 21 ist auf maximale Ausgangsspannungen der Vollbrücken und Mittelwertbildung von Störgrößen optimiert. Auf Kosten größerer Querabmessungen oder geringerer Redunanz oder durch teilweise Verwendung von Halbbrücken oder durch Mehrfachausnutzung von Meßgittern kann die Länge des integrierten Dehnungsmeßstreifens noch reduziert werden, so daß noch kleinere Bauformen von Wandlern, beispielsweise in Bleistiftdicke, realisiert werden können. The arrangement or number of measuring grids 21 shown in FIG is based on maximum output voltages of the full bridges and averaging of disturbance variables optimized. At the expense of larger transverse dimensions or less redundancy or through partial use of half bridges or multiple use of measuring grids the length of the integrated strain gauge can be reduced so that Even smaller transducers, for example pencil-thick, have been implemented can be.

Die sechs in F i g. 3 dargestellten Meßverstärker 22 sind auf einem gemeinsamen Substrat in Form der Schaltungschips 23 (Fig. 1) gefertigt, wobei die Verstärkungsfaktoren zur relativen Korrektur der Empfindlichkeit ausgelegt werden, um gleiche Maßstäbe der Ausgangssignale für die zu messenden Kräfte und Momente zu erhalten (3 Kräfte und 3 Momente). The six in Fig. 3 measuring amplifier 22 shown are on a common substrate in the form of circuit chips 23 (Fig. 1) manufactured, the Gain factors are designed for the relative correction of the sensitivity, the same standards of output signals for the forces and moments to be measured to obtain (3 forces and 3 moments).

Wenn sechs einzelne gleichartige Verstärkerchips verwendet werden, können die Empfindlichkeiten angeglichen werden, indem Teile von Meßgitterflächen in passive Bereiche des Dehnungskörpers 10 hinragend plaziert werden. If six individual amplifier chips of the same type are used, the sensitivities can be adjusted by adding parts of measuring grid surfaces be placed so as to protrude into passive areas of the expansion body 10.

Die F i g. 4 bis 6 zeigen das Detail X in F i g. 3 eines Meßgitters 21. Jedes Meßgitter 21 weist in seinem Randbereich vergrößerte Umkehrbereiche 40 auf, die mit vorzugsweise kreisförmigen Durchbrechungen 41 versehen sind, deren Durchmesser nach außen hin vom Meßgitter wegführend zunimmt, so daß der Flächenanteil der Durchbrechungen 41 an der Gesamtfläche des Umkehrbereiches und damit auch der mittlere Elastizitätsmodul nach außen hin zunimmt. Mit gleicher Wirkung können Durchbrechungen mit gleichem Durchmesser verwendet werden, die zum Rand hin enger zusammenrücken. The F i g. 4 to 6 show the detail X in FIG. 3 of a measuring grid 21. Each measuring grid 21 has enlarged reversal areas 40 in its edge area on, which are provided with preferably circular openings 41, the The diameter increases leading away from the measuring grid, so that the area portion of the openings 41 on the total area of the reversal area and thus also the mean modulus of elasticity increases towards the outside. Breakthroughs can have the same effect with the same diameter can be used, which move closer together towards the edge.

Da die Kriechneigung geklebter Meßgitter mit kleinen Abmessungen, wie sie hier vorgesehen sind, relativ größer ist als bei langen Ausführungen und das Kriechverhalten ein wesentliches Qualitätskriterium ist, bewirken die durch diese verlängerten Umkehrflächen zusätzlich geschaffenen Flächen eine bessere Verankerung auf der Mantelfläche 11a des Dehnungsbereiches 10a und die Durchbrechungen verhindern Spannungsspitzen am Rand der Klebefuge. Since the creep tendency of glued measuring grids with small dimensions, as they are provided here, is relatively larger than with long versions and the creep behavior is an essential quality criterion these extended reversal surfaces additionally created surfaces a better anchoring on the lateral surface 11a of the expansion area 10a and prevent the perforations Stress peaks at the edge of the adhesive joint.

