CH353555A - Force measuring device - Google Patents

Force measuring device

Info

Publication number
CH353555A
CH353555A CH353555DA CH353555A CH 353555 A CH353555 A CH 353555A CH 353555D A CH353555D A CH 353555DA CH 353555 A CH353555 A CH 353555A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
measuring device
force measuring
force
parts
bores
Prior art date
Application number
Other languages
German (de)
Inventor
Green Malcolm
Laimins Eric
Original Assignee
Baldwin Lima Hamilton Corp
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 Baldwin Lima Hamilton Corp filed Critical Baldwin Lima Hamilton Corp
Publication of CH353555A publication Critical patent/CH353555A/en

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
    • G01L1/2243Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being parallelogram-shaped

Description

  

  
 



  Kraftmesseinrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftmesseinrichtung, bestehend aus mehreren Biegebalken und an diesen angebrachten Dehnungsmessstreifen. Einrichtungen dieser Art sind dann besonders nützlich, wenn ein Maximum an messbarer Dehnung bei einem Minimum an Auslenkung wünschenswert ist. Im allgemeinen werden zwei parallele Balken benutzt, die mit ihren zugeordneten Enden fest verbunden sind, wobei das eine Ende an einer angemessenenAbstützung verankert, während das andere Ende frei beweglich ist. Während der Bewegung bleiben die Balken parallel, da sie ja ein Parallelogramm bilden und ihre Enden fest miteinander verbunden sind. Die Balken können jedoch eine leicht S-förmige Gestalt annehmen.

   Die bisherigen Einrichtungen dieser Art eignen sich nicht dazu, extrem kleine Lasten mit einer hohen wirksamen Dehnung zu messen, und ausserdem waren die Kosten für ihre Herstellung zu gross.



   Die Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch, dass der Befestigungsteil, der Teil, an dem die Kraft angreift, sowie die   Balkenteile    derart aus einem einzigen Metallblock herausgearbeitet sind, dass die ganze Einrichtung bis auf diejenigen Stellen, an denen die Dehnungsmessstreifen angebracht sind, praktisch steif ist.



   Ein Vorteil der Kraftmesseinrichtung nach der Erfindung ist ihr hoher Grad von Gedrungenheit, Unempfindlichkeit und Stabilität sowohl in seitlicher Richtung als auch in Richtung der Durchbiegung, ohne dass dabei die günstigen   Empfindlichkeits- und    Genauigkeitscharakteristika eines nach dem Biegebalkenprinzip arbeitenden Messinstrumentes geopfert werden müssten.

   Vorteilhafterweise kann die Kraftmesseinrichtung so ausgeführt werden, dass ein steifer Befestigungsteil und ein steifer Verbindungsteil durch eine vorzugsweise dünnere Führungsplatte und einen zu dieser Platte im wesentlichen parallelen vorzugsweise dickeren Biegebalken miteinander verbunden sind, und dass eine nicht bewegliche innere Erstrekkung, welche starr mit dem Verbindungsteil verbunden ist, sich nach innen in Richtung des Befestigungsteils zwischen dem Biegebalken und der Führungsplatte erstreckt, um eine zu messende Last aufzunehmen, die senkrecht zur Längsrichtung des Balkens angreift, so dass dessen Biegung ein Mass für die Grösse der angreifenden Kraft ist. Die zu messende vertikale Kraft greift dabei vorteilhafterweise an der inneren Erstreckung längs einer Linie an, die senkrecht zur Längsrichtung der Biegebalken verläuft.

   Hierzu kann die Führungsplatte zwei parallele Teile aufweisen, die sich Seite an Seite erstrekken und eine Öffnung frei lassen, durch welche hindurch die Kraft auf der inneren Erstreckung angreifen kann.



   Ferner kann auch der Biegebalken zwei parallele Teile aufweisen, die sich Seite an Seite erstrecken. Die Dehnungsmessstreifen können an beiden dieser seitwärts erstreckenden Balkenteile angebracht werden.



   Der Balken und die Führungsplatte können dabei von ungleichmässiger Steifheit sein. Bei einer anderen Ausführungsform der Kraftmesseinrichtung nach der Erfindung weist ein länglicher Metallblock zwei Querbohrungen auf, die durch einen Schlitz so miteinander verbunden sind, dass ein oberer und ein unterer Balken mit flexiblen Teilen oberhalb und unterhalb der Bohrungen entsteht, ferner dass je ein fester länglicher Teil zwischen den unteren Hälften jeder Bohrung entsteht, wobei diese Bohrungen innerhalb der Enden der Einrichtung so angeordnet sind, dass Endteile entstehen, die die entsprechenden Enden der Balken starr miteinander verbinden, wobei das eine dieser starren Enden als Befestigungsteil zur Abstützung dient, während das andere für die Auslenkungen der Einrichtung unter der Einwirkung einer  an diesem freien Ende angreifen den Kraft frei beweglich ist.



