DE8030920U1 - Kraftaufnehmer - Google Patents

Description

PHILIPS PATENTVERWALTUNG GMBH PHD 80-167

"Kraftauf nehmer"

Die Neuerung bezieht sich auf einen Kraftaufnehmer, insbesondere für Wägezellen, bestehend aus einem Stauchkörper mit mindestens einer quer zur Richtung einer auf den Stauchkörper einwirkenden Kraft angebrachten Bohrung und mit längs und quer zur Kraftrichtung angeordneten Dehnungsmeßstreifen.

Derartige Kraftaufnehmer sind vielfach bekannt, z.B. aus der DE-AS 12 04 849 oder der DE-OS 26 25 888. Derartige Kraftaufnehmer dürfen, insbesondere dann, wenn sie für eichfähige Waagen Verwendung finden sollen, nur außerordentlich kleine Abweichungen von der Linearität aufweisen. Derartige Kraftaufnehmer enthalten im allgemeinen vier Dehnungsmeßstreifen, die zu einer sogenannten Vollbrücke zusammengeschaltet sind. Dabei ist es üblich, zwei Dehnungsmeßstreifen in Kraftrichtung anzuordnen und zwei Dehnungsmeßstreifen quer zur Kraftrichtung. Es wurden bereits verschiedene Wege vorgeschlagen, die Linearität derartiger Kraftaufnehmer zu verbessern, wie z.B. die o.g. DE-OS zeigt.

Die Aufgabe auch der vorliegenden Neuerung ist es, einen Kraftaufnehmer der eingangs genannten Art hinsichtlich seiner Linearität wesentlich zu verbessern.

Die Neuerung besteht darin, daß die längs und quer zur Kraftrichtung liegenden Dehnungsmeßstreifen gemeinsam auf der Grundfläche von Bohrungen oder-Ausnehmungen am Stauchkörper angeordnet sind und die Grundflächen derart eingeformt sind, daß die die quer zur Kraftrichtung angeordneten Dehnungsmeßstreifen tragenden Abschnitte des Stauchkörpers

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einer nahezu gleichen mechanischen Beanspruchung unterworfen sind wie die mit in Kraftrichtung angeordneten Dehnungsmeßstreifen versehenen Abschnitte des Stauchkörpers .

Messungen an derartigen Kraftaufnehmern zeigen, daß die in Kraftrichtung angeordneten und somit einer Stauchung unterworfenen Dehnungsmeßstreifen einen wesentlich größeren Anteil des Ausgangssignals liefern als die quer zur Kraft- richtung angeordneten und somit einer Dehnung unterworfenen Meßstreifen. Dieses Mißverhältnis ist nach den gewonnenen Erkenntnissen eine der Hauptursachen für unzureichende Linearität. Durch die neuerungsgemäß vorgeschlagene Maßnahme wird erreicht, daß sowohl die in Längsrichtung wie auch die in Querrichtung angeordneten Dehnungsmeßstreifen etwa gleicher mechanischer Beanspruchung unterliegen und somit das Ausgangssignal bestimmen.

Die Zeichnung zeigt verschiedene Ausfuhrungsbeispiele von an sich bekannten Kraftaufnehmen Neuerungsgedanke verwirklichen läßt.

von an sich bekannten Kraftaufnehmern, bei denen sich der

Ein Stauchkörper 1 enthält einen Mittelsteg 2, auf dem Dehnungsmeßstreifen 3 angeordnet sind. Der Mittelsteg befindet sich zwischen Seitenstegen 4. Bei Belastung wirkt auf den Stauchkörper 1 eine Kraft 5 ein und bewirkt eine Verformung, der die Dehnungsmeßstreifen 3 folgen. Dabei wird der Mittelsteg 2 dadurch gebildet, daß im mittleren Teil 1a des Stauchkörpers 1 zwei symmetrisch

zueinander und gegenüberliegende zylindrische Vertiefungen 1b angeordnet sind. In den Figuren 2a und 4a ist die sich unter dem Einfluß der Last 5 ergebende Ausbeulung des mittleren Teiles stark vergrößert dargestellt. Ziel der Neuerung ist es, durch geeignete Dimensionierung diese

Ausbeulung so groß zu machen, daß die quer zur Kraft-

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richtung angeordneten Dehnungsmeßstreifen 3 einer gleich großen, jedoch entgegengesetzten Längenänderung unterworfen werden wie die in Kraftrichtung angeordneten Dehnungsmeßstreifen.

Die Figuren 1b, 2b, 3b und 4b zeigen verschiedene Querschnitte mit unterschiedlichen Biegesteifigkeiten.

Eine weitere Ausführungsform zeigen die Figuren 5 und 6, in denen Übergangszonen 1c vorgesehen sind. Auch hier kann durch geeignete Dimensionierung dafür gesorgt werden, daß bei Belastung die Querdehnung in der gleichen Größenordnung liegt wie die LängsStauchung.

Figur 7 zeigt einen vollständigen Kraftaufnehmer, bei dem die Dehnungsmeßstreifen mit Anschlußdrähten 7 versehen und sodann mit einer elastischen Vergußmasse 11 geschützt sind.

Bei der Ausführungsform nach Figur 8 ist ein mit einem Schutzgas gefüllter Raum 8 vorgesehen. Dessen Abschluß bildet eine Leiterplatte 9 mit den erforderlichen Abgleichwiderständen 10 und der Vergußmasse 11.

Es hat sich herausgestellt, daß nach dem o.g. Neuerungsgedanken bemessene Kraftaufnehmer eine überraschend hohe Linearität aufweisen, die deren Verwendung in eichfähigen Waagen ohne Einschränkung ermöglicht.

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Claims (4)

4 PHD 80-167 SCHÜTZANSPRÜCHE:

1. Kraftaufnehmer, insbesondere für Wägezellen, bestehend aus einem Stauchkörper mit mindestens einer quer zur Richtung einer auf den Stauchkörper einwirkenden Kraft angebrachten Bohrung und mit längs und quer zur Kraftrichtung angeordneten Dehnungsmeßstreifen, dadurch gekennzeichnet, daß die längs und quer zur Kraftrichtung (5) liegenden Dehnungsmeßstreifen (3) gemeinsam auf der Grundfläche von Bohrungen oder Ausnehmungen am Stauchkörper (1) angeordnet sind und die Grundflächen derart eingeformt sind, daß die die quer zur Kraftrichtung (5) angeordneten Dehnungsmeßstreifen (3) tragenden Abschnitte des Stauchkörpers (1) einer nahezu gleichen mechanischen Beanspruchung unterworfen sind wie die mit in Kraftrichtung (5) angeordneten Dehnungsmeßstreifen (3) versehenen Abschnitte des Stauchkörpers (1).

2. Kraftaufnehmer nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die die Dehnungsmeßstreifen aufnehmenden Hohlräume durch eine elastische Vergußmasse (11) geschützt sind.

3. Kraftaufnehmer nach Anspruch 1 und 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungsmeßstreifen (3) von einem mit einem Schutzgas gefüllten Raum (8) umgeben sind, dessen äußerer Abschluß durch ,eine Leiterplatte (9) gebildet ist.