Um die üblicherweise verwendete Kunststoffisolierfolie 33 zu vermeiden, welche die Kriechneigung der Meßgitter fördert, wird in der weiteren Ausbildung der Erfindung der Dehnungskörper 10 aus einer Aluminiumlegierung gefertigt und eine Eloxalschicht 30 aufgebracht, F i g. 6. In order to avoid the usually used plastic insulating film 33, which promotes the creep tendency of the measuring grid, is in the further training the invention of the expansion body 10 made of an aluminum alloy and a Anodized layer 30 is applied, FIG. 6th

Diese Eloxalschicht 30 ist hochisolierend, mit dem Dehnungskörper 10 praktisch unlösbar verbunden, sehr hart und eignet sich gut als Fügefläche zum Kleben. Mit dieser Eloxalschicht 30 ist die Meßgitterfolie direkt verklebt. Darüber liegt schließlich weiterhin die Kunststoffträgerschicht 32. This anodized layer 30 is highly insulating, with the expansion body 10 practically inextricably linked, very hard and is well suited as a joining surface for Adhere. The measuring grid film is glued directly to this anodized layer 30. About that Finally, the plastic carrier layer 32 continues to lie.

Im verlängerten Umkehrbereich 40 (F i g. 6) bewirken die Durchbrechungen 41 eine feste Verankerung auf der Eloxalschicht, da sie von den höchsten Erhebungen der Eloxalkristalle 30 und der Klebstoffschicht 31 durchdrungen werden. da die Dicke der Klebefuge zum Rand hin kontinuierlich abnimmt. In the extended reversal region 40 (FIG. 6), the perforations cause 41 a firm anchoring on the anodized layer, as it is from the highest peaks the anodized crystals 30 and the adhesive layer 31 are penetrated. there the thickness the glue line decreases continuously towards the edge.

Claims (9)

