DE8705009U1 - Spring body for force measurement - Google Patents

Description

Besch reibungDescription Federkörper zur KraftmessungSpring body for force measurement

Die Erfindung betrifft einen Federkörper zur Kraftmessung in Form eines DoppeLbiegebaLkens in einer Bauart gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a spring body for force measurement in the form of a double bending beam in a design according to the preamble of claim 1.

Für Kraftmessunoen sind Federkörper in Form ein--s DoppeLbiegebaLkens mit Spannseite und Lastseite bekannt, darunter auch Bauformen mit 7wei gLeich großen Bohrungen und einem sie verbindenden Schlitz. Ferner sind Doppelbiegebalken mit einer großen Mittenbohrung bekannt, bei denen sich die Zonen oberhalb und unterhalb der Lochmitte wie Balken p.;it von der Mitte nach außen ansteigendem Querschnitt darstellen. Bei einer solchen Bauform ist die Herstellung und bei Innenapplikation der Dehnstreifen auch die Abdichtung besonders einfach. Ein Nachteil Liegt aber darin, daß die für die Anbringung von Dehnstreifen geeigneten MeßsteLlen mit wachsender Balkenhöhe immer weiter nach außen wandern, wenn man, wie es sinnvoll ist, die Dehnstreifen an Stellen größterFor force measurements, spring bodies in the form of a double bending beam with a tension side and a load side are known, including designs with two holes of equal size and a slot connecting them. Double bending beams with a large central hole are also known, in which the zones above and below the center of the hole are like beams with a cross-section that increases from the center outwards. With such a design, the production and, if applied internally, the sealing of the expansion strips is particularly simple. One disadvantage, however, is that the measuring points suitable for the attachment of expansion strips move further and further outwards as the beam height increases if, as is sensible, the expansion strips are placed at points of greatest

) Biegespannung applizieren will. Es ist daher nicht möglich,) bending stress. It is therefore not possible to

vorappLizierte Biegebalken nachträglich durch Abtragen von Werkstoff in größerem Umfang auf einen gewünschten Meßbereich zu bringen.to subsequently bring pre-applied bending beams into a desired measuring range by removing a large amount of material.

Der Erfindung liegt demnach aie Aufgabo zugrunde, einen Federkörper in Form eines Doppelbiegeba I kens so zu gestalten, daß an den vier zum Applizieren der Dehnstreifen in Betracht kommenden Meßstellen j .der einzelne Biegebalken seine geringste Dicke hat, so daß die Biegespannungen an diesen Stellen ihr Maximum haben.The invention is therefore based on the task of designing a spring body in the form of a double bending beam in such a way that the individual bending beam has its smallest thickness at the four measuring points j that are considered for applying the expansion strips, so that the bending stresses are at their maximum at these points.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Federkörper der eingangs beschriebenen Art erfindungSgemäß dadurchThis object is achieved according to the invention starting from a spring body of the type described above by

gelöst,- daß an aLLeri MeßstelLen die radiate Wandstärke in den der mittigen RadiaLebene benachbarten Bereichen größer ausgebildet ist*solved, - that at all measuring points the radiate wall thickness in the areas adjacent to the central radial plane is larger*

Bei einer ersten Ausführungsform läßt sich dieses Prinzip dadurch realisieren, daß die Außenwändungen der beiden Biegebalken im Bereich der Mittenbohrung aus je zwei ebenen Flächen gebildet sind, von denen jede rechtwinklig zur zugehörigen mittigeri Rädiälebene verläuft Ein Doppelbiegebalken in einer solchen Form ist auf einfache Weise herstellbar.In a first embodiment, this principle can be implemented in that the outer walls of the two bending beams in the area of the central bore are each made of two flat surfaces, each of which runs at right angles to the associated central radial plane. A double bending beam in such a form can be manufactured in a simple manner.

Es kann auch eine Ausführung gewählt werden, bei der in Richtung der vier Radialebenen in den beiden Außenwandungen die Ausnehmungen jeweils durch radiale EinfTagungen erzeugt werden.A design can also be selected in which the recesses are created by radial insertions in the direction of the four radial planes in the two outer walls.

