Halter für druckmessenden Wandler
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Halter für druckmessende Organe vom Typ eines Mess- wandlers, z. B. in Form eines solchen magnetischen Messkörpers, wie er in der schweizerischen Patentschrift Nr. 237001 beschrieben und dargestellt ist.
Solche Messkörper sind gewöhnlich hoch im Ver hältnis zu den Dimensionen der Druckflächen, und deshalb war es notwendig, einen Halter zu schaffen, der Kräfte aufnehmen kann, die nicht mit der Längs- achse des Messkörpers zusammenfallen, um zu verhindern, dass der Messkörper umkippt oder deformiert wird. Es ist denkbar, dafür Arme zu verwenden, die in ihrem einen Ende gelagert sind, um die Kräfte aufzunehmen, die dem Messkörper nicht in Druckrichtung appliziert werden, aber eine solche Anord- nung wäre mit Lagerspiel oder Lagerreibung behaftet.
Der Messwandler hat ausserdem eine Charakteristik, die ausser bei verhältnismässig kleinen Belastungen, geradlinig ist, und es ist deshalb wünschenswert, dem eigentlichen Messkörper eine gewisse mechanische Vorspannung zu geben, um zu gewährleisten, dass er auf dem linearen Teil der Charakteristik arbeitet.
Die Erfindung bezweckt, einen solchen Halter zu schaffen.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dal3 der Halter aus einem Block besteht, der mit einer innerhalb des Blockes liegenden Ausnehmung versehen ist, in die der Wandler zwischen zwei gegen überliegenden Flächen bei einer gewissen, senkrecht zur letzteren wirkenden Vorspannung eingeschoben ist, und dal3 der Block mit solchen Schlitzen versehen ist, dal3 im Block eine Federung in Druckrichtung erhalten wird.
Zweck dieser Schlitze und dieser Ausnehmung ist, dass bestimmte Teile des Blocks einen relativ kleinen Querschnitt erhalten, damit diese Teile unter äusserer Belastung als Federn wirken, wenn die eine ; Seite der Ausnehmung in Richtung der anderen, gegenüber- liegenden Seite der Ausnehmung gedrückt wird, oder mit anderen Worten, wenn die Seiten der Ausnehmung, gegen die der Messkörper anliegt, in Richtung gegeneinander an letzteren gedrückt werden.
In einem solchen, aus einem Stück ausgeführten Halter gibt es kein Lagerspiel und keine Lagerreibung, und schief einwirkende äussere Druckkräfte können den Halter nicht deformieren. Nur die Kräfte, die in Druckrichtung des Messkörpers wirken, werden registriert.
Die Schlitze können von der Ausnehmung, in welcher der Messkörper angeordnet ist, ausgehen undloder innerhalb des Blocks an anderen geigneten Stellen angebracht sein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Hinweis auf die beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Fig. 1 zeigt einen Typ eines magnetostriktiven Messkörpers, wie er in einem derartigen Halter angeordnet sein kann. Fig. 2 stellt eine Seitenansicht einer beispielsweisen Ausfüh- rungsform eines erfindungsgemässen Halters dar, Fig. 3 eine Vorderansicht eines Schnittes durch den in Fig. 2 gezeigten Halter. Die Fig. 4 bis 10 zeigen alternative Ausführungsformen des erfindungsgemä- ssen Halters. Fig. 11 zeigt einen Halter, der als Seilbalance verwendet wird, und Fig. 12 einen Halter, der in der Hebevorrichtung eines Stapelkrans oder Gabelstaplers einmontiert ist.
In Fig. 1 bezeichnen A einen Messkörper, der aus mehreren Blechen besteht, die z. B. aneinandergeklebt sind, B eine Wechsel-oder Gleichstromquelle, die an eine Erregerspule C angeschlossen ist, und D ein für Impuls-oder Wechselspannung empfindliches Organ, das mit einer Messspule E verbunden ist.
In den Fig. 2 bis 12 bezeichnen 1 einen Block, 2 eine Ausnehmung und 7 ein druckabtastendes Organ oder einen Messkörper, wie er in Fig. 1 gezeigt ist.
In den Fig. 2 und 3 bezeichnet 1 einen Block mit einer fensterartigen Öffnung oder Ausnehmung 2, die durch zwei Schlitze 3 und 4 erweitert ist.