Patentansprüche: 1. Wandler zur Kraft- oder Momentenumsetzung in elektrische Signale unter Verwendung eines Dehnungskörpers und Dehnungsmeßstreifen, wobei der Dehnungskörper rotationssymmetrisch ist, einen Hohlraum und eine zylindrische innere Mantelfläche aufweist, die zugleich dessen engsten Durchmesser darstellt, sowie eine Außennut, die sich nach innen an den Hohlraum erstreckt, so daß der Dehnungsbereich des Dehnungskörpers zwischen Mantelfläche und Außennut liegt, sowie mindestens eine Verschlußkappe, dadurch gekennzeichnet, daß zur gleichzeitigen Erfassung mehrerer Kraftkomponenten oder Momente die Dehnungsmeßgitter aus einem gemeinsamen Basismaterialstreifen zu einem integrierten Dehnungsmeßstreifen (20) vereinigt sind, der zumindest einen konzentrischen Abschnitt der zylindrischen inneren Mantelfläche (1 ja) des Hohlraums (11) auskleidet, und daß die Meßverstärker und die übrigen elektronischen Bauteile und Leitungen zumindest teilweise im Hohlraum (11) untergebracht sind. Claims: 1. Converter for converting force or torque into electrical signals using a strain gauge and strain gauges, wherein the expansion body is rotationally symmetrical, a cavity and a cylindrical has inner lateral surface, which at the same time represents its narrowest diameter, and an outer groove extending inwardly to the cavity so that the expansion area of the expansion body lies between the outer surface and the outer groove, as well as at least one Closure cap, characterized in that for the simultaneous detection of several Force components or moments are the strain gauges from a common base material strip are combined into an integrated strain gauge (20), the at least one concentric section of the cylindrical inner lateral surface (1 yes) of the cavity (11) lines, and that the measuring amplifier and the other electronic components and lines are at least partially accommodated in the cavity (11). 2. Wandler nach Anspruch, dadulch gekennzeichnet, daß auf den gemeinsamen Streifen auch Leitungen (21a) und Kontaktflächen (21b) zur Verbindung mit -den elektronischen Bauelementen im Hohlraum (11) aufgebracht sind. 2. Converter according to claim, characterized dadulch that on the common Also strips lines (21a) and contact surfaces (21b) for connection to the electronic Components are applied in the cavity (11). 3. Wandler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen zwischen dem integrierten Dehnungsmeßstreifen (20) und den Schaltungschips (22) sowie mit den Anschlußstiften (25) automatisch gebondete Drähte sind. 3. Converter according to claim 1 and 2, characterized in that the Connections between the integrated strain gauge (20) and the circuit chips (22) and wires automatically bonded to the connecting pins (25). 4. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßgitter des integrierten Dehnungsmeßstreifens (20) stark verlängerte Umkehrbereiche (40) aufweisen. 4. Converter according to claim 1, characterized in that the measuring grid of the integrated strain gauge (20) greatly extended reversal areas (40) exhibit. 5. Wandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehrbereiche (40) mit Durchbrechungen (41) versehen sind, deren Flächenanteil an der Gesamtfläche des Umkehrbereichs nach außen hin zunimmt. 5. Converter according to claim 4, characterized in that the reversal areas (40) are provided with perforations (41), the area of which is proportionate to the total area of the reversal area increases towards the outside. 6. Wandler nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen kreisförmig mit zunehmendem Durchmesser ausgebildet sind. 6. Converter according to claim 4 and 5, characterized in that the Breakthroughs are circular with increasing diameter. 7. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dehnungskörper (10) aus Aluminium besteht und eine Eloxalschicht (30) und eine Klebstoffschicht (31) aufweist, die den integrierten Dehnungsmeßstreifen (20) aufnehmen. 7. Converter according to claim 1, characterized in that the expansion body (10) consists of aluminum and an anodized layer (30) and an adhesive layer (31) that accommodate the integrated strain gauge (20). 8. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (11) stirnseitig von je einer Verschlußkappe (leib, llc) abgeschlossen ist, sich axial zu den Stirnseiten des Dehnungskörpers (10) konisch aufweitet und dort zur Aufnahme der Verschlußkappen (leib, llc) dient, die sich korrespondierend nach innen konisch verjüngen. 8. Converter according to claim 1, characterized in that the cavity (11) is closed at the end by a closure cap (body, llc), itself axially to the end faces of the expansion body (10) widens conically and there to Receipt of the closure caps (body, llc) is used, which is correspondingly inward taper conically. 9. Wandler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Dehnungskörper (10) Bördelkanten (10c) zur Halterung der Verschlußkappen (leib, 11 c) aufweist. 9. Converter according to claim 8, characterized in that the expansion body (10) has flanged edges (10c) for holding the closure caps (body, 11c). Die Erfindung betrifft einen Wandler zur Kraft- oder Momentenumsetzung in elektrische Signale unter Verwendung eines Dehnungskörpers und Dehnungsmeßstreifen, wobei der Dehnungskörper rotationssymmetrisch ist, einen Hohlraum und eine zylindrische innere Mantelfläche aufweist, die zugleich dessen engsten Durchmesser darstellt, sowie eine Außen nut, die sich nach innen an den Hohlraum erstreckt, so daß der Dehnungsbereich des Dehnungskörpers zwischen Mantelfläche und Außennut liegt, sowie mindestens eine Verschlußkappe. The invention relates to a converter for converting forces or moments into electrical signals using a strain gauge and strain gauges, wherein the expansion body is rotationally symmetrical, a cavity and a cylindrical