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Die Erfindung betrifft ein Federelement für Kraftmessdosen oder elektronische Waagen, dessen Verformung unter dem Einfluss der zu messenden Kraft in eine Messanzeige umgesetzt wird.
The invention relates to a spring element for load cells or electronic scales, the deformation of which is converted into a measurement display under the influence of the force to be measured.
Derartige der Kraftmessung dienende Federelemente erleiden unter Druck eine definierte reversible Verformung. Der Verformungsweg bildet eine Funktion der Kraft. Seitdem Wegmessungen durch Dehnmessstreifen oder Dehnmessdrähte extrem weit auflösbar geworden sind, haben Kraftmessfedern Eingang in die Wägetechnik gefunden. Die sogenannten elektronischen Waagen besitzen solche Kraftmessfedern in Verbindung mit hochauflösenden elektronisch verstärkten Wegmesseinrichtungen.
Such spring elements serving for force measurement undergo a defined reversible deformation under pressure. The deformation path is a function of the force. Since distance measurements using strain gauges or strain gauges have become extremely widely resolvable, force measuring springs have found their way into weighing technology. The so-called electronic scales have such force measuring springs in connection with high-resolution electronically amplified position measuring devices.
Während die Reproduzierbarkeit der elektronischen Wegmessung bis zu einer relativen Messgenauigkeit von 1 : 10- reicht, liegt dennoch das Auflösungsvermögen solcher Waagen nur im Bereich von 1 : 10- 4. Der Grund ist darin zu suchen, dass die Federelemente, die aus Federstahl oder andern harten Metallen bestehen, eine endliche, wenn auch sehr kleine Hysterese aufweisen, also nicht mehr völlig in den Ausgangszustand zurückkehren. Diese Erscheinung ist auf die interkristalline Reibung innerhalb des Metallgefüges zurückzuführen. Diese interkristalline Reibung, die alle Metalle aufweisen, hängt von der Auslenkung und von der Temperatur ab.
While the reproducibility of the electronic distance measurement extends to a relative measuring accuracy of 1: 10, the resolution of such scales is only in the range of 1: 10 4. The reason is to be found in the fact that the spring elements made of spring steel or other hard metals exist, have a finite, albeit very small hysteresis, so they do not return completely to their original state. This phenomenon is due to the intergranular friction within the metal structure. This intergranular friction, which all metals have, depends on the deflection and the temperature.
Obwohl elektronische Waagen in ihrem mechanischen Aufbau unvergleichlich viel einfacher sind als mechanische Waagen, bei denen die Referenzkraft durch ein Gewicht aufgebracht wird, lässt sich mit elektronischen Waagen die Empfindlichkeit mechanischer Waagen nicht verwirklichen.
Although electronic scales are incomparably simpler in their mechanical structure than mechanical scales in which the reference force is applied by a weight, the sensitivity of mechanical scales cannot be realized with electronic scales.
Es sind Federelemente aus nichtmetallischen, elektrisch nicht leitenden Werkstoffen, wie Glas oder Quarzglas bekanntgeworden. Glasigen oder auch teilkeramischen Materialien haftet aber der Nachteil an, dass sie umsomehr kriechen, je niedriger der Schmelzpunkt ist.
Spring elements made of non-metallic, electrically non-conductive materials, such as glass or quartz glass, have become known. Glassy or partly ceramic materials have the disadvantage that the lower the melting point, the more they creep.
Ziel der Erfindung ist es, die angeführten Nachteile der bekannten Federelemente zu beseitigen. Dadurch soll insbesondere die Messgenauigkeit von elektronischen Waagen erhöht werden.
The aim of the invention is to eliminate the disadvantages of the known spring elements. This is intended to increase the measuring accuracy of electronic scales in particular.
Dies wird bei einem Federelement der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass die aktiven Teile des Federelementes aus metallinfiltriertem Siliciumcarbid bestehen.
This is achieved in a spring element of the type mentioned at the outset in that the active parts of the spring element consist of metal-infiltrated silicon carbide.
Der Patentinhaber hat festgestellt, dass dieser Werkstoff im Bereich technisch relevanter Grössen keine messbare Hysterese aufweist und dass sich für die Rückstellkräfte im Bereich der grössten vorkommenden Raumtemperatur-Intervalle keine messbaren Temperaturabhängigkeiten ergeben.
The patent owner has determined that this material has no measurable hysteresis in the area of technically relevant sizes and that there are no measurable temperature dependencies for the restoring forces in the area of the largest occurring room temperature intervals.
Die Erfindung sieht deshalb diesen Werkstoff für Federelemente vor, die in Waagen oder auch Kraftmessdosen eingesetzt werden sollen.
The invention therefore provides this material for spring elements that are to be used in scales or load cells.
Die Federwegmessung erfolgt weiterhin elektronisch nach den bekannten Methoden mit kapazitiven, induktiven oder Lichtzeigersystemen oder nach Ohmschen Methoden durch den Einsatz von Dehnmessstreifen, deren Widerstand sich mit der Dehnung ändert.
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The spring travel measurement continues to be carried out electronically according to the known methods with capacitive, inductive or light pointer systems or according to Ohm methods by using strain gauges, the resistance of which changes with the strain.
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