Diesen Schlitzen kann auch eine ganz geringe Tiefe gegeben werden, wenn man der Ausnehmung eine grössere Breite gibt. Eine Ausnehmung mit grösserer Breite ist aber nicht wünschenswert, weil damit die Starrheit des Blocks herabgesetzt wird. Massgebend für den erforderlichen Querschnitt der federnden Teile des Blocks und die Breite der Ausnehmung bzw. die Länge der Schlitze sind selbstverständlich die Anwendung des Halters und die vorgesehene Belastung. Der Block weist zwei ebene Flächen 5 und 6 auf, zwischen welche der Messkörper eingeschoben werden kann, nachdem die Flächen 5, 6 auseinandergezogen worden sind. Die Blockteile 8 und 9 wirken wie Federn und geben einem Druck nach, der rechtwinklig auf die Fläche 10 einwirkt, wobei der Druck auf den Messkörper 7 übergeführt wird.
Da der Halter in der Richtung PT1 und PT2 sehr starr ist, wird nur die Vertikalkomponente PN einer nicht vertikal gegen die Fläche 10 drückenden Kraft P auf den Messkörper übertragen. Die Horizontalkomponenten PT1 und PT2 vermögen den Halter auch nicht zu kippen, wenn dieser an seinem unteren Teil befestigt ist.
In Fig. 4 bezeichnet 11 einen Hebelarm mit einer Bohrung 12, an der die zu messende, in Richtung nach unten wirkend gedachte Kraft angreift. Der Block 1 ist mit einem Schlitz 14 versehen, und das Blockstück 13 dient als Aufhängepunkt für den Hebelarm 11. Das Blockstück 15 führt dem Messkörper 7 die auf die Bohrung 12 wirkende Kraft vervielfacht zu. Der Halter kann z. B. auf einer Grundplatte 16 befestigt sein. Mit diesem Halter können Messkörper des genannten Typs für kleinere Drucke verwendet werden, als dies früher möglich gewesen ist.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform des Halters, mit der unerwünschte Momente beseitigt werden können. Der Angriffspunkt der äusseren Kraft P wird in den Block hinein verschoben, indem eine kraftübertragende Kugel 17 in einer konischen Versenkung 18 des Blockes 1 angeordnet ist. Die an der Innenfläche der Versenkung 18 liegende Berührungs- kreislinie der Kugel wird vorzugsweise in den neutralen Schnitt der federnden Blockteile 8, 9 verlegt.
Fig. 6 zeigt einen Block 1, der oberhalb der Ausnehmungen 2, 3 und 4 und des Messkörpers 7 mit zwei innerhalb des Blockes liegenden Schlitzen 19 und 20 versehen ist, die zu beiden Seiten der Achse des Messkörpers 7 symmetrisch angeordnet sind. Indem man die federnden Blockteile auf diese Art aufteilt, werden vier federnde Teile 8, 9, 21 und 22 erhalten. Man kann natürlich auch mehr als zwei Schlitze anwenden, gleichzeitig damit, dass man die Starre der Konstruktion in der Hauptrichtung der Kraft beibehält, wobei man eventuell die Dicke der einzelnen federnden Teile vermindern muss. Bei gleicher Breite erhält man eine grössere Steifheit gegen über Kräften in der Längsrichtung, die z. B. in einer in einem Loch 23 im Block gelagerten Achse angreifen.
Gleichzeitig ist bei diesem Haltertyp eine bedeutend grössere Steifheit gegenüber Drehmomenten vorhanden, die in der Axialebene der Achse wirken, verglichen mit der Steifheit eines Halters gemäss Fig. 2 und 5. Der Block nach Fig. 6 wird beispielsweise in Umlenkrollen (Seilführungsrollen) für Hebezeuge, Tragrädern für Laufkatzen usw. verwendet.
Fig. 7 zeigt einen Block 1 zum Herabsetzen der auf den Messkörper 7 wirkenden äusseren Kraft P.
Der Block ist oberhalb der Ausnehmung 2 gut über die halbe Breite des Blocks nach oben verlängert, wobei die auf diese Weise erhaltene Verlängerung 24 mit mindestens einem Schlitz 25 versehen ist, so dass ein federnder Blockteil 8 im Dbergang zur Verlängerung erhalten wird. Das Blockstück 26 wirkt dann wie ein Aufhängepunkt für die Verlängerung 24. Die Ïu¯ere Kraft P wird proportional dem Faktor l1/@@@ herabgesetzt, worin 1. der Abstand der Vertikalachse des Blockstückes 26 von der Kraft P und 12 der Abstand der Vertikalachse des Organs 7 von der Kraft P ist.