   Die Bohrungen können vorteilhafterweise so angeordnet sein, dass die flexiblen Teile des einen Balkens eine grössere Dicke aufweisen als diejenigen des anderen Balkens, und dass die Dehnungsmessstreifen an einem der dickeren flexiblen Teile angebracht sind.



   Die Längsmittellinie des Schlitzes verläuft dann unterhalb der Achsen der Bohrungen. Die Bohrungen können im wesentlichen symmetrisch zwischen der Oberfläche und der Unterfläche der Einrichtung angeordnet sein, so dass flexible Teile von im wesentlichen gleicher Dicke zu der Oberfläche und zu der Unterfläche jeder Bohrung hin gebildet werden.



   Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.



   Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 eine Seitenansicht der Einrichtung nach Fig. 1,
Fig. 3 eine Draufsicht der Einrichtung nach Fig. 1,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer anderen   Ausführungsform    der Erfindung,
Fig. 5 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 6 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.



   Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Ausführungsform der Erfindung weist einen festen rechteckigen Materialklotz auf, in welchen Öffnungen ausgefräst oder auf andere Weise ausgearbeitet sind, um einen steifen Befestigungsteil 1 zu erhalten, von welchem der verhältnismässig dicke Biegebalken 2 und die verhältnismässig dünne biegsame Führungsplatte 3 auslädt, wobei beide an ihren äusseren beweglichen Enden durch einen verhältnismässig schweren Verbindungsteil 4 verbunden sind. Ein in entgegengesetzter Richtung sich erstreckender Lastaufnahmefortsatz 5 des Balkens lädt von dem beweglichen Verbindungsteil 4 zwischen dem Balken 2 und der biegsamen Platte 3 aus und ist praktisch parallel zu diesem angeordnet. Die Führungsplatte 3 verhält sich wie ein Balken.



   Aus Herstellungsgründen befindet sich die innere Erstreckung 5 in gleichem vertikalem Abstand vom Balken 2 und der Platte 3, und sie ist so ausgebildet, dass sie entweder eine Zug- oder eine Druckkraft 6 aufnehmen kann, die vorzugsweise durch einen auf der Zeichnung in gestrichelten Linien dargestellten Stab übertragen wird, welcher in das vorzugsweise in der Längsachse der Erstreckung eingeschnittene Muttergewinde 8 eingeschraubt sein kann.



   Um dem Stab 7 einen direkten vertikalen Zugang zu der   lastaufnehmenden    Erstreckung 5 zu verschaffen, wurde eine entsprechende Öffnung 9 in der oberen Führungsplatte 3 vorgesehen.   Diese-Offnung    kann, wenn erforderlich, als Langöffnung ausgebildet sein und dabei die Führungsplatte 3 halbieren. Wenn gewünscht, kann auch der relativ schwere Biegebalken 2, welcher im wesentlichen die ganze Last trägt, in zwei Längsteile, ähnlich denen der Führungsplatte 3, geteilt sein. Durch eine grosse Querausdehnung der beiden Hälften der Führungsplatte und des Biegebalkens wird die Querfestigung der Einrichtung beachtenswert verstärkt.



   Elektrische   Widerstandsdehnungsmessstreifen,    vorzugsweise in Form der geklebten elektrischen Widerstandsdrahtstreifen 13 und 14, sind sowohl an der oberen als auch der unteren Fläche des Balkens 2 angebracht, wie Fig. 2 zeigt. Bekanntlich wird die Anderung des elektrischen Widerstandes des Dehnungsmessstreifens in Abhängigkeit von einer gegebenen angreifenden Last mittels irgendeines geeigneten elektrischen Messkreises, z. B. einer Wheatstonschen Brücke, ermittelt. Der Dehnungsmessstreifen hat also, grob ausgedrückt, die Aufgabe, die Ablenkung unter der Einwirkung einer angreifenden Last zu messen und bildet dementsprechend eine Ablenkungsmesseinrichtung.



   Zum Gebrauch wird die Einrichtung an einem geeigneten Fundament 15 durch Bolzen 16 befestigt, die sich durch den Befestigungsteil 1 erstrecken.



  Daher biegt sich beim Angriff einer vertikalen Kraft 6 auf dem nach rückwärts sich erstreckenden Balken   15    der dehnungsempfindliche Balken 2, wodurch eine Dehnung in den Dehnungsmessstreifen 13 und 14 entsteht, während die Führungsplatte 3, die dieselbe Länge wie der Biegebalken 2 hat, sicherstellt, dass die angreifende Kraft jederzeit ihre vertikale Richtung beibehält. Der Biegebalken und die Führungsplatte nehmen unter dem Einfluss der Last die in der Abbildung durch die strichpunktierten Linien 17-17 dargestellte Form an, wobei jedoch die tatsächliche Durchbiegung geringer ist als gezeichnet. Insoweit die Aufgabe der geteilten Führungsplatte 3 darin besteht, die innere Balkenerstreckung 5 vertikal zu führen, kann die Führungsplatte relativ dünn im Vergleich zum dehnungsempfindlichen Biegebalken 2 ausgebildet sein.