has inner lateral surface, which at the same time represents its narrowest diameter, and an outer groove that extends inwardly to the cavity so that the The expansion area of the expansion body lies between the outer surface and the outer groove, as well as at least one cap. Ein derartiger Wandler ist aus der DE-AS 21 44 667 bekannt. Der dort als Kraftmeßdose bezeichnete Wand-1er dient zur Messung von Kräften in Richtung der Wandlerachse, so daß nur wenige oder einfach aufgebaute Dehnungsmeßstreifen Verwendung finden können. Such a converter is known from DE-AS 21 44 667. That one Wall-1, called a load cell, is used to measure forces in the direction the transducer axis, so that only a few or simply constructed strain gauges Can be used. Zur Erfassung von Kraftkomponenten außerhalb der Wandlerlängsachse oder Drehmomenten sind bei diesem und anderen vorbekannten Wandlern eine größere Anzahl von Dehnungsmeßstreifen erforderlich, die verdrahtet und mit separaten Meßverstärkern verbunden werden müssen, um verwertbare Ausgangssignale zu erhalten. Hierbei steigt dann auch die Zahl der manuellen Fertigungsschritte stark an. For recording force components outside the converter longitudinal axis or torques are greater in this and other previously known converters Number of strain gauges required, wired and with separate measuring amplifiers must be connected in order to obtain usable output signals. This increases then the number of manual production steps also increases sharply. Aufgabe der Erfindung ist es, den vorbekannten Wandler insbesondere hinsichtlich des Aufbaus der Dehnungsmeßstreifen so weiterzubilden, daß eine wesentlich vereinfachte Herstellung und ein kompakter Aufbau ermöglicht wird. The object of the invention is the previously known converter in particular with regard to the structure of the strain gauges so that one is essential simplified manufacture and a compact structure is made possible. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zur gleichzeitigen Erfassung mehrerer Kraftkomponenten oder Momente die Dehnungsmeßgitter aus einem gemeinsamen Basismaterialstreifen zu einem integrierten Dehnungsmeßstreifen vereinigt sind, der zumindest einen konzentrischen Abschnitt der zylindrischen inneren Mantelfläche des Hohlraums auskleidet, und daß die Meßverstärker und die übrigen elektronischen Bauteile und Leitungen zumindest teilweise im Hohlraum untergebracht sind. According to the invention this object is achieved in that for simultaneous Acquisition of several force components or moments, the strain gauges from one common base material strips combined into an integrated strain gauge are, the at least one concentric section of the cylindrical inner jacket surface of the cavity, and that the measuring amplifiers and the rest of the electronic Components and lines are at least partially housed in the cavity. Ein derartiger integrierter Dehnungsmeßstreifen kann mit einem einzigen Arbeitsgang auf die inneren Mantelfläche des Dehnungskörpers aufgebracht werden. Hierbei erübrigt sich auch das kostenintensive Nachätzen der Meßgitter wie bei vorbekannten Lösungen, denn die in enger Nachbarschaft aus gemeinsamem Basismaterial erzeugten Meßgitter weisen gute Ähnlichkeitseigenschaften auf. Dadurch können die bisherigen Schwierigkeiten bei der Anwendung mehrerer Dehnungsmeßstreifen vermieden werden, die auf geringe absolute Toleranzen getrimmt und ausgemessen, einzeln positioniert. ausgerichtet, geklebt und verdrahtet werden mußten, auch insoweit ergibt sich eine Vereinfachung des Herstellungsprozesses. Such an integrated strain gauge can with a single Operation can be applied to the inner surface of the expansion body. The cost-intensive re-etching of the measuring grids, as with previously known ones, is also unnecessary Solutions, because those produced in close proximity from a common base material Measuring grids have good similarity properties. This allows the previous Difficulties in using multiple strain gauges are avoided, which are trimmed to small absolute tolerances and measured, individually positioned. had to be aligned, glued and wired, this also results in a Simplification of the manufacturing process. Durch den Verzicht auf komplizierte Verdrahtungen ist auch der Innendurchmesser des Dehnungskörpers im wesentlichen nur durch die Länge des integrierten Dehnungsmeßstreifens bestimmt, so daß der Wandler extrem klein gebaut werden kann, beispielsweise in der Größenordnung von einigen Millimetern. By dispensing with complicated wiring, the inside diameter is also of the strain body essentially only by the length of the integrated strain gauge determined so that the converter can be made extremely small, for example in of the order of a few millimeters. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß auf den gemeinsamen Streifen auch Leitungen und Kontaktflächen zur Verbindung mit den elektronischen Bauelementen im Hohlraum aufgebracht sind, und daß die Verbindungen zwischen dem integrierten Dehnungsmeßstreifen und den Schaltungschips sowie mit den Anschlußstiften automatisch gebondete Drähte sind. According to a development of the invention it is provided that on the common strips also have lines and contact surfaces for connection to the electronic Components are applied in the cavity, and that the connections between the integrated strain gauges and the circuit chips as well as with the connection pins are automatically bonded wires.
DE19853504276 1985-02-08 1985-02-08 Transducer Expired DE3504276C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19853504276 DE3504276C1 (en) 1985-02-08 1985-02-08 Transducer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19853504276 DE3504276C1 (en) 1985-02-08 1985-02-08 Transducer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3504276C1 true DE3504276C1 (en) 1986-07-24

