DD280820A1 - SELECTIVE FORCE MEASURING DEVICE - Google Patents

SELECTIVE FORCE MEASURING DEVICE Download PDF

Info

Publication number
DD280820A1
DD280820A1 DD27079184A DD27079184A DD280820A1 DD 280820 A1 DD280820 A1 DD 280820A1 DD 27079184 A DD27079184 A DD 27079184A DD 27079184 A DD27079184 A DD 27079184A DD 280820 A1 DD280820 A1 DD 280820A1
Authority
DD
German Democratic Republic
Prior art keywords
force
strain gauges
measuring
measuring device
double bending
Prior art date
Application number
DD27079184A
Other languages
German (de)
Inventor
Christof Kreuziger
Original Assignee
Forsch U Entwicklungs Stelle F
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 Forsch U Entwicklungs Stelle F filed Critical Forsch U Entwicklungs Stelle F
Priority to DD27079184A priority Critical patent/DD280820A1/en
Publication of DD280820A1 publication Critical patent/DD280820A1/en

Links

Landscapes

  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftmesseinrichtung fuer Kraefte, deren Wirkungsrichtung variabel ist und deren Komponente in einer definierten Richtung zu bestimmen ist. Ziel der Erfindung ist es, mit geringem technischen Aufwand die Messgenauigkeit derartiger Kraftmesseinrichtungen zu erhoehen. Erfindungsgemaess besteht das Messglied aus zwei Doppelbiegebalken, die miteinander durch eine der Krafteinleitung dienende Achse verbunden sind, wobei die Achse in der Symmetrieebene durch die Dehnungsmessstreifen tragenden aktiven Verformungskoerper der Doppelbiegebalken liegt und in einer Messschaltung die Summe der an den von den Dehnungsmessstreifen gebildeten Wheatstonschen Widerstandsbruecken entstehenden elektrischen Spannungshuebe erfasst wird. Fig. 2The invention relates to a force measuring device for forces whose direction of action is variable and whose component is to be determined in a defined direction. The aim of the invention is to increase the measurement accuracy of such force measuring devices with little technical effort. According to the invention, the measuring element consists of two double bending beams, which are connected to each other by an axis of force introduction axis, wherein the axis lies in the plane of symmetry by the strain gauge carrying active deformation of the double bending beam and in a measuring circuit, the sum of the Wheatstone resistance bridges formed by the strain gauges electrical Spannungshuebe is detected. Fig. 2

Description

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kraft so in das mit Dehnungsmeßstreifen bestückte Meßglied einzuleiten, daß die Wirkung der Querkräfte kompensierbar ist und daß nur die Kraftkomponente in der gewünschten Richtung das Meßsignal bestimmt.The invention has for its object to initiate the force in the equipped with strain gauges Meßglied that the effect of the shear forces can be compensated and that only the force component in the desired direction determines the measurement signal.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß das Meßglied aus zwei Doppelbiegobalken besteht, die miteinander durch eine der Krafteinleitung dienende Achse derart verbunden sind, daß die Achse in der Symmetrieebene der die Dehnungsmeßstreifen tragenden aktiven Verformungskörper der Doppelbiegebalken liegt und daß in einer Moßschaltung die Summe der an den von den Dehnungsmeßstreifen gebildeten Wheatstonschen Widerstandsbrücken entstehenden elektrischen Spannungshübe erfaßt wird. Hierbei ist die Summe dieser Spannungshübe proportional der Kraftkompcnente des umlaufenden Kraftvektors bezüglich der empfindlichen Achse.According to the invention this is achieved in that the measuring element consists of two double bending bars, which are connected to each other by an axis of force serving axis such that the axis lies in the plane of symmetry of the strain gauges carrying active deformation body of the double bending beam and that in a Moßschaltung the sum of the electrical voltage strokes generated by the strain gauges Wheatstone resistance bridges is detected. Here, the sum of these voltage strokes is proportional to the force component of the rotating force vector with respect to the sensitive axis.

Ausführungsbeispielembodiment

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraftmeßeinrichtung an einer Einrichtung zur Ermittlung der vortriebswirksamen Komponente der Dollenkraft von Rennruderbooten dargestellt. Es zeigen:In the drawing, an embodiment of the force measuring device according to the invention is shown on a device for determining the propulsive component of the dollar force of racing rowing boats. Show it:

Fig. 1: eine Draufsicht auf dia KraftmeßeinrichtungFig. 1: a plan view of dia force measuring device

Fig. 2: eine Seitenansicht der KraftmeßeinrichtungFig. 2: a side view of the force measuring device

Fig.3: eine Dolle mit Kraftmeßeinrichtung3: a Dolle with force measuring device

Fig.4: eine Draufsicht auf die Dolle mit Kraftmeßeinrichtung4 shows a plan view of the Dolle with force measuring device

Die Kraftmeßeinrichtung besteht aus dem Meßglied 1, das zwei Doppelbiegebalken 2 enthält. Die Doppelbiegebalken 2 bestehen bekanntermaßen aus aktivem Verforrnungskörper 3 und passivem Vorformungskörper 4. Der aktive Verfr rmungskörper 3 ist symmetrisch mit Dehnungsmeßstreifen 5 beklebt. Beide Doppelbiegebalken 2 sind miteinander durch eine Achse 6 zur Krafteinleitung verbunden, wobei die Längsachse der verbindenden Achse 6 in der Symmetrieebene des die Dehnungsmeßstreifen 5 tragenden aktiven Verformungskörpers 3 angeordnet ist.The force measuring device consists of the measuring element 1, which contains two double bending beam 2. The double bending beam 2 are known to consist of active Verforrnungskörper 3 and passive Vorformungskörper 4. The active Verfr rmungskörper 3 is symmetrically glued with strain gauges 5. Both double bending beams 2 are connected to each other by an axis 6 for introducing force, wherein the longitudinal axis of the connecting axis 6 in the plane of symmetry of the strain gauges 5 supporting active deformation body 3 is arranged.

In einer nicht dargestellten Meßschaitung werden die Summen der an den von den Dehnungsmeßstreifen 5 gebildeten Wheatstonschen Widersiandsbrückan entstehenden elektrischen Spannungshübe orfaßt und ausgewertet. Hierbei ist die Summe dieser Spannungshübe proportional der Kraftkomponente des umlaufenden Kraftvektors bezüglich der empfindlichen Achse 7 der Kraftmeßeinrichtung.In a Meßschaitung, not shown, the sums of the voltage generated by the strain gauges 5 Wheatstone's Wideriandsbrückan resulting electrical voltage strokes orgest and evaluated. Here, the sum of these voltage strokes is proportional to the force component of the revolving force vector with respect to the sensitive axis 7 of the force measuring device.

Bei Anwendung der Kraftmeßeinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel an einem Rennruderboot sind die Dollen 8 an Auslegern 9 am Boot gehalten, wobei zwischen Dolle 8 und Ausleger 9 die Kraftmeßeinrichtung angeordnet ist. Hierbei ist die Dollenachse als kraftaufnehmende Achse 6 der Kraftmeßeinrichtung ausgebildet. Jede ander Dolle angreifende Kraft wird über diese Achse 6 aufgenommen, die Komponente entlang ihrer empfindlichen Achse 7 in eine kraftproportionale Verformung der Doppelbiegebalken 2 mit den Dehnungsmeßstreifen 5 und mittels dor nicht dargestellten Meßschaltung in einen entsprechenden elektrischen Spannungshub umgewandelt. Auf diese Weise ist die Bestimmung der Vortriebskomponente der Dollenkraft in Fahrtrichtung mit hoher Genauigkeit möglich.When using the force measuring device according to the embodiment of a racing rowing boat the sheaves 8 are held on jibs 9 on the boat, between Dolle 8 and boom 9, the force measuring device is arranged. Here, the Dollenachse is designed as a force-absorbing axis 6 of the force measuring device. Each Dolle attacking force is absorbed via this axis 6, the component along its sensitive axis 7 in a force-proportional deformation of the double bending beam 2 with the strain gauges 5 and converted by means not shown measuring circuit in a corresponding electrical voltage swing. In this way, the determination of the propulsion component of the dollar force in the direction of travel with high accuracy is possible.