   Die Führungsplatte 3 und der Biegebalken 2 können selbstverständlich auch gleich dick sein und beide Dehnungsmessstreifen an solchen Stellen tragen, wo die Ablenkung nicht bedeutend ist. Es ist jedoch durch Gestaltung der Balken in verschiedener Dicke möglich, die Ablenkung der Zelle zu vermindern und dabei den gleichen  Output , das heisst die gleiche elektrische Widerstandsänderung der Dehnungsmessstreifen, zu erhalten. Auf diese Weise wird - was erwünscht ist -- die Eigenfrequenz der Einrichtung erhöht, wodurch es leichter ist, die Einrichtung hermetisch in einer Lastzelle abzuschliessen, was die Anwendung der Zelle insbesondere für die Wägung erleichtert.

   Auf jeden Fall sind beide, der Balkenteil 2 und die Führungsplatte 3, relativ dünn im Vergleich zur starren Basis 1, dem Verbindungsteil 4 und der inneren Erstreckung 5, wodurch die günstigste Wir  kung ; in bezug auf Erzeugung von Dehnungen in dem      Balken 2 in Abhängigkeit von einer geeigneten Last erzielt wird.



   Durch den nicht flexiblen Verbindungsteil 4 wird sichergestellt, dass der Balken 2 und die Führungsplatte die innere Erstreckung 5 jederzeit in der horizontalen Lage halten, so dass die gemessene Kraft jederzeit eine vertikale Richtung einnimmt. Die Ausdrücke  vertikal  und  horizontal  sind hier jedoch nur relativ zu verstehen insoweit, als die Einrichtung in jeder gewünschten Lage benutzt werden kann, ohne dass dadurch die Wirkung oder die Ergebnisse beeinträchtigt werden.



   Andere Vorteile der Zwillingsbalkengestaltung sind die relative Unempfindlichkeit gegen Seitenkräfte oder Momente. Letztere setzen zwar die Teile 2 und 3 unter Zug und Druck, dehnen dabei aber alle Messglieder gleichmässig, so dass die Messbrücke nicht aus dem Gleichgewicht gebracht wird.



   Die Kraftmesseinrichtung 21 nach Fig. 4 bildet einen festen länglichen vorzugsweise rechteckigen Metallblock, in welchem senkrecht zwei Bohrungen 22 und 23 von vorzugsweise gleichem Durchmesser angebracht sind. Ein Längsschlitz 24 ist vorzugsweise eingeschliffen und verbindet die beiden Bohrungen, so dass ein oberer Balken 25 und ein unterer Balken 26 entsteht. Der Schlitz 24 ist vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise längs einer durch die Achsen der Bohrungen 22 und 23 gelegten Ebene gebildet, aber auf jeden Fall ist die Lage des Schlitzes derart, dass sich horizontal erstreckende feste Teile 25' und 26' zwischen den oberen und unteren Hälften der beiden Bohrungen bilden.

   Die Achsen der Bohrungen liegen in einer gemeinsamen Ebene, welche im wesentlichen parallel zu der   Ober- und    Unterfläche der Kraftmesseinrichtung 21 liegen und, wie Fig. 4 zeigt, in einer solchen Weise nach oben um ein bestimmtes Mass verschoben sind, dass relativ dünne flexible Teile 27 und 28 für den oberen Balken 25 und relativ dicke, dehnungsempfindliche Teile 29 und 30 für den Balken 26 entstehen. Die Bohrungen sind gleichfalls so weit von den Enden des Balkens 21 nach innen verschoben, dass ein relativ schwerer Befestigungsteil 31 auf angemessene Weise an einem Konstruktionsteil verankert werden kann, beispielsweise mittels der Schraubenbolzen 32 oder auf andere angemessene Weise, während die anderen Enden der Balken fest miteinander verbunden sind und den kräftigen Verbindungsteil 33 bilden.

   Die Teile 31 und 33 halten die beiden Balken 25 und 26 jederzeit parallel, während die Balken als Folge von angreifenden Kräften beispielsweise an der durch den Pfeil 34 gekennzeichneten Stelle Durchbiegungen ausgesetzt sind.



   Elektrische Widerstandsdehnmessstreifen, vorzugsweise in Form der geklebten Drahtdehnmessstreifen 35, sind an der Bodenoberfläche der Bohrungen 22 und 23 an ihrer tiefsten Stelle angebracht, da diese Stelle wegen der Dicke der flexiblen Teile 29 und 30 eine hohe Dehnungskonzentration aufweist. Wenn erforderlich, können auch Dehnungsmessstreifen 36 an die Bodenoberfläche des Balkens gegenüber der Stelle 29 und 30 geklebt werden, vorzugsweise unmittelbar gegenüber den Dehnungsmessstreifen 35. Unter Last ist die Dehnung, der die Streifen 35 ausgesetzt sind, vorteilhafterweise wesentlich grösser als diejenige des Streifens 36.

   Die Dehnung ist an den Stellen 29 und 30 deshalb konzentriert, weil die Teile 27 und 28 relativ dünn sind, so dass der obere Balken 25 nur als flexible Führungsplatte wirkt, um den schweren Verbindungsteil 33 in einer vertikalen Lage   währertd    seiner Bewegung unter dem Einfluss der Last 34 zu halten. Da der Teil 33 vertikal gehalten wird, können die Balken während der Durchbiegung eine leicht S-förmige Gestalt annehmen und dabei die Durchbiegung der Einrichtung etwas reduzieren, ohne dabei seine Dehnungsempfindlichkeit zu vermindern.



   In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 sind die Bohrungen symmetrisch zur   Ober- und    Unterfläche der Kraftmesseinrichtung gebohrt und bilden dabei obere und untere Dehnungsstellen 38 und 39 von gleicher Dicke. In diesem Fall sind Dehnungsmessstreifen 40 und 41 an der inneren Seite eines oder beider Bohrungen sowohl an den oberen als auch an den unteren Dehnungsmessstellen angebracht. Diese Einrichtung von gleicher Dicke ist besonders nützlich, wo die Umstände eine sehr schmale Messeinrichtung erfordern, welche besonders wirkungsvoll zur Messung extrem kleiner Kräfte mit einem minimalen Ausschlag ist. Wenn gewünscht, können auch Dehnungsmessstreifen an der Pos. 36 entsprechenden Stellen hinzugefügt werden.



   In dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 6 sind verschiedene Merkmale der Ausführungsbeispiele nach den Fig. 1 bis 5 in zweckmässiger Weise kombiniert. Diese mittels der Schrauben 51 am Fundament 55 befestigte Kraftmesseinrichtung weist zwei parallele Schlitze entsprechend den Ausführungsbeispielen nach Fig. 4 und 5 auf, zwischen denen sich eine rückwärtige Erstreckung als Angriffstelle der Kraft 54 entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 erstreckt. Die Bohrungen am Ende der Schlitze in Richtung zum   Befestigungstell    sind miteinander verbunden und bilden so das Ende der rückwärtigen Erstreckung. Die Bohrungen in Richtung des Verbindungsteils 53 weisen eine derartige Verbindung nicht auf.



   An den dünnen Verbindungsteilen 58, 59 sind Dehnungsmessstreifen 60, 61 angebracht.   



  
 



  Force measuring device
The invention relates to a force measuring device consisting of a plurality of bending beams and strain gauges attached to them. Devices of this type are particularly useful when a maximum of measurable elongation with a minimum of deflection is desired. In general, two parallel beams are used which are fixedly connected at their associated ends, one end anchored to an adequate support while the other end is free to move. During the movement, the bars remain parallel because they form a parallelogram and their ends are firmly connected to one another. However, the bars can take on a slightly S-shaped shape.

   The previous devices of this type are not suitable for measuring extremely small loads with a high effective elongation and, moreover, the costs for their manufacture have been too great.



   The invention avoids these disadvantages in that the fastening part, the part on which the force acts, and the beam parts are worked out from a single metal block in such a way that the entire device is practically rigid except for those points where the strain gauges are attached .



   An advantage of the force measuring device according to the invention is its high degree of compactness, insensitivity and stability both in the lateral direction and in the direction of the deflection, without having to sacrifice the favorable sensitivity and accuracy characteristics of a measuring instrument working on the bending beam principle.

   The force measuring device can advantageously be designed in such a way that a stiff fastening part and a stiff connecting part are connected to one another by a preferably thinner guide plate and a preferably thicker bending beam which is essentially parallel to this plate, and that a non-movable inner extension which is rigidly connected to the connecting part extends inward in the direction of the fastening part between the bending beam and the guide plate in order to take up a load to be measured which acts perpendicular to the longitudinal direction of the beam, so that its bending is a measure of the magnitude of the force acting. The vertical force to be measured advantageously acts on the inner extension along a line that runs perpendicular to the longitudinal direction of the bending beam.

   For this purpose, the guide plate can have two parallel parts which extend side by side and leave an opening free through which the force can act on the inner extension.



   Furthermore, the bending beam can also have two parallel parts which extend side by side. The strain gauges can be attached to both of these laterally extending beam parts.



   The beam and the guide plate can be of uneven rigidity. In another embodiment of the force measuring device according to the invention, an elongated metal block has two transverse bores, which are connected to one another by a slot so that an upper and a lower beam with flexible parts above and below the bores are formed, furthermore that each a fixed elongated part between the lower halves of each bore, these bores being arranged within the ends of the device so that end parts are formed which rigidly connect the respective ends of the beams, one of these rigid ends serving as a fastening part for support, while the other for the deflections of the device under the action of an attack on this free end the force is freely movable.



   The bores can advantageously be arranged so that the flexible parts of one beam have a greater thickness than those of the other beam, and that the strain gauges are attached to one of the thicker flexible parts.



   The longitudinal center line of the slot then runs below the axes of the holes. The bores may be arranged substantially symmetrically between the surface and the lower surface of the device so that flexible parts of substantially equal thickness are formed towards the surface and the lower surface of each bore.



   Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the accompanying drawing.



   Show it:
1 shows a perspective illustration of a first embodiment of the invention,
FIG. 2 is a side view of the device according to FIG. 1,
Fig. 3 is a plan view of the device according to Fig. 1,
4 is a perspective view of another embodiment of the invention,
5 is a side view of another embodiment of the invention,
6 is a side view of a further embodiment of the invention.



   The embodiment of the invention shown in Figs. 1 to 3 has a solid rectangular block of material in which openings are milled or otherwise worked out in order to obtain a rigid fastening part 1, from which the relatively thick bending beam 2 and the relatively thin flexible one Guide plate 3 unloads, both of which are connected at their outer movable ends by a relatively heavy connecting part 4. A load-bearing extension 5 of the beam extending in the opposite direction loads from the movable connecting part 4 between the beam 2 and the flexible plate 3 and is arranged practically parallel to this. The guide plate 3 behaves like a beam.



   For manufacturing reasons, the inner extension 5 is at the same vertical distance from the beam 2 and the plate 3, and it is designed so that it can absorb either a tensile or a compressive force 6, which is preferably shown in the drawing in dashed lines Rod is transferred, which can be screwed into the nut thread 8, which is preferably cut in the longitudinal axis of the extension.



   In order to provide the rod 7 with direct vertical access to the load-bearing extension 5, a corresponding opening 9 was provided in the upper guide plate 3. This opening can, if necessary, be designed as a long opening and thereby cut the guide plate 3 in half. If desired, the relatively heavy bending beam 2, which essentially bears the entire load, can also be divided into two longitudinal parts, similar to those of the guide plate 3. A large transverse expansion of the two halves of the guide plate and the bending beam considerably strengthens the transverse strength of the device.



   Electrical resistance strain gauges, preferably in the form of glued electrical resistance wire strips 13 and 14, are attached to both the upper and lower surfaces of the beam 2, as shown in FIG. It is known that the change in the electrical resistance of the strain gauge as a function of a given applied load is determined by means of any suitable electrical measuring circuit, e.g. B. a Wheatstone bridge determined. Roughly speaking, the task of the strain gauge is to measure the deflection under the action of an acting load and accordingly forms a deflection measuring device.



   For use, the device is fastened to a suitable foundation 15 by bolts 16 which extend through the fastening part 1.



  Therefore, when a vertical force 6 is applied to the rearwardly extending beam 15, the stretch-sensitive beam 2 bends, creating a strain in the strain gauges 13 and 14, while the guide plate 3, which has the same length as the bending beam 2, ensures that the attacking force maintains its vertical direction at all times. Under the influence of the load, the bending beam and the guide plate assume the shape shown in the figure by the dash-dotted lines 17-17, but the actual deflection is less than shown. To the extent that the task of the divided guide plate 3 is to guide the inner beam extension 5 vertically, the guide plate can be made relatively thin in comparison to the stretch-sensitive bending beam 2.

   The guide plate 3 and the bending beam 2 can of course also be of the same thickness and carry both strain gauges at those points where the deflection is not significant. However, by designing the bars in different thicknesses, it is possible to reduce the deflection of the cell and thereby obtain the same output, i.e. the same electrical resistance change of the strain gauges. In this way - which is desirable - the natural frequency of the device is increased, which makes it easier to hermetically seal the device in a load cell, which facilitates the use of the cell, in particular for weighing.

   In any case, both the beam part 2 and the guide plate 3 are relatively thin compared to the rigid base 1, the connecting part 4 and the inner extension 5, whereby the most favorable effect we; with respect to generation of strains in the beam 2 depending on a suitable load.



   The non-flexible connecting part 4 ensures that the beam 2 and the guide plate keep the inner extension 5 in the horizontal position at all times, so that the measured force always assumes a vertical direction. However, the terms vertical and horizontal are to be understood here only relative to the extent that the device can be used in any desired position without impairing the effect or the results.



   Other advantages of the twin beam design are the relative insensitivity to lateral forces or moments. The latter put parts 2 and 3 under tension and pressure, but in doing so they stretch all measuring elements equally so that the measuring bridge is not unbalanced.



   The force measuring device 21 according to FIG. 4 forms a solid, elongated, preferably rectangular, metal block in which two bores 22 and 23 of preferably the same diameter are made perpendicularly. A longitudinal slot 24 is preferably ground in and connects the two bores, so that an upper bar 25 and a lower bar 26 are produced. The slot 24 is preferably, but not necessarily, formed along a plane passing through the axes of the bores 22 and 23, but in any case the position of the slot is such that horizontally extending fixed parts 25 'and 26' between the upper and lower Form halves of the two holes.

   The axes of the bores lie in a common plane, which are essentially parallel to the upper and lower surface of the force measuring device 21 and, as FIG. 4 shows, are shifted upward by a certain amount in such a way that relatively thin flexible parts 27 and 28 for the upper beam 25 and relatively thick, stretch-sensitive parts 29 and 30 for the beam 26 arise. The bores are also shifted so far inwardly from the ends of the beam 21 that a relatively heavy fastening part 31 can be anchored in an appropriate manner to a structural part, for example by means of the bolts 32 or in another appropriate manner, while the other ends of the beams are fixed are connected to one another and form the strong connecting part 33.

   The parts 31 and 33 keep the two beams 25 and 26 parallel at all times, while the beams are exposed to deflections as a result of acting forces, for example at the point indicated by the arrow 34.



   Electrical resistance strain gauges, preferably in the form of glued wire strain gauges 35, are attached to the bottom surface of the bores 22 and 23 at their deepest point, since this point has a high concentration of strain due to the thickness of the flexible parts 29 and 30. If necessary, strain gauges 36 can also be glued to the bottom surface of the beam opposite points 29 and 30, preferably directly opposite the strain gauges 35. Under load, the expansion to which the strips 35 are subjected is advantageously significantly greater than that of the strip 36.

   The expansion is concentrated at points 29 and 30 because the parts 27 and 28 are relatively thin, so that the upper beam 25 only acts as a flexible guide plate to keep the heavy connecting part 33 in a vertical position during its movement under the influence of the Load 34 to hold. Since the part 33 is held vertically, the beams can assume a slightly S-shaped shape during the deflection and thereby reduce the deflection of the device somewhat without reducing its sensitivity to stretching.



   In the exemplary embodiment according to FIG. 5, the bores are drilled symmetrically to the upper and lower surface of the force measuring device and thereby form upper and lower expansion points 38 and 39 of the same thickness. In this case, strain gauges 40 and 41 are attached to the inner side of one or both bores at both the upper and lower strain gauges. This equal thickness device is particularly useful where circumstances call for a very narrow gauge which is particularly effective for measuring extremely small forces with minimal deflection. If desired, strain gauges can also be added to the appropriate locations at pos. 36.



   In the exemplary embodiment according to FIG. 6, various features of the exemplary embodiments according to FIGS. 1 to 5 are combined in an expedient manner. This force measuring device, which is fastened to the foundation 55 by means of the screws 51, has two parallel slots corresponding to the exemplary embodiments according to FIGS. 4 and 5, between which a rear extension extends as the point of application of the force 54 according to the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 3. The bores at the end of the slots in the direction of the attachment point are connected to one another and thus form the end of the rear extension. The bores in the direction of the connecting part 53 do not have such a connection.



   Strain gauges 60, 61 are attached to the thin connecting parts 58, 59.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Kraftmesseinrichtung, bestehend aus mehreren Biegebalken und an diesen angebrachten Dehnungsmessstreifen, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsteil, der Teil, an dem die Kraft angreift, sowie die Baikenteile derart aus einem einzigen Metallblock herausgearbeitet sind, dass die ganze Einrichtung bis auf diejenigen Stellen, an denen die Dehnungsmessstreifen angebracht sind, praktisch steif ist. PATENT CLAIM Force measuring device, consisting of several bending beams and strain gauges attached to them, characterized in that the fastening part, the part on which the force acts, and the beam parts are worked out from a single metal block in such a way that the entire device except for those points where the strain gauges are attached is practically stiff. UNTERANSPRÜCHE 1. Kraftmesseinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein steifer Befestigungsteil (1) und ein steifer Verbindungsteil (4) durch eine Führungsplatte (3) und einen zu dieser Platte im wesentlichen parallelen oder angenähert parallelen Biegebalken (2) miteinander verbunden sind, und dass eine nicht bewegliche innere Erstreckung (5), welche starr mit dem Verbindungsteil (4) verbunden ist, sich nach innen in Richtung des Befestigungsteils (1) zwischen dem Biegebalken (2) und der Führungsplatte (3) erstreckt, um eine zu messende Last aufzunehmen, die senkrecht zur Längsrichtung des Balkens (2) angreift, so dass dessen Biegung ein Mass für die Grösse der angreifenden Kraft ist. SUBCLAIMS 1. Force measuring device according to claim, characterized in that a rigid fastening part (1) and a rigid connecting part (4) are connected to one another by a guide plate (3) and a bending beam (2) which is essentially parallel or approximately parallel to this plate, and that a non-movable inner extension (5), which is rigidly connected to the connecting part (4), extends inwardly in the direction of the fastening part (1) between the bending beam (2) and the guide plate (3) to take up a load to be measured which acts perpendicular to the longitudinal direction of the beam (2), so that its curvature is a measure of the magnitude of the applied force. 2. Kraftmesseinrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsplatte (3) zwei parallele Teile aufweist, die sich Seite an Seite erstrecken, und eine Öffnung freilassen, durch welche hindurch die Kraft auf der inneren Erstreckung (5) angreifen kann. 2. Force measuring device according to dependent claim 1, characterized in that the guide plate (3) has two parallel parts which extend side by side, and leave an opening free through which the force on the inner extension (5) can act. 3. Kraftmesseinrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegebalken (2) zwei parallele Teile aufweist, die sich Seite an Seite erstrecken, und dass an beiden dieser seitwärts erstreckenden Balkenteile Dehnungsmessstreifenein- richtungen (13, 14) angebracht sind. 3. Force measuring device according to dependent claim 1, characterized in that the bending beam (2) has two parallel parts, which extend side by side, and that strain gauges (13, 14) are attached to both of these laterally extending beam parts. 4. Kraftmesseinrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Balken (2) und die Führungsplatte (3) von ungleichmässiger Steifheit sind. 4. Force measuring device according to dependent claim 1, characterized in that the bar (2) and the guide plate (3) are of non-uniform rigidity. 5. Kraftmesseinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein länglicher Metallblock zwei Querbohrungen (22, 23) aufweist, die durch einen Schlitz (24) so miteinander verbunden sind, dass ein oberer (25) und ein unterer Balken (26) mit flexiblen Teilen (27, 28, 29, 30) oberhalb und unterhalb der Bohrungen (22, 23) entsteht, ferner dass je ein fester länglicher Teil (25', 26s) zwischen den oberen Hälften jeder Bohrung und zwischen den unteren Hälften jeder Bohrung entsteht, wobei diese Bohrungen (22, 23) innerhalb der Enden der Einrichtung so angeordnet sind, dass Endteile entstehen, die die entsprechenden Enden der Balken (25,26) starr miteinander verbinden, wobei das eine dieser starren Enden als Befestigungsteil (31) zur Abstützung dient, 5. Force measuring device according to claim, characterized in that an elongated metal block has two transverse bores (22, 23) which are connected to one another by a slot (24) so that an upper (25) and a lower bar (26) with flexible parts (27, 28, 29, 30) above and below the bores (22, 23), furthermore that a solid elongated part (25 ', 26s) is created between the upper halves of each bore and between the lower halves of each bore, whereby these bores (22, 23) are arranged within the ends of the device in such a way that end parts are produced which rigidly connect the corresponding ends of the beams (25, 26) to one another, one of these rigid ends serving as a fastening part (31) for support, während das andere für die Auslenkungen der Einrichtung unter der Einwirkung einer an diesem freien Ende angreifenden Kraft frei beweglich ist. while the other is freely movable for the deflections of the device under the action of a force acting on this free end. 6. Kraftmesseinrichtung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine zu messende vertikale Kraft an der Kraftmesseinrichtung (5) längs einer Linie angreift, die senkrecht zur Längsrichtung der Biegebalken verläuft. 6. Force measuring device according to dependent claim 5, characterized in that a vertical force to be measured acts on the force measuring device (5) along a line which is perpendicular to the longitudinal direction of the bending beam. 7. Kraftmesseinrichtung nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (22, 23) so angeordnet sind, dass die flexiblen Teile (29, 30) des einen Balkens (26) eine grössere Dicke aufweisen als die flexiblen Teile (27, 28) des anderen Balkens (25), und dass die Dehnungsmessstreifen an einem der dickeren flexiblen Teile (29, 30) angebracht sind. 7. Force measuring device according to dependent claim 6, characterized in that the bores (22, 23) are arranged so that the flexible parts (29, 30) of the one beam (26) have a greater thickness than the flexible parts (27, 28) of the other beam (25), and that the strain gauges are attached to one of the thicker flexible parts (29, 30). 8. Kraftmesseinrichtung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsmittellinie des Schlitzes (24) unterhalb der Achsen der Bohrungen verläuft. 8. Force measuring device according to dependent claim 5, characterized in that the longitudinal center line of the slot (24) runs below the axes of the bores. 9. Kraftmesseinrichtung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen symmetrisch zwischen der Oberfläche (25) und der Unterfläche (26) der Einrichtung angeordnet sind, so dass flexible Teile (38, 39) von gleicher Dicke zu der Oberfläche und zu der Unterfläche jeder Bohrung hin gebildet werden. 9. Force measuring device according to dependent claim 5, characterized in that the bores are arranged symmetrically between the surface (25) and the lower surface (26) of the device, so that flexible parts (38, 39) of the same thickness to the surface and to the lower surface be formed towards each hole.
CH353555D 1956-04-06 1957-04-01 Force measuring device CH353555A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US353555XA 1956-04-06 1956-04-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH353555A true CH353555A (en) 1961-04-15

Family

ID=21882162

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH353555D CH353555A (en) 1956-04-06 1957-04-01 Force measuring device

Country Status (1)