Family

ID=6261980

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19853504276 Expired DE3504276C1 (en) 1985-02-08 1985-02-08 Transducer

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE3504276C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10106625A1 (en) * 2001-02-13 2002-08-29 Staiger Mohilo & Co Gmbh Torque sensor for IC engine, pump etc. has coupling unit with coaxial reinforcement ring of larger thickness than hollow measuring shaft
DE102006021423A1 (en) * 2006-05-05 2007-11-08 Hottinger Baldwin Messtechnik Gmbh Strain gauges for measuring sensor
EP1793211A3 (en) * 2005-11-30 2009-08-19 Schenck Process GmbH Method and device for determining forces exerted on a rail.

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2144667B2 (en) * 1971-09-07 1976-05-20 Volkswagenwerk Ag, 3180 Wolfsburg Dynamometer cell used esp. in dynamic material testing - has cylindrical bending hub between flanges pointing radially outwards
DE2924503A1 (en) * 1979-06-18 1981-01-15 Franz Xaver Dr Ing Gschwind Force measurement of wt. resting on cell - which contains strain gauges and bridge signal buffer transducer in sealed capsule
DE3012984A1 (en) * 1980-04-03 1981-10-08 Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg Mechanical parameter measurement transducer - is spring plate carrying thin film strain gauges and has evaluation circuit components

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2144667B2 (en) * 1971-09-07 1976-05-20 Volkswagenwerk Ag, 3180 Wolfsburg Dynamometer cell used esp. in dynamic material testing - has cylindrical bending hub between flanges pointing radially outwards
DE2924503A1 (en) * 1979-06-18 1981-01-15 Franz Xaver Dr Ing Gschwind Force measurement of wt. resting on cell - which contains strain gauges and bridge signal buffer transducer in sealed capsule
DE3012984A1 (en) * 1980-04-03 1981-10-08 Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg Mechanical parameter measurement transducer - is spring plate carrying thin film strain gauges and has evaluation circuit components

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10106625A1 (en) * 2001-02-13 2002-08-29 Staiger Mohilo & Co Gmbh Torque sensor for IC engine, pump etc. has coupling unit with coaxial reinforcement ring of larger thickness than hollow measuring shaft
EP1793211A3 (en) * 2005-11-30 2009-08-19 Schenck Process GmbH Method and device for determining forces exerted on a rail.
DE102006021423A1 (en) * 2006-05-05 2007-11-08 Hottinger Baldwin Messtechnik Gmbh Strain gauges for measuring sensor
DE102006021423B4 (en) * 2006-05-05 2016-06-02 Hottinger Baldwin Messtechnik Gmbh Strain gauges for measuring sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0270693B1 (en) Multiple component dynamometer
DE1929478B2 (en) PIEZOELECTRIC MEASURING CELL
DE69215234T2 (en) Load cell and weighing device using this
DE3611336C2 (en)
DE69018285T2 (en) Force sensor with resistance elements.
DE3634855C1 (en) Capacitive measuring arrangement for the determination of forces and / or pressures
DE69521890T2 (en) STABILIZED PRESSURE SENSOR
DE3213319A1 (en) DEVICE FOR MEASURING FORCE AND TORQUE COMPONENTS IN MULTIPLE DIRECTIONS
EP0436920A2 (en) Pressure sensor
DE2906407C2 (en) Piezoelectric transducer element for installation in pressure, force or acceleration sensors
DE2527505B2 (en) Thermal flow transducer
DE2855746C3 (en) Piezoelectric extensometer
DE2264496A1 (en) DEVICE FOR MEASURABLE TRANSMISSION OF IN CONSTRUCTIONS SUCH AS MACHINERY, COMPONENTS, BUILDINGS, SCAFFOLDING OR THE LIKE. ESCAPING VOLTAGES
EP0995979B1 (en) Pressure sensor
DE1228448B (en) Accelerometer with temperature compensation
DE3901997A1 (en) ELECTRIC INCLINATION SENSOR AND MONITORING CIRCUIT FOR THE SENSOR
DE2951323A1 (en) ELASTIC MEASURING DEVICE
DE1573613B1 (en) PRESSURE GAUGE
EP3499199B1 (en) Wim sensor and method for manufacturing the wim sensor
DE2729150C2 (en) Force transducers
DE3504276C1 (en) Transducer
DE69212507T2 (en) Piezoresistive pressure transducer with conductive, elastomeric seal
DE102007026827A1 (en) Single-axis force-torque-sensor for robot-supported manipulation and assembling processes, has extension measuring structure for detecting deformation, realized as part of metal lamination of printed circuit board in deformable area
DE3225215C2 (en)
DE3200448A1 (en) Semiconductor pressure transducer device

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of the examined application without publication of unexamined application
D1 Grant (no unexamined application published) patent law 81
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee