DD238270A1

DD238270A1 - ADJUSTABLE POWER MEASURING DEVICE

Info

Publication number: DD238270A1
Application number: DD27723585A
Authority: DD
Inventors: Ulrich Brink; Johannes Wetzig; Ulrich Biastoch; Frank Voelker; Michael Borisch
Original assignee: Forster Tuchfabriken Veb
Priority date: 1985-06-11
Filing date: 1985-06-11
Publication date: 1986-08-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine verstellbare Kraftmesseinrichtung zum Messen von Kraeften und Momenten mittels Dehnungsmessstreifen, die auf einem Biegekoerper angeordnet sind. Die Erfindung hat das Ziel, eine bekannte Kraftmesseinrichtung eingeschraenkter Einsetzbarkeit so weiterzuentwickeln, dass mit Bauelementen, die standardisierbar und fertigungstechnisch einfach herstellbar sind, einer guten physikalisch-mathematischen Zugaenglichkeit und hohen sicherheitstechnischen Anforderungen genuegen, eine verstellbare Kraftmesseinrichtung gebaut werden kann. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beachtung des Baukastenprinzips eine Kraftmesseinrichtung fuer die Messung sehr unterschiedlicher Kraefte zu schaffen, wobei die Gesichtspunkte des Arbeits- und Gesundheitsschutzes und der geringe Bauaufwand zu beruecksichtigen waren. Das wird nach der Erfindung dadurch erreicht, dass die zwischen den Lastaufnahmeelementen und dem Biegekoerper befindlichen Lastarme verstellbar angeordnet sind. Im Bereich der Lastaufnahmeelemente befindet sich das Sicherungs- und Vorspannungselement.The invention relates to an adjustable force measuring device for measuring forces and moments by means of strain gauges, which are arranged on a bending body. The invention has the goal of further developing a known force measuring device of limited applicability so that an adjustable force measuring device can be built with components that are standardized and easy to manufacture, good physical and mathematical accessibility and high safety requirements sufficient. The invention has for its object, taking into account the modular principle to create a force measuring device for the measurement of very different forces, the aspects of occupational health and safety and low construction costs were taken into account. This is achieved according to the invention in that the load arms located between the load-receiving elements and the bending body are adjustably arranged. In the area of the load-bearing elements is the securing and biasing element.

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine verstellbare Kraftmeßeinrichtung zum Messen von Kräften und Momenten mittels Dehnungsmeßstreifen, die auf einem Biegekörper angeordnet sind.The invention relates to an adjustable force measuring device for measuring forces and moments by means of strain gauges, which are arranged on a bending body.

Durch zwei geeignete Lastaufnahmeelemente ist eine Aufhängung oder Einspannung der verstellbaren Kraftmeßeinrichtung und das Einbringen von Lasten in Form von Kräften und Momenten möglich, so daß die Vorrichtung zum absoluten Messen wie auch als Prüfmittel verwendet werden kann, wobei mit der gleichen Kraftmeßeinrichtung durch Veränderbarkeit dieser unterschiedliche Größen von Kräften und Momenten gemessen werden können.By two suitable load-bearing elements, a suspension or clamping of the adjustable force measuring device and the introduction of loads in the form of forces and moments is possible, so that the device can be used for absolute measurement as well as a test means, with the same force measuring device by variability of these different sizes of forces and moments can be measured.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es sind eine Reihe von technischen Lösungen bekannt, die unter Ausnutzung der Verformung von Werkstoffen mittelsThere are known a number of technical solutions that make use of the deformation of materials by means of

Dehnungsmeßstreifen und geeigneten elektrischen Schaltungen Kräfte und Momente erfassen und auswertbar machen.Strain gauges and suitable electrical circuits detect forces and moments and make them evaluable.

Es sind Kraftmeßdosen bekannt, deren Mangel in der Eignung nur für die Aufnahme von Druckkräften besteht (PS-DL 43886).There are known Kraftmeßdosen whose lack of suitability only for the absorption of compressive forces is (PS-DL 43886).

Andere Vorrichtungen sind durch eine komplizierte Fertigung und schwerer mathematisch-physikalischer Zugänglichkeit der Verformung und Signalauslegung sowie ungenügender Überlastsicherung gekennzeichnet, wie zum Beispiel in DE 3119806 AT; DL 81232; DE 3226046 oder DE AS 1573725 beschrieben.Other devices are characterized by a complicated manufacturing and severe mathematical-physical accessibility of the deformation and signal design and insufficient overload protection, such as in DE 3119806 AT; DL 81232; DE 3226046 or DE AS 1573725.

Eine andere Lastmeßeinrichtung für Hebezeuge verwendet einen c-förmigen Lastaufnehmer, bei dem ein im Kraftfluß desAnother load measuring device for hoists uses a c-shaped load receptor, in which a in the power flow of the

Hebegeschirres auf Biegung belastetes Stegglied angeordnet ist, auf dessen quer zur Biegeebene liegenden SeitenLifting harness is arranged on bending loaded web member, on its transverse to the bending plane sides

Dehnungsmeßstreifen angeordnet sind (DE-OS 3209295 A1).Strain gauges are arranged (DE-OS 3209295 A1).

Diese Vorrichtung beinhaltet keinerlei Überlastsicherung und ist nur für eng begrenzte Meßbereiche auslegbar. Durch dasThis device does not contain any overload protection and can only be designed for narrow measuring ranges. By the

Fehlen der Überlastsicherung ist die Gefährdung von Menschen und Material beim routinemäßigen Einsatz alsThe lack of overload protection is the endangerment of people and material in routine use as

Produktionsmittel im industriellen Transport- oder Umschlagprozeß nicht auszuschließen, so daß arbeitsschutztechnischeMeans of production in the industrial transport or handling process can not be excluded, so that occupational safety

Bedenken gegen den Einsatz bestehen. Weitere Lastmeßeinrichtungen sind in DE 3209295 A1 mit ihren Mängeln undThere are concerns about the use. Further load measuring devices are in DE 3209295 A1 with their shortcomings and

Einsatzgrenzen diskutiert (DE-OS 2430214 und DE-OS 2913409).Application limits discussed (DE-OS 2430214 and DE-OS 2913409).

Außerdem ist festzustellen, daß diese Lastmeßeinrichtung basierend auf ihrer festgelegten geometrischen Ausführungsform nur für ganz bestimmte, insbesondere in einer gemeinsamen Linie liegende Lasteinwirkungsformen anwendbar ist, was die Einsatzmöglichkeiten beträchtlich einschränkt.In addition, it should be noted that this load measuring device is applicable based on their fixed geometric embodiment only for very specific, in particular in a common line load application forms, which limits the application possibilities considerably.

Die bekannten technischen Lösungen sind aufgrund der sicherheitstechnischen Anforderungen nur auf eng begrenzteThe known technical solutions are due to the safety requirements only limited to limited

Meßbereiche auslegbar, wobei die obere Grenze durch die mögliche Überlastung, die untere Grenze durch die Empfindlichkeit des Meßkörpers begrenzt ist, die ihre Ursache in der ungenügenden konstruktiv bedingten Variabilität derMeasuring ranges interpretable, the upper limit is limited by the possible overload, the lower limit of the sensitivity of the measuring body, which is due to the insufficient constructive variability of the

Meßbereichserweiterung haben.Have measuring range extension.

Andere bekannte technische Lösungen sind unmittelbarer Bestandteil des Hebezeuges, wodurch die Einsatzbreite wie auch die Austauschbarkeit erschwert wird. Die Vorrichtungen, die eine hohe Empfindlichkeit der Dehnungsmeßstreifen aufgrund der Nutzung von Biegekräften aufweisen, sind ungenügend gegen Überlastung gesichert oder nehmen eine Beeinflussung desOther known technical solutions are an immediate part of the hoist, whereby the range of use as well as the interchangeability is difficult. The devices which have a high sensitivity of the strain gages due to the use of bending forces are insufficiently secured against overload or take an influence on the

Meßwertes durch Reibungskräfte, wie zum Beispiel Lagerspiel, in Kauf. Bei der ausschließlichen Nutzung von Zugkräften sind aufgrund der physikalischen Grundprinzipien nur geringe Empfindlichkeiten erreichbar. Ein Aufbringen vonMeasured by frictional forces, such as bearing clearance, in purchasing. In the exclusive use of tensile forces due to the basic physical principles only low sensitivities can be achieved. An application of

Vorspannungskräften und die Kopplung mit einem Sicherungselement ist entsprechend den konstruktiv bekannten Lösungen nicht ohne größeren Aufwand realisierbar.Bias forces and the coupling with a fuse element according to the constructionally known solutions can not be realized without much effort.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Die Erfindung hat das Ziel, eine bekannte Kraftmeßeinrichtung eingeschränkter Ersetzbarkeit so weiterzuentwickeln, daß mit Bauelementen, die standardisierbar und/oder fertigungstechnisch einfach herstellbar sind, einer guten physikalischmathematischen Zugänglichkeit und hohen sicherheitstechnischen Anforderungen genügen, eine verstellbare Kraftmeßeinrichtung zu schaffen.The invention has the objective of further developing a known force measuring device of limited substitutability so that with components that can be standardized and / or manufactured easily, good physical and mathematical accessibility and high safety requirements suffice to provide an adjustable force measuring device.

Die Vorrichtung soll zum absoluten Messen von Kräften₍wie auch als Prüfmittel verwendet werden.The device should be used for the absolute measurement of forces ₍ as well as test equipment.

Durch die Einordnung eines geeigneten Sicherungselementes ist ein Schutz der Vorrichtung gegen Überlastung und/oder Zerstörung zu gewährleisten, wobei das Sicherungselement gleichzeitig dazu dienen soll, vorwählbare definierte Kräfte in die Vorrichtung einzubringen, um in dieser Form als Vorspannungselement zu fungieren.By the classification of a suitable securing element, a protection of the device against overloading and / or destruction is to be ensured, wherein the securing element is to serve simultaneously to introduce pre-selectable defined forces in the device to act in this form as a biasing element.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beachtung des Baukastenprinzips eine Kraftmeßeinrichtung für die Messung sehr unterschiedlicher Kräfte zu schaffen, wobei die Gesichtspunkte des Arbeits-und Gesundheitsschutzes und der geringe und einfache Bauaufwand zu berücksichtigen waren.The invention has for its object to provide a force measuring device for measuring very different forces, taking into account the modular principle, the aspects of occupational health and safety and the low and simple construction costs were taken into account.

Die technische Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kraftmeßeinrichtung einen Biegekörper aufweist, der mit Dehnungsmeßstreifen ausgestattet ist, wobei die zwischen dem Biegekörper befindlichen Lastarme verstellbar angeordnet sind. Zwischen den Lastarmen im Bereich der Lastaufnahmeelemente befindet sich das Sicherungs- und Vorspannungselement, wobei das Sicherungs- und Vorspannungselement in der Länge verstellbar sein kann.The technical object is achieved in that the force measuring device has a bending body which is equipped with strain gauges, wherein the load arms located between the bending body are arranged adjustable. Between the load arms in the region of the load-bearing elements is the securing and biasing element, wherein the securing and biasing element can be adjustable in length.

Durch die spezielle konstruktive Gestaltung ist ein Aufbau der Vorrichtung in verschiedenen Anordnungen nach dem Baukastenprinzip möglich.Due to the special design a structure of the device in various arrangements on the modular principle is possible.

Das Einbringen von Vorspannungen kann der Meßbereichserweiterung oder -einschränkung dienen, wie sie beispielsweise zur Nullpunktunterdrückung, für die Tarakompensation beim Wägen von Massen oder als Grenzwert für ein dynamisches Prüfen oder als Sicherungsmittel denkbar ist, bei dem der Meßimpuls erst nach Überschreiten der eingetragenen Vorspannung ausgelöst wird.The introduction of bias voltages can serve the Meßbereichserweiterung or restriction, as it is conceivable, for example, for zero suppression, for tara compensation when weighing masses or as a limit for dynamic testing or as a backup means in which the measuring pulse is triggered only after exceeding the registered bias voltage ,

Bei Belastung der erfindungsgemäßen verstellbaren Kraftmeßeinrichtung werden die Kräfte in die Lastaufnahmeelemente eingebracht, beispielsweise indem die Vorrichtung mit dem oberen Lastaufnahmeelement in den Haken eines Elektroseilzuges oder ein anderes Hebemittel und in das untere Lastaufnahmeelement das Traggeschirr eines Lastaufnahmemittels eingehangen wird. Eine Anwendung der Vorrichtung in der horizontalen Ebene ist ebenso möglich. Durch die einwirkenden Kräfte wird mittels der verstellbaren Lastarme der Biegekörper entsprechend der Krafteinwirkungslinie auf einer Seite gedehnt und auf der anderen Seite gestaucht. Die auf der Innen- und der Außenseite des Biegekörpers aufgebrachten Dehnungsmeßstreifen werden dadurch ebenfalls gedehnt beziehungsweise gestaucht. Sie ermöglichen durch geeignete elektrische Auswertschaltungen die analoge oder digitale Anzeige der einwirkenden Kräfte.When loading the adjustable force measuring device according to the invention, the forces are introduced into the load-receiving elements, for example by the device is mounted with the upper load-receiving element in the hook of an electric cable or other lifting means and in the lower load-receiving element the harness of a lifting device. Application of the device in the horizontal plane is also possible. By the acting forces of the bending body is stretched by means of adjustable load arms according to the force action line on one side and compressed on the other side. The applied on the inside and the outside of the bending body strain gauges are thus also stretched or compressed. They enable the analog or digital display of the acting forces by suitable electrical evaluation circuits.

Das zwischen den Lastarmen im Bereich der Lastaufnahmeelemente befindliche Sicherungs- und Vorspannungselement behindert durch seine Lagerung auf den Lastarmen nicht die Verformung des Biegekörpers, schützt jedoch das System vor Überlastung oder Zerstörung, indem das freie Spiel des Sicherungs-und Vorspannungselementes entsprechend der zulässigen Verformung des Biegekörpers ausgeführt ist. In dieser Form dient es ausschließlich als Sicherungselement.The locking and biasing element located between the load arms in the area of the load-bearing elements does not hinder the deformation of the bending body due to its bearing on the load arms, but protects the system against overloading or destruction by the free play of the securing and biasing element according to the permissible deformation of the bending body is executed. In this form it serves exclusively as a security element.

Wird das freie Spiel der Lastarme im Sicherungselement einseitig eingeschränkt, werden die verstellbaren Lastarme vorgespannt. Durch einen geeigneten Verstellmechanismus, wie Gewindespindel, Zahnstange, Steckverbindungen oder Lochbilder, sind die gewünschten Vorspannungskräfte einstell- und justierbar.If the free play of the load arms in the fuse element is limited on one side, the adjustable load arms are biased. By a suitable adjustment mechanism, such as threaded spindle, rack, connectors or hole patterns, the desired preload forces are adjustable and adjustable.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen verstellbaren Kraftmeßeinrichtung liegt neben der Einsatzerweiterung durch das Sicherungs- und Vorspannungselement in der Verstellbarkeit der Lastarme durch die geeigneten Verstellmechanismen, die ermöglichen, daß entsprechend der Größe der einwirkenden Kräfte die Lastarmlänge veränderbar ist. Durch die Möglichkeit der direkten Veränderung der Empfindlichkeit der Vorrichtung durch die Verstellung der Lastarmlängen bei Gewährleistung gleicher oder veränderter Meßbereiche für andere Kräfte kann die verstellbare Kraftmeßeinrichtung für einen großen Anwendungsbereich genutzt werden, ohne die Sicherheit der Meßeinrichtung zu gefährden.The particular advantage of the adjustable force measuring device according to the invention is in addition to the insert extension by the securing and biasing element in the adjustability of the load arms by the appropriate adjustment mechanisms that allow the Lastarmlänge is variable according to the size of the forces acting. Due to the possibility of directly changing the sensitivity of the device by adjusting the Lastarmlängen while ensuring the same or changed ranges for other forces, the adjustable force measuring can be used for a wide range of applications without jeopardizing the safety of the measuring device.

Genauso besteht die Möglichkeit, für gleichartige Kräfte durch Verstellung der Lastarmlängen eine Empfindlichkeitsänderung der Vorrichtung herbeizuführen.Likewise, it is possible for similar forces by adjusting the Lastarmlängen cause a change in sensitivity of the device.

Desweiteren ist die Parallelschaltung mehrerer gleichartiger Kraftmeßeinrichtungen durch lose oder zwangsweise Verkettung zur Erweiterung des Meßbereiches oder für spezielle Einsatzzwecke möglich.Furthermore, the parallel connection of several similar force measuring devices by loose or forced linking to extend the measuring range or for special applications is possible.

Ausführungsbeispieleembodiments

Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus den folgenden Ausführungsbeispielen hervor, die anhand der Figuren 1 und 2 erläutert werdenFurther features of the invention will become apparent from the following embodiments, which are explained with reference to Figures 1 and 2

Es zeigen: Show it:

Figur 1: einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einseitiger Anordnung von Biegekörper undFigure 1: a cross section through the device according to the invention with one-sided arrangement of the bending body and

Sicherungs- und Vorspannungselement, Figur 2: einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung mit zwei beidseitig des Sicherungselementes angeordneten Biegekörpern.Figure 2 shows a cross section through the device according to the invention with two bending bodies arranged on both sides of the securing element.

Als erstes Ausführungsbeispiel ist in Figur 1 eine bevorzugte Anordnungsmöglichkeit der Bauelemente dargestellt.As a first embodiment, a preferred arrangement possibility of the components is shown in FIG.

Die Lastaufnahmeelemente 1 sind verstellbar auf den Lastarmen 2 angeordnet. Die Sicherung der Lastaufnahmeelemente 1 auf den Lastarmen 2 erfolgt mittels Gewindespindeln und Muttern oder ähnlicher Sicherung. Die Lastarme 2 werden durch den Biegekörper 3 miteinander verbunden, welcher ebenfalls gegen ein Verschieben gesichert ist. Auf dem Biegekörper 3 befinden sich die Dehnungsmeßstreifen 4.The load-bearing elements 1 are adjustably arranged on the load arms 2. The securing of the load-bearing elements 1 on the load arms 2 by means of threaded spindles and nuts or similar fuse. The load arms 2 are interconnected by the bending body 3, which is also secured against displacement. On the bending body 3 are the strain gauges. 4

Zwischen den Lastarmen 2 befindet sich das mit einem gewissen Lagerspiel ausgestattete Sicherung- und Vorspannungselement 5. In dem Fall, wo dieses Sicherungs- und Vorspannungselement als reine Sicherung dient, ist dieses als starres Bauelement ausgeführt, im anderen Falle als Vorspannungselement ist die Länge dieses Elementes verstellbar.In the case where this fuse and biasing element serves as a pure fuse, this is designed as a rigid component, in the other case as a biasing element, the length of this element is located between the load arms 2 equipped with a certain clearance safety and biasing element adjustable.

Ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Figur 2 dargestellt.Another embodiment of the device according to the invention is shown in FIG.

Hierbei sind beidseitig der Lastaufnahmeelemente 1 die Biegekörper 3 auf den Lastarmen 2 angeordnet.Here, the load-bearing elements 1, the bending body 3 are arranged on the load arms 2 on both sides.

Die Anordnung des Sicherungs- und Vorspannungselementes 5 erfolgt nahe der Lastaufnahmeelemente 1.The arrangement of the securing and biasing element 5 is close to the load-receiving elements. 1

Ein besonderer Einsatzfall ergibt sich, wenn die Lastarme 2 biegesteif ausgeführt sind. In diesem Fall werden die Biegekörper ausschließlich auf Zug oder Druck beansprucht.A special case arises when the load arms 2 are designed rigid. In this case, the bending bodies are subjected to tensile or compressive stress only.

Claims

Invention claim:

1. force measuring device with bending body, which is equipped with strain gauges, characterized in that between the load-bearing elements (1) andxiem bending body (3) located load arms (2) are arranged adjustable.

2. Force measuring device according to item 1, characterized in that between the load arms (2) in the region of
Load-bearing elements (1) the securing and biasing element (5) is located.

3. Force measuring device according to item 1 and 2, characterized in that the securing and biasing element (5) is adjustable in length.