Bei einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform werden in einem anfänglich breiteren Doppelbiegebalken vier Bohrungen angebracht, deren Bohrungsachse jeweils in einer Radialebene liegt. Danach werden die oberen und unteren Begrenzungen des Doppelbiegebalkens durch gerade Schnitte erzeugt, die auf jeder Seite des Doppelbiegebalkens jeweils durch die Bohrungen verlaufen.In another practical embodiment, four holes are drilled in an initially wider double bending beam, the hole axis of each of which lies in a radial plane. The upper and lower boundaries of the double bending beam are then created by straight cuts that run through the holes on each side of the double bending beam.

Bei einem erfindungsgemäß ausgebildetenIn a device designed according to the invention

Doppelbiegebalken kann durch entgegengesetztes Umlenken der Enden gemäß einer Z-Form der Kraftfluß derart oberhalb und unterhalb des Doppelbiegebalkens verlegt werden, daß dieser durch den Mittelpunkt der mittigen Bohrung geht. Wie bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform wird auch hier die Wandstärke der einzelnen Biegezonen durch vier gleich große Bohrungen festgelegt. Durch nachfolgende Einschnitte von entgegengesetzten Außenseiten des Federkörpers bis jeweils zur zweiten Bohrung, wobei die jeweils innen Iiegende Fläche der Einschnitte durch die Bohrungen geht, erhältIn the case of a double bending beam, the flow of force can be laid above and below the double bending beam by deflecting the ends in opposite directions in a Z-shape in such a way that it passes through the center of the central hole. As with the last described embodiment, the wall thickness of the individual bending zones is determined by four holes of the same size. Subsequent cuts from opposite outer sides of the spring body to the second hole, with the inner surface of the cuts passing through the holes, create

if t ·>if t ·>

man die gewünschte Endföfm*the desired final shape*

Ein Federkörper in einer solchen Bauform hat besonders kleine Nichtlinearität, weil überlagerte Stormomente fehlen. Der so gestaltete Federkörper ist für wechselnde Druck-Zug-Belastung geeignet und hat für beide Richtungen exakt gleiche Empfindlichkeit.A spring body in such a design has particularly small non-linearity because superimposed disturbing moments are absent. The spring body designed in this way is suitable for alternating compression and tension loads and has exactly the same sensitivity in both directions.

Ein besonderer Herstellvorteil ist darin zu sehen, daß ^. aus dem gleichen, gegebenenfalls schon appliziertenA particular manufacturing advantage is that ^. from the same, possibly already applied

Grundkörper und mit einer einzigen Bohrlehre Federkörper für Nennlasten in einem weiten Bereich von 1:10 und mehr herstellbar sind, indem nur der Durchmesser, der vier Außenbohrungen passend gewählt wird. Die beiden Einschnitte werden zweckmäßigerweise zuletzt ausgeführt.Base body and spring bodies for nominal loads in a wide range of 1:10 and more can be manufactured using a single drilling jig, by only selecting the diameter of the four external holes to suit. The two cuts are best made last.

Ausführungsbeispiele von Federkörpern gemäß der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of spring bodies according to the invention are shown in the drawing and are explained in more detail below. They show:

Fig. 1 u. 2 Seitenansichten von zwei Federkörpern inFig. 1 and 2 Side views of two spring bodies in

Form von Doppelbiegebalken bekannter . Baua rt,Form of double bending beams of known . type of construction,

Fig. 3 bis 5 drei Ausführungsformen von Federkörpern gemäß der Erfindung in Seitenansichten undFig. 3 to 5 three embodiments of spring bodies according to the invention in side views and

Fig. 6 eine Seitenansicht eines FederkörpersFig. 6 a side view of a spring body

gemäß der Erfindung, bei der der Kraftfluß durch den Hittelpunkt der Meßbohrung verläuft.according to the invention, in which the force flow runs through the center point of the measuring bore.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten bekannten Federkörper sind als Balken bzw. längliche Platte ausgebildet, wobei jeweils ein Ende eingespannt ist, während am anderen Ende die Last CL) angreift.The known spring bodies shown in Fig. 1 and 2 are designed as a beam or an elongated plate, with one end being clamped in place while the other end is subjected to the load CL).

• 1* at·« ·« ·
J J₄ J · » < · it&bull; 1* at·« ·« ·
JJ ₄ J · » < · it

Hg* 3 zeigt eine erste Ausführungsform eines Federkörpers (1) gemäiJ der Erfindung, bei dem die entgegengesetzten Außenwandungen im Bereich der Mittenbohrung (2) aus je zwei stumpfwinklig zueinanderstehenden ebenen Flächen (3, 4) gebildet sind, von denen jede rechtwinklig zur zugehörigen mittigen Radialebene (5 bzw. 6) verläuft. Die BiegebäLken oberhalb und unterhalb der rii ttenboh rung CZ; haben ihre minimale Stärke jeweils in der Radialebene (5 bzw. 6). Die Dehnstreifen werden zweckmäßigerweise an \j der Innenwand der Mittenbohrung (2) angebracht*Hg* 3 shows a first embodiment of a spring body (1) according to the invention, in which the opposite outer walls in the area of the central bore (2) are each formed from two flat surfaces (3, 4) at an obtuse angle to one another, each of which runs at right angles to the associated central radial plane (5 or 6). The bending beams above and below the central bore CZ; have their minimum thickness in the radial plane (5 or 6). The expansion strips are expediently attached to \j the inner wall of the center hole (2)*

Der Einfachheit halber wird bei der Erläuterung der Ausführungsbeispiele nur auf einen der beiden Biegebalken Bezug genommen, wobei auch nur für diesen einen Biegebalken Bezugszahlen verwendet werden. Für den jeweils anderen Biegebalken gilt jedoch das gleiche.For the sake of simplicity, when explaining the embodiments, reference is made only to one of the two bending beams, with reference numbers only being used for this one bending beam. However, the same applies to the other bending beam.

Bei den drei weiter beschriebenen Ausführungsformen werden für die Meßstellen des oberen Biegebalkens ebenfalls die Bezugszahlen (7 und 8) benutzt.In the three embodiments described below, the reference numbers (7 and 8) are also used for the measuring points of the upper bending beam.

&igr; Der in Fig. 4 dargestellte Federkörper (9) hat im &igr; The spring body (9) shown in Fig. 4 has in

wesentlichen die Gestalt einer rechtwinkligen Platte mit einer Mittenbohrung (2). In den entgegengesetzten Außenwandungen (10 bzw. 11) sind je zwei durch radiale Einfräsungen erzeugbare Ausnehmungen (12) enthalten, wobei jede Ausnehmung mittig zur jeweiligen Radialebene (5 bzw. 6) ver läuft.essentially the shape of a rectangular plate with a central bore (2). In the opposite outer walls (10 and 11) there are two recesses (12) which can be produced by radial milling, with each recess running centrally to the respective radial plane (5 and 6).

Auch der in Fig. 5 dargestellte Federkörper (13) hat im wesentlichen die Gestalt einer ebenen rechtwinkligen Platte mit einer Mittenbohrung (2). Bei diesem sind in den entgegengesetzten Außenwandungen (14, 15) je zwei gleich große Ausnehmungen (16) jti Form von Bohrungshälften enthalten, wobei die Bohrungsachse jeweils mit der zugehörigen RadiaLebene (5 bzw. 6) zusammenfällt. DieThe spring body (13) shown in Fig. 5 also has essentially the shape of a flat rectangular plate with a central bore (2). In this case, two equally large recesses (16) in the form of bore halves are contained in the opposite outer walls (14, 15), with the bore axis coinciding with the associated radial plane (5 or 6).

« ta a« here and

radiale Wandstärke der Biegezonen kann hierbei auf einfache Weise durch die Größe der Bohrungen festgelegt werden. Bei der Herstellung geht man zweckmäßigerweise so vor, daß die vier Bohrungen in einer anfänglich breiteren Platte erzeugt werden, wonach durch Abtrennen je eines Randstreifens mit Trennschnitten, die durch die Bohrungen gehen- die endgüLtige GestaLt der Platte erzeugt &bull; , wird.The radial wall thickness of the bending zones can be easily determined by the size of the holes. During production, it is advisable to produce the four holes in an initially wider plate, after which the final shape of the plate is produced by cutting off an edge strip with separating cuts that go through the holes.

Fig. 6 zeigt einen Federkörper (17) ebenfalls in Form einer ebenen rechtwinkligen Platte, bei dem jedoch die Enden (18, 19) des mittigen Doppelbiegebalkens etwa Z-förmig parallel zum Mittelteil umgelenkt sind. Wie bei der Ausführufigsform nach Fig. 5 wird auch hier die radiale Wandstärke der Biegezonen durch vier gleich große Bohrungen festgelegt. Hiernach wird an entgegengesetzten Außenseiten je ein Einschnitt (20 bzw. 21) bis jeweils zur zweiten Bohrung erzeugt. So entstehen jeweils zwei Einbuchtungen (22), die den Einbuchtungen (16) der Aus^führungsfcrm nach Fig. 5 entsprechen. Bei dem Federkörper nach Fig. verläuft die Lastlinie durch den Mittelpunkt der Mittenbohrung (2).Fig. 6 shows a spring body (17) also in the form of a flat rectangular plate, but in which the ends (18, 19) of the central double bending beam are deflected in an approximately Z-shape parallel to the central part. As in the embodiment according to Fig. 5, the radial wall thickness of the bending zones is defined by four holes of equal size. After this, an incision (20 or 21) is made on opposite outer sides up to the second hole. This creates two indentations (22) which correspond to the indentations (16) of the ^embodiment according to Fig. 5. In the spring body according to Fig. the load line runs through the center of the central hole (2).

Claims (5)

AnsprücheExpectations 1. Federkörper zur Kraftmessung in Form eines einteiLigen DoppeLbiegebaLkens_r dessen EinzeLba Iken sich beiderseits einer relativ großen Mittenbohrung erstrecken, deren Achse quer zur Lastrichtung verläuft, mit vorzugsweise an der Innenwand der Mittenbohrung an wenigstens vier symmetrisch verteilten Meßstellen angebrachten Dehnstreifen, wobei an allen Meßstellen ' &eegr; der jeweiligen mittigen Radialebene die radiale Wandstärke gteich ist, dadurch gekennzeichnet, daß an allen Meßstellen (7,8) die radiale Wandstärke in den der mittigen Radialebene (5 bzw. 6) benachbarten Bereichen größer ausgebildet ist.1. Spring body for force measurement in the form of a one-piece double bending beam _, the individual beams of which extend on both sides of a relatively large central bore, the axis of which runs transversely to the load direction, with expansion strips preferably attached to the inner wall of the central bore at at least four symmetrically distributed measuring points, the radial wall thickness being the same at all measuring points ' η of the respective central radial plane, characterized in that at all measuring points (7, 8) the radial wall thickness is larger in the areas adjacent to the central radial plane (5 or 6). 2. Federkörper nach Anspruch 1 _r dadurch gekennzeichnet, daß die entgegengesetzten Außenwandungen der Einzelbalken aus je rwei ebenen Flächen (3, 4) gebildet sind, von denen jede rechtwinklig zur zugehörigen mittigen Radialebene2. Spring body according to claim ₁ , characterized in that the opposite outer walls of the individual beams are each formed from two flat surfaces (3, 4), each of which is perpendicular to the associated central radial plane (5 bzw. 6) verläuft.(5 or 6) runs. 3. Federkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den entgegengesetztem Außenwandungen (10, 11) der Einzelbalken je zwei durch radiale Einfräsungen3. Spring body according to claim 1, characterized in that in the opposite outer walls (10, 11) of the individual beams two by radial millings ( ' erzeugbare Ausnehmungen (12) enthalten sind, wobei jede( ' producible recesses (12) are included, each Ausnehmung (12) jeweils mittig zur Radialebene (5 bzw. 6) verläuft.Recess (12) runs centrally to the radial plane (5 or 6). 4. Federkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den entgegengesetzten Außenwandungen (14, 15) der Einzelbalken je zwei Einbuchtungen (16) in Form je eines Bohrungssegmentes enthalten sind, deren Bohrungsachse jeweils mit einer Radialebene 6 bzw. 6) zusammenfällt.4. Spring body according to claim 1, characterized in that in the opposite outer walls (14, 15) of the individual beams there are two indentations (16) each in the form of a bore segment, the bore axis of which coincides with a radial plane 6 or 6). 5. Federkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (18, 19) des Doppelbiegebalkens etwa Z"förmig parallel zum Mittelteil des Balkens unter Freilassung je eines Spaltes (20 b2w. 21) Umge lenkt sind*5. Spring body according to one of claims 1 to 4, characterized in that the ends (18, 19) of the double bending beam are deflected approximately in a Z shape parallel to the middle part of the beam, leaving a gap (20 b2w. 21) in each case. it 4*4 14 4* 14 it 4*4 14 4* 14