Fig. 8 zeigt einen Block 1 mit einer Ausnehmung 2, bei der die Schlitze 27 und 28 innerhalb des Blocks von den diagonal gegenüberliegenden Ecken der Ausnehmung 2, in der der Messkörper 7 angeordnet ist, ausgehen. Die Schlitze erstrecken sich erst in Richtung nach aussen gegen zwei gegenüberliegende Aussenseiten 29 und 30 des Blocks 1 und danach parallel zueinander und in der gleichen, in einer zu der Druckrichtung der äusseren Kraft P senkrechten Richtung. Die Form der Schlitze als solche kann variieren, aber wesentlich ist, dass an den beiden entgegengesetzten Aussenseiten des Blocks 1 federnde Teile 31 und 32 bestehen bleiben, und dass der oder die Blockteile, auf denen der Messkörper 7 ruht, so starr sind, dass in diesen Teilen keine Biegung nach unten entsteht.
Im Prinzip wirkt der Halter in der Weise, dal3 auf den Messkörper 7 die mit der Längsachse dieses Organs parallele Komponente der Kraft P wirkt, unabhängig davon, wie gross ihr Abstand von der Längsachse des Organs 7 ist. Das entsprechende Moment wird von Zugbzw. Druckkräften Q in den federnden Blockteilen 31 und 32 aufgenommen, wo Q =ist, wenn a a der Abstand zwischen den Achsen der federnden Teile ist.
Fig. 9 zeigt einen Block 1, bei dem die Breite des Blocks senkrecht zur Druckrichtung P im wesentlichen dadurch reduziert ist, dass die Schlitze 33 und 34 in entgegengesetzten Richtungen verlau fen. Es muss hier, wie auch beim Block in Fig. 8, beachtet werden, dass die Blockteile, zwischen deren Flächen der Messkörper 7 placiert wird, eine erforderliche Starre erhalten.
Fig. 10 zeigt einen Block 1 mit ungefähr derselben Schlitzform wie Fig. 9, und zwei gegenüber- liegende Seiten des Blocks sind mit Verlängerungen 35 und 36 versehen, in denen die wirkenden Kräfte P in entgegengesetzten Richtungen längs einer Achse angreifen, die mit der Achse des Messkörpers 7 zu sammenfällt. Durch diese Konstruktion kann eine Zugkraft in eine auf dasselbe Organ ausgeübte Druckkraft verwandelt werden.
Fig. 11 zeigt einen Blocktyp nach Fig. 8, der zum Wägen bei einer Seilbalance für Laufkräne oder dergleichen verwendet werden kann, wo der Block 1 mit einer Bohrung 37 zwischen den horizontal liegenden Schlitzteilen versehen ist, und mit Hilfe dieser Bohrung kann der Block schwenkbar auf einer Achse in einer Rahmenkonstruktion 38 gelagert sein. Die Seilaufhängeanordnungen 39 und 40 sind an jedem Ende des Blocks ausserhalb des Ausnehmungs-und Schlitzgebietes placier.
Fig. 12 zeigt einen Blocktyp ungefähr wie in Fig. 9, der zum Wiegen von Lasten auf einer Gabel oder dergleichen in Stapelkränen, Gabelstaplern oder dergleichen verwendet werden kann. Vorzugsweise sind zwei Blöcke 1 zwischen dem Wagen, der die Vertikalbewegung der Gabel in dem Führungslei- stensystem 41 steuert und der Gabel 42 selbst befestigt. Die Zug-bzw. Druckkraft in den federnden Teilen der Blöcke beträgt Q = p 1'wobei 1 der Abstand der Kraft P von der Vertikalachse des Organs 7 und a der Abstand zwischen den Achsen der federnden Teile ist.
Die auf den Messkörper wirkende Kraft wird von der Lagerreibung der Räder des Wagens (einer Reibung im Rad) bzw. zwischen den Rädern und den Führungsleisten nicht beein flusst. Wenn der Wagen auf schwenkbaren Füh- rungsleisten in einem Gabelstapler angeordnet ist, hängt die Kraft auf den Messkörper 7 davon ab, in welchem Winkel die Führungsleisten sich im Ver hältnis zur Vertikalebene neigen, weshalb das Wiegen immer in einer bestimmten Lage vorgenommen werden muss.
Aus dem Vorstehenden geht hervor, dass der Halter in der Gestalt eines nach der Beschreibung ausgebildeten Blocks für einen darin einzubauenden messenden Wandler ein an und für sich robustes Maschinenbauelement ist, das in Anlagen, z. B. För- deranlagen, Stapelkränen, Gabelstaplern, mit denen auch ein Druck gemessen werden soll, als eigentlicher Bestandteil der Anlage gelten kann und nicht als ein gesonderter Teil hinzukommen muss, der das Gewicht der Anlage und den Platzbedarf vergrössert.
Holder for pressure measuring transducer
The present invention relates to a holder for pressure-measuring organs of the type of a measuring transducer, e.g. B. in the form of such a magnetic measuring body, as described and shown in Swiss Patent No. 237001.
Such measuring prisms are usually large in relation to the dimensions of the pressure surfaces, and therefore it was necessary to create a holder that can absorb forces that do not coincide with the longitudinal axis of the measuring prism in order to prevent the measuring prism from tipping over or is deformed. It is conceivable to use arms for this which are supported at one end in order to absorb the forces that are not applied to the measuring body in the direction of pressure, but such an arrangement would be subject to bearing play or bearing friction.
The transducer also has a characteristic which, except for relatively small loads, is straight, and it is therefore desirable to give the actual measuring body a certain mechanical preload in order to ensure that it works on the linear part of the characteristic.
The aim of the invention is to create such a holder.
The invention is characterized in that the holder consists of a block which is provided with a recess located within the block into which the transducer is inserted between two opposing surfaces with a certain prestress acting perpendicular to the latter, and that the block is provided with such slots that a spring in the pressure direction is obtained in the block.
The purpose of these slots and this recess is that certain parts of the block are given a relatively small cross-section so that these parts act as springs under external load when one; Side of the recess is pressed in the direction of the other, opposite side of the recess, or in other words, when the sides of the recess against which the measuring body rests, are pressed towards one another on the latter.
In such a holder made from one piece, there is no bearing play and no bearing friction, and external pressure forces acting at an angle cannot deform the holder. Only the forces that act in the pressure direction of the measuring body are registered.
The slots can start from the recess in which the measuring body is arranged and / or be attached at other suitable locations within the block.
Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the accompanying schematic drawings. Fig. 1 shows one type of magnetostrictive measuring body as it can be arranged in such a holder. FIG. 2 shows a side view of an exemplary embodiment of a holder according to the invention, FIG. 3 shows a front view of a section through the holder shown in FIG. FIGS. 4 to 10 show alternative embodiments of the holder according to the invention. FIG. 11 shows a holder which is used as a rope balance, and FIG. 12 shows a holder which is installed in the lifting device of a stacking crane or forklift truck.
In Fig. 1, A denotes a measuring body which consists of several metal sheets which, for. B. are glued together, B an alternating or direct current source which is connected to an excitation coil C, and D an organ which is sensitive to pulse or alternating voltage and which is connected to a measuring coil E.
In FIGS. 2 to 12, 1 designates a block, 2 a recess and 7 a pressure-sensing element or a measuring body as shown in FIG.
In FIGS. 2 and 3, 1 denotes a block with a window-like opening or recess 2 which is widened by two slots 3 and 4.
These slots can also be given a very shallow depth if the recess is given a greater width. However, a recess with a greater width is not desirable because it reduces the rigidity of the block. The application of the holder and the intended load are of course decisive for the required cross-section of the resilient parts of the block and the width of the recess or the length of the slots. The block has two flat surfaces 5 and 6 between which the measuring body can be inserted after the surfaces 5, 6 have been pulled apart. The block parts 8 and 9 act like springs and give way to a pressure which acts at right angles on the surface 10, the pressure being transferred to the measuring body 7.
Since the holder is very rigid in the direction PT1 and PT2, only the vertical component PN of a force P which does not press vertically against the surface 10 is transmitted to the measuring body. The horizontal components PT1 and PT2 are also unable to tilt the holder when it is attached to its lower part.
In FIG. 4, 11 denotes a lever arm with a bore 12 on which the force to be measured, intended to act in the downward direction, acts. The block 1 is provided with a slot 14, and the block piece 13 serves as a suspension point for the lever arm 11. The block piece 15 leads the measuring body 7 to the force acting on the bore 12 in a multiplied manner. The holder can e.g. B. be attached to a base plate 16. With this holder, measuring bodies of the type mentioned can be used for smaller prints than was previously possible.
Fig. 5 shows an embodiment of the holder with which undesired moments can be eliminated. The point of application of the external force P is shifted into the block in that a force-transmitting ball 17 is arranged in a conical recess 18 of the block 1. The circle of contact of the ball lying on the inner surface of the countersink 18 is preferably moved into the neutral section of the resilient block parts 8, 9.