Die Anwendung der Erfindung ist jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr ist der Einsatz der erfindungsgemäßen Kraftmeßeinrichtung überall dort möglich, wo in ihrer Wirkungsrichtung variabel angreifende Kräfte in einer definierten Richtung zu bestimmen sind.However, the application of the invention is not limited to the embodiment. Rather, the use of the force measuring device according to the invention is everywhere possible where in its direction of action variably attacking forces are to be determined in a defined direction.

Claims (2)

Selektive Kraftmeßeinrichtung für Kräfte, deren Wirkungsrichtung variabel ist und deren Komponente in einer definierten Richtung zu bestimmen ist, mit einem Meßglied, das mit Dehnungsmeßstreifen ausgerüstete Doppelbiegebalken aufweist und einer Meßschaltung zur Auswertung der Widerstar Wanderung der Dehnungsmeßstreifen, gekennzeichnet dadurch, daß das Meßglied (1) aus zwei Doppelbiegebalken (2) besteht, die miteinander durch eine der Krafteinleitung dienende Achse (6) verbunden sind, wobei die Achse (6) in der Symmetrieebene der die Dehnungsmeßstreifen (5) tragenden aktiven Verformungsi:örper (3) der Doppelbiegebalken (2) liegt und in der Meßschaltung die Summe der an den von den Dehnungsmeßstreifen (5) gebildeten Wheatstonschen Widerstandsbrücken entstehenden elektrischen Spannungshübe erfaßt wird.Selective force measuring device for forces whose direction of action is variable and whose component is to be determined in a defined direction, with a measuring element having strain gauges equipped with double bending beam and a measuring circuit for evaluating the resistance of the strain gauges, characterized in that the measuring element (1) consists of two double bending beams (2) which are connected to each other by an axis (6) serving to introduce the force, the axis (6) being in the plane of symmetry of the strain gauges (5) bearing active deformation elements (3) of the double bending beams (2) is located and in the measuring circuit, the sum of the at the of the strain gauges (5) formed Wheatstone resistance bridges resulting electrical voltage swings is detected. HierzuFor this 2 Seiten Zeichnungen2 pages drawings Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftmeßeinrichtung für Kräfte, deren Wirkungsrichtung variabel ist und deren Komponente in einer definierten Richtung zu bestimmen ist. Zweckmäßiges Anwendungsgebiet ist die stn'ische und dynamiscne selektive Kraftmessung in einer Ebene umlaufender Kräfte, deren Wirkungsrichtung nicht bekannt ist. So ist es beispielsweise erforderlich, die vortriebswirksame Komponente der Dollenkraft von Rennruderbooten zu ermitteln.The invention relates to a force measuring device for forces whose direction of action is variable and whose component is to be determined in a defined direction. Appropriate application is the Stn'ische and dynamiscne selective force measurement in a plane of rotating forces whose direction of effect is not known. So it is necessary, for example, to determine the propulsive component of the Dollenkraft of racing rowboats. Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions Es sind Kraftmeßeinrichtungen für Kräfte bekannt, deren Wirkungsrichtung mit der empfindlichen Achse dieser Kraftmeßeinrichtungen übereinstimmen (Erler, W., Walther, L. Elektrisches Messen nichtelektrischer Größen mit Halbleiterwiderständen, Verlag Technik Berlin 1971; DE-AS 1 573725). Derartige Kraftmeßeinrichtungen weisen einen Doppelbiegebalken als Verformungskörper auf, der mit Dehnungsmeßstreifen versehen ist, deren Widerstandsänderung elektrisch ausgewertet wird. Die Einleitung der Kraft in den Doppelbiegebalken erfolgt über einen Stößel, der außerhalb der Symmntrieebono des Doppelbiegebalkens liegt.There are known force measuring devices for forces whose direction of action coincide with the sensitive axis of these force measuring devices (Erler, W., Walther, L. Electrical measurement of non-electrical quantities with semiconductor resistors, Verlag Technik Berlin 1971, DE-AS 1 573725). Such force measuring devices have a double bending beam as a deformation body, which is provided with strain gauges whose resistance change is evaluated electrically. The introduction of the force in the double bending beam via a plunger, which lies outside the Symmntrieebono of the double bending beam. Bei derartig ausgebildeten Kraftmeßeinrichtungen sind Winkelabweichungen zwischen Kraftwirkungsrichtung und Richtung der empfindlichen Achse bis zu 10° in Abhängigkeit von der anzustrebenden Genauigkeit zulässig, darüber hinausgehende Abweichungen führen jedoch wegen des wachsenden Querkraftanteils der zu messenden Kraft zu großen Meßfehlern. Aus diesem Grund sind derartige Kraftmeßeinrichtungen nicht geeignet, in ihrer Wirkungsrichtung variable Kräfte zu messen. Weiterhin sind Kraftmeßeinrichtungen bekannt, die zur getrennten Erfassung der Komponenten beliebig gerichteter Kräfte und/oder Momente dienen (DE-A 5 2122924). Diese Kraftmeßeinrichtung weist einen linear elastischen zylindrischen Körper auf, auf den in willkürlicher Anordnung mindestens drei Dehnungsmeßstreifen aufgebracht sind. Die Einleitung der Kraft erfolgt über einen Stößel, der den zylindrischen Körper von außen beaufschlagt. Die