Country Link
CH (1) CH353555A (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0038589A1 (en) * 1980-04-03 1981-10-28 Bavaria B.V. Device for determining the quantity of the contents of a tank
EP0188997A1 (en) * 1985-01-22 1986-07-30 K-TRON Patent AG Device for measuring masses and forces
FR2581758A1 (en) * 1985-05-07 1986-11-14 Rms Ingenierie Financiere Force sensor for weighing instrument
EP0248965A1 (en) * 1986-06-09 1987-12-16 Esselte Moreau S.A. Force sensor for a weighing instrument
US4718287A (en) * 1985-05-07 1988-01-12 Esselte Moreau Force sensing device for measurement apparatus
US4821583A (en) * 1987-07-14 1989-04-18 E. I. Du Pont De Nemours And Company Tension measuring apparatus
US4912983A (en) * 1989-03-20 1990-04-03 E. I. Du Pont De Nemours And Company Sealed tensiometer
EP0511521A2 (en) * 1991-04-30 1992-11-04 Mettler-Toledo AG Force-measuring transducer
DE4427088A1 (en) * 1994-07-30 1996-02-01 Sartorius Gmbh Top-pan weighing machine
WO2001068027A2 (en) * 2000-03-14 2001-09-20 Orthorehab Inc. Control device for the therapeutic mobilization of joints

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0038589A1 (en) * 1980-04-03 1981-10-28 Bavaria B.V. Device for determining the quantity of the contents of a tank
EP0188997A1 (en) * 1985-01-22 1986-07-30 K-TRON Patent AG Device for measuring masses and forces
US4678050A (en) * 1985-01-22 1987-07-07 K-Tron Patent Ag Mass and force meter
FR2581758A1 (en) * 1985-05-07 1986-11-14 Rms Ingenierie Financiere Force sensor for weighing instrument
US4718287A (en) * 1985-05-07 1988-01-12 Esselte Moreau Force sensing device for measurement apparatus
AU588328B2 (en) * 1985-05-07 1989-09-14 Esselte Moreau Force sensing device for measurement apparatus
EP0248965A1 (en) * 1986-06-09 1987-12-16 Esselte Moreau S.A. Force sensor for a weighing instrument
US4821583A (en) * 1987-07-14 1989-04-18 E. I. Du Pont De Nemours And Company Tension measuring apparatus
US4912983A (en) * 1989-03-20 1990-04-03 E. I. Du Pont De Nemours And Company Sealed tensiometer
EP0388879A2 (en) * 1989-03-20 1990-09-26 E.I. Du Pont De Nemours And Company Sealed tensiometer
EP0388879A3 (en) * 1989-03-20 1992-05-20 E.I. Du Pont De Nemours And Company Sealed tensiometer
EP0511521A2 (en) * 1991-04-30 1992-11-04 Mettler-Toledo AG Force-measuring transducer
EP0511521A3 (en) * 1991-04-30 1993-04-07 Mettler-Toledo Ag Force-measuring transducer
DE4427088A1 (en) * 1994-07-30 1996-02-01 Sartorius Gmbh Top-pan weighing machine
WO2001068027A2 (en) * 2000-03-14 2001-09-20 Orthorehab Inc. Control device for the therapeutic mobilization of joints
WO2001068027A3 (en) * 2000-03-14 2002-08-08 Orthologic Corp Control device for the therapeutic mobilization of joints
US6743187B2 (en) 2000-03-14 2004-06-01 Orthorehab, Inc. Control device for the therapeutic mobilization of joints

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0034656B1 (en) Platform scales and method of producing such platform scales
DE3439325A1 (en) LOAD DETECTOR MECHANISM
DE2556428B2 (en) Weighing device
DE3802153A1 (en) FORCE MEASUREMENT ELEMENT FOR A SCALE
EP0050708B1 (en) Top pan balance
CH353555A (en) Force measuring device
DE2813782A1 (en) LEVER-FREE SCALE SENSOR
DE1447995C3 (en) Electromechanical converter with a piezo resistance element
EP0310758B1 (en) Electromechanical balance
CH375160A (en) Transformation strain gauge transducer
DE3141767A1 (en) POWER CONVERTER
DE3226046C2 (en)
DE3119806C2 (en)
DE1052708B (en) Force measuring device
DE4108555C2 (en) Force measuring device for measuring the tensile force of a web-shaped material guided over a rotatable roller
CH652209A5 (en) POWER METER.
DE10148762A1 (en) Thin-point bending bearing for a force measuring device and device for transmitting force with such a device
DE2129214A1 (en) MEASURING CONVERTER, IN PARTICULAR FOR FORCE MEASUREMENT
DE2946175C2 (en)
DE2714528C2 (en) Spring body with stretch strips for force measurements
EP1194753A1 (en) Force-measuring element for a balance
CH417147A (en) Force transducer
DE2237661A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR MEASURING FORCE
EP0773434B1 (en) Force transducer
DE916123C (en) Flexible storage of instruments