6 shows a block 1 which is provided above the recesses 2, 3 and 4 and the measuring body 7 with two slots 19 and 20 located within the block, which are arranged symmetrically on both sides of the axis of the measuring body 7. By dividing the resilient block parts in this way, four resilient parts 8, 9, 21 and 22 are obtained. Of course, it is also possible to use more than two slots at the same time so that the rigidity of the construction in the main direction of force is maintained, and it may be necessary to reduce the thickness of the individual resilient parts. With the same width one obtains a greater rigidity against forces in the longitudinal direction, which z. B. attack in an axis mounted in a hole 23 in the block.
At the same time, this type of holder has a significantly greater stiffness with respect to torques that act in the axial plane of the axis, compared to the stiffness of a holder according to FIGS. 2 and 5. The block according to FIG. Carrying wheels used for trolleys etc.
7 shows a block 1 for reducing the external force P acting on the measuring body 7.
The block is extended above the recess 2 well over half the width of the block, the extension 24 obtained in this way being provided with at least one slot 25 so that a resilient block part 8 is obtained in the transition to the extension. The block piece 26 then acts as a suspension point for the extension 24. The outer force P is reduced proportionally to the factor l1 / @@@, where 1. the distance between the vertical axis of the block piece 26 and the force P and 12 the distance from the vertical axis of the organ 7 is of the force P.
FIG. 8 shows a block 1 with a recess 2, in which the slots 27 and 28 within the block extend from the diagonally opposite corners of the recess 2 in which the measuring body 7 is arranged. The slots extend first in the outward direction against two opposite outer sides 29 and 30 of the block 1 and then parallel to one another and in the same direction, perpendicular to the direction of pressure of the external force P. The shape of the slots as such can vary, but it is essential that resilient parts 31 and 32 remain on the two opposite outer sides of the block 1, and that the block part or parts on which the measuring body 7 rests are so rigid that in these parts do not bend downwards.
In principle, the holder acts in such a way that the component of the force P, which is parallel to the longitudinal axis of this organ, acts on the measuring body 7, regardless of how large its distance from the longitudinal axis of the organ 7 is. The corresponding moment is provided by Zugbzw. Compressive forces Q absorbed in the resilient block parts 31 and 32, where Q = when a a is the distance between the axes of the resilient parts.
Fig. 9 shows a block 1, in which the width of the block perpendicular to the printing direction P is substantially reduced in that the slots 33 and 34 run in opposite directions. Here, as with the block in FIG. 8, it must be ensured that the block parts, between the surfaces of which the measuring body 7 is placed, are given the required rigidity.
FIG. 10 shows a block 1 with approximately the same slot shape as FIG. 9, and two opposite sides of the block are provided with extensions 35 and 36 in which the acting forces P act in opposite directions along an axis coinciding with the axis of the measuring body 7 coincides. This construction allows a tensile force to be converted into a compressive force exerted on the same organ.
Fig. 11 shows a block type according to Fig. 8, which can be used for weighing in a rope balance for overhead cranes or the like, where the block 1 is provided with a hole 37 between the horizontally lying slot parts, and by means of this hole the block can be pivoted be mounted on an axis in a frame structure 38. The rope suspension assemblies 39 and 40 are placed at each end of the block outside of the recess and slot area.
Fig. 12 shows a type of block similar to that of Fig. 9 which can be used for weighing loads on a fork or the like in stacking cranes, forklifts or the like. Two blocks 1 are preferably attached between the carriage, which controls the vertical movement of the fork in the guide rail system 41, and the fork 42 itself. The train or. The compressive force in the resilient parts of the blocks is Q = p 1 ', where 1 is the distance of the force P from the vertical axis of the organ 7 and a is the distance between the axes of the resilient parts.
The force acting on the measuring body is not influenced by the bearing friction of the wheels of the carriage (friction in the wheel) or between the wheels and the guide rails. If the carriage is arranged on pivoting guide rails in a forklift truck, the force on the measuring body 7 depends on the angle at which the guide rails incline in relation to the vertical plane, which is why weighing must always be carried out in a certain position.
It can be seen from the above that the holder in the form of a block designed according to the description for a measuring transducer to be built into it is a machine component that is robust in and of itself and that is used in systems, e.g. B. conveyor systems, stacking cranes, forklifts, with which a pressure is also to be measured, can be regarded as an actual component of the system and need not be added as a separate part that increases the weight of the system and the space required.