Auswertung der von den Dehnungsmeßstreifen gewonnenen Meßsignale erfolgt über eine aufwendige Verknüpfungsschaltung, die es ermöglicht, die über eine Eichmatrix abgeleiteten Meßsignale als Komponenten der eingeleiteten Kraft einzeln darzustellen. Schließlich ist eine Meßeinrichtung zur dreidimensionalen Kraftmessung mittels Dehnungsmeßstreifen bekannt geworden (DE-OS 3226386). Hierbei ist eine kraftaufnehmende Platte vorgesehen, die mit einem Meßrahmen über eine Vielzahl paarig angeordneter Stege verbunden ist. Sämtliche Stege tragen Dehnungsmeßstreifen und dienen zur Erfassung der Kraftkomponenten in der X- und Y-Ebene. Zur Einleitung der zu messenden Kraft auf die kroftaufnehmende Platte dient ein Balken, der ebenfalls mit vier Dehnungsmeßstreifen versehen ist zur Ermittlung der Querkraft in der !-Ebene in einor Torsionsmessung. Die Auswertung der Meßergebnisse erfolgt in einer als Brückenschaltung ausgebildeten Meßeinrichtung, die es gestattet, die einzelnen Kraftkomponenten zu erfassen.With force measuring devices designed in this way, angular deviations between the direction of action of force and the direction of the sensitive axis are permissible up to 10 ° depending on the desired accuracy, but deviations beyond this lead to large measuring errors due to the increasing transverse force component of the force to be measured. For this reason, such force measuring devices are not suitable to measure variable forces in their direction of action. Furthermore, force measuring devices are known which serve for the separate detection of the components arbitrarily directed forces and / or moments (DE-A 5 2122924). This force measuring device has a linearly elastic cylindrical body on which at least three strain gauges are applied in an arbitrary arrangement. The introduction of the force via a plunger, which acts on the cylindrical body from the outside. The evaluation of the measurement signals obtained from the strain gauges via an elaborate logic circuit, which makes it possible to individually represent the derived via a calibration matrix measurement signals as components of the introduced force. Finally, a measuring device for three-dimensional force measurement by means of strain gauges has become known (DE-OS 3226386). Here, a force-absorbing plate is provided, which is connected to a measuring frame via a plurality of pairs arranged webs. All webs carry strain gauges and serve to detect the force components in the X and Y plane. To initiate the force to be measured on the kroftaufnehmende plate is a bar, which is also provided with four strain gauges for determining the lateral force in the! -Plane in aor Torsionsmessung. The evaluation of the measurement results takes place in a measuring device designed as a bridge circuit, which makes it possible to detect the individual force components. Der Aufwand der beiden letztgenannten Meßeinrichtungen ist erheblich. Als wesentlicher Nachteil ist darüber hinaus die ungenügende Meßgenauigkeit anzusehen, die allen bekannten Meßeinrichtungen eigen ist. Sie resultiert aus der Quorkraftabhängigkfiit, d.h. ihrer Emp'indlichkeit gegenüber Kraftkomponenten senkrecht zu ihrer empfindlichen Achse. Diese störende Querkraftempfindlichkeit wird verursacht durch die exzentrische Lage des Kraftangriffspunktes, se daß von der Querkraft ein Moment auf die Kraftmeßeinrichtung ausgeübt wird, das eirio asymmetrische nicht- oder nur mit unvertretbar hohem Aufwand - kompensierbare Verformung des elastischen Meßgliedes, z. B. dos Doppelbiegebalkens und damit einen unerwünschten Meßfehler bewirkt.The effort of the two latter measuring devices is considerable. As a major drawback beyond the insufficient measurement accuracy is to be considered, which is all known measuring devices own. It results from the quark force-dependent feature, i. Their sensitivity to force components perpendicular to their sensitive axis. This disturbing lateral force sensitivity is caused by the eccentric position of the point of force application, se that exerted by the transverse force, a moment on the force measuring, the eirio asymmetric not or only with unreasonably high cost - compensatable deformation of the elastic measuring element, z. B. dos double bending beam and thus causes an undesirable measurement error. Ziel der ErfindungObject of the invention Es ist Ziel der Erfindung, eine Kraftmeßeinrichtung für Kräfte zu schaffen, deren Wirkungsrichtung variabel ist und deren Komponente in einer definierten Richtung mit großur Meßgenauigkeit und geringem technischen Aufwand ermittelt werden kann.It is an object of the invention to provide a force measuring device for forces whose direction of action is variable and whose component can be determined in a defined direction with großur measurement accuracy and low technical complexity.
DD27079184A 1984-12-14 1984-12-14 SELECTIVE FORCE MEASURING DEVICE DD280820A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DD27079184A DD280820A1 (en) 1984-12-14 1984-12-14 SELECTIVE FORCE MEASURING DEVICE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DD27079184A DD280820A1 (en) 1984-12-14 1984-12-14 SELECTIVE FORCE MEASURING DEVICE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DD280820A1 true DD280820A1 (en) 1990-07-18

Family

ID=5563304

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DD27079184A DD280820A1 (en) 1984-12-14 1984-12-14 SELECTIVE FORCE MEASURING DEVICE

Country Status (1)

Country Link
DD (1) DD280820A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005029002B4 (en) * 2005-06-21 2008-06-26 Universität Oldenburg Method and device for the contact measurement of a force

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005029002B4 (en) * 2005-06-21 2008-06-26 Universität Oldenburg Method and device for the contact measurement of a force

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2824121C2 (en) Strain gauge
DE2900614C3 (en) Force transducer
DE2529028C2 (en) A method of reducing the measurement error of shearbar-type load cells and shearbar-type load cells with reduced measurement error
DE2011686A1 (en) Force measuring device
DE10158775A1 (en) Arrangement for detecting relative movements or relative positions of two objects
DE2529796B2 (en) Multi-component load cell
DE10158777A1 (en) Arrangement for detecting relative movements or relative positions of two objects
DE2520673C3 (en) Measuring device for measuring force and torque components acting on an axle journal
DE10158776A1 (en) Arrangement for detecting relative movements or relative positions of two objects
EP0136437A1 (en) Multicomponent force-sensing and moment-sensing body with strain gauges
DE2149870C3 (en) Device for adjusting the edge of the intensive zone of a light beam in relation to a target line
EP0143434B1 (en) Measuring hub
DE2200211B2 (en) Load cell
DE2106997A1 (en) Device for measuring displacements in the two-dimensional area
DE3705496A1 (en) TORQUE MEASURING DEVICE WITH TWO SOCKETS FOR DIFFERENT AREAS
DE4012829A1 (en) Multi-indensional force measurement - has string gauges, piezoelectric sensors on membrane arms with three=dimensional force input hub
DE2313953A1 (en) FORCE TRANSMITTER
DD280820A1 (en) SELECTIVE FORCE MEASURING DEVICE
DE3221838A1 (en) POWER KNIFE
DE3701372C2 (en)
EP0800064B1 (en) Rod-shaped load cell
DD232758A5 (en) COMPLEX MEASURING ELEMENT FOR FORCE MEASURING CELLS WITH MEASURING MEASUREMENT STRIPS
DD218458A1 (en) POWER-TORQUE-PROBE
EP0256393B1 (en) Measuring device for determination of forces and moments
DE102021134398B3 (en) Torsion measuring device for shafts

Legal Events

Date Code Title Description
ENJ Ceased due to non-payment of renewal fee