DE10191531T5 - Scherstab-Kraftmeßzelle und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Scherstab-Kraftmeßzelle und Verfahren zu ihrer Herstellung Download PDF

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Abstract

Eine Scherstab-Kraftmeßzelle aufweisend einen Stab mit zwei Enden und einem I-Profilabschnitt mit einem dazwischen angeordneten vertikalen Steg zwischen beiden Enden entlang einer longitudinalen Achse des Stabes, wobei der Steg eine laterale Dicke aufweist, die allmählich in Richtung der beiden Enden des Stabes zunimmt.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Kraftmeßzellen mit Dehnungsstreifen zur Gewichts- und Kraftmessung und betrifft insbesondere eine verbesserte Ausführung einer Scherstab-Kraftmeßzelle und ein neues Verfahren zum Herstellen derartiger Kraftmeßzellen.
  • Eine Scherstab-Kraftmeßzelle weist einen rechteckigen Stab aus einer metallischen Legierung einer Kraftmeßzellenqualität auf, dessen eines Ende auf einer Basis in der Art eines Auslegers unterstützt ist, und dessen freies Ende zum Tragen einer vertikalen Last dient. Zwischen dem unterstützten Ende und dem belasteten Ende sind gegenüber liegende, laterale Sacklöcher angeordnet, die einen I-Profilabschnitt mit einem schmalen vertikalen Steg bilden, der mit der longitudinalen Achse des freitragenden Stabs ausgerichtet ist. Dehnungsmeßstreifen zum Messen der Hauptspannung aufgrund der Scherkraft sind auf beiden Seiten des Stegs angeordnet und sind in einer Brückenschaltung miteinander verbunden, um die auf die Kraftmeßzelle ausgeübte vertikale Last zu messen.
  • Bekannte Ausführungsformen von Scherstab-Kraftmeßzellen können eine hohe Genauigkeit mit einer niedrigen Sensitivität gegenüber nicht mittigen Lasten, Drehmomenten und horizontalen Kräften, die das Gebiet der Lastbeaufschlagung beeinflussen, bieten, so daß sie in Hochleistungsanwendungen weit verbreitet sind. Die Bearbeitung von bekannten Kraftmeßzellen bedingt eine Vielzahl von Bearbeitungseinrichtungen, so daß die Bearbeitungskosten einen großen Anteil der Kosten derartiger Kraftmeßzellen ausmachen.
  • Der Erfindung liegt daher im wesentlichen die Aufgabe zugrunde, eine hochgenaue Scherstab-Kraftmeßzelle zu schaffen, die kostengünstiger herzustellen ist als die bekannten Scherstab-Kraftmeßzellen.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kostengünstige Scherstab-Kraftmeßzelle zu schaffen, die einen nahezu gleichförmigen Hauptbelastungsverlauf aufgrund der Scherkraft dort aufweisen, wo die Dehnungsmeßstreifen befestigt sind.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Bearbeiten von Scherstab-Kraftmeßzellen zu schaffen, das nicht mehrere Bearbeitungseinrichtungen erfordert.
  • Diese Aufgaben werden mit einer Scherstab-Kraftmeßzelle erfüllt, in der beide Seiten des scherkrafterkennenden Steges von einem seitenschneidenden Werkzeug mit vertikaler Achse, das eine im wesentlichen zylindrische Schneidoberfläche aufweist, ausgeschnitten werden, wobei die Dicke des Steges allmählich entlang der Achse des Stabs zunimmt.
  • Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden zum Teil in der folgenden Beschreibung dargestellt und werden sich zum Teil aus der Beschreibung ergeben, oder können durch die Anwendung der Erfindung erzielt werden. Die Aufgaben und Vorteile der Erfindungen können durch die instrumentalen Mittel und Kombinationen realisiert und erzielt werden, die insbesondere in den beigefügten Ansprüchen dargelegt sind.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die beigefügten Zeichnungen, die einen Teil der Beschreibung bilden, zeigen Ausführungsformen der Erfindung und dienen, zusammen mit der Beschreibung, zum Erklären der Prinzipien der Erfindung.
  • 1 ist eine Draufsicht der bekannten Scherstab-Kraftmeßzelle.
  • 2 ist eine Seitenansicht der in 1 dargestellten bekannten Scherstab-Kraftmeßzelle.
  • 3 ist eine Draufsicht einer Scherstab-Kraftmeßzelle gemäß der Erfindung.
  • 4 ist eine Seitenansicht der in 3 dargestellten Scherstab-Kraftmeßzelle.
  • 5 ist eine Draufsicht eines Bearbeitungseinrichtens für eine Scherstab-Kraftmeßzelle gemäß der Erfindung.
  • DETALLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung erschließt sich am einfachsten durch einen Vergleich mit einer typischen bekannten Scherstab-Kraftmeßzelle, die in den 1 und 2 dargestellt ist. Die bekannte Kraftmeßzelle 10 ist aus einem länglichen rechteckigen Stab 11 eines Metalls mit Kraftmeßzellenqualität hergestellt, wie beispielsweise Aluminium, Stahl oder eine Edelstahlverbindung. Der Stab 11 weist vertikale Löcher 12 für Bolzen (nicht dargestellt) zum Befestigen der Kraftmeßzelle 10 an einer Basis 30 mit Gewindelöchern 32 sowie ein zentriertes Loch 13 zur Aufnahme einer vertikalen Last auf. Ferner weist er einen I-Profilabschnitt mit einem dünnen flachen Steg 16 auf, der zentriert zwischen den Seiten des Stabs 11 angeordnet und durch symmetrisch gegenüberliegende laterale Sacklöcher 15', 15" ausgebildet ist . Dehnungsmeßstreifen 40', 40" zum Messen der Scherkraft sind auf beiden Seiten des Steges 16 befestigt. Ein Loch 19 durch den Steg 16 schafft einen Durchgang für Drähte (nicht dargestellt) zwischen den zwei Dehnungsmeßstreifen 40', 40", und ein Loch 17 für ein Kabel (nicht dargestellt) von beiden Dehnungsmeßstreifen 40' ,40" führt von einem Ende des Stabs 11 durch eine Seitenwand in ein Sackloch 15'.
  • Der Steg 16 muß auf beiden Seiten flache und parallele Oberflächen aufweisen und muß senkrecht zu dem Boden der Kraftmeßzelle 10 ausgerichtet sein. Dies bedingt, daß beide Seiten eines Rohlings für den Stab 11 unter einem rechten Winkel zur Bodenfläche stehen müssen, so daß ein erstes Bearbeitungseinrichten zum Bearbeiten der Seiten des Rohlings benötigt wird, um die Seiten des Rohlings parallel zueinander und rechtwinklig zu der Bodenoberfläche anzuordnen, bevor das Bohren von Löchern begonnen werden kann. Vier weitere Einrichtvorgänge werden dann zum Fräsen der Löcher in den Stab 11 benötigt: ein erstes Einrichten zum Schneiden der vertikalen Löcher 12, 13, ein zweites Einrichten zum Schneiden eines Sackloches 15' auf einer Seite des Rohlings, ein drittes Einrichten zum Schneiden des zweiten Sackloches 15" auf der anderen Seite des Rohlings und ein kleines Loch 19 durch den Steg 16, und ein viertes Einrichten zum Schneiden der Kabelöffnung 17 von einem Ende des Rohlings aus. Das Bearbeiten eines Stabs 11 für eine bekannte Scherstab-Kraftmeßzelle 10 benötigt daher insgesamt fünf Bearbeitungseinrichtungen. Die Leistungswerte der bekannten Scherstab-Kraftmeßzelle 20 wird üblicherweise nur durch die Veränderung der Dicke des Stegs 16 bewirkt, während die Größe des Rohlings und die Durchmesser der lateralen Sacklöcher 15', 15" für einen Bereich von Kraftmeßzellenwerten konstant gehalten werden.
  • Eine Scherstab-Kraftmeßzelle gemäß der Erfindung ist in den 3 und 4 dargestellt. Die Kraftmeßzelle 20 ist aus einem Stab 21 aus einer Metallegierung in Kraftmeßzellenqualität gefertigt, aufweisend vertikale Befestigungslöcher 22 und eine vertikale Lastöffnung 23, wie dies in der bekannten Kraftmeßzelle 10 der Fall ist. In einer Kraftmeßzelle 20 gemäß der Erfindung wird der Steg 26 jedoch durch breite laterale Taschen 25', 25" mit oberen und unteren Flanschen 24', 24" anstelle der Sacklöcher 15', 15" gebildet. Der zentrale Teil 26' des Steg 26 ist flach, allerdings nimmt die Dicke des Stegs 26 allmählich mit dem Abstand von dem flachen zentralen Bereich 26' zu. Dehnungsmeßstreifen 40', 40", die die Hauptdeformation aufgrund der Scherkraft messen, sind an jeder Seite des flachen zentralen Teils 26' des Stegs 26 angeordnet. Ein vertikaler Schlitz oder vertikales Loch 29 ist durch den oberen Flansch 24' in einem dicken Bereich des Stegs 26 eingelassen, um eine Öffnung 29' für eine Verdrahtung (nicht dargestellt) zwischen den beiden Dehnungsmeßstreifen 40' und 40" zu schaffen. Das Loch 29 ist vorzugsweise nahe der Lastöffnung 23 angeordnet, wo das Biegemoment in dem Stab 21 klein ist. Ein Kanal 27 für ein Kabel (nicht dargestellt) von den beiden Dehnungsmeßstreifen 40', 40" ist entlang einer Seite in den Stab 21 eingelassen, und eine kleine vertikale Öffnung 28 ist für einen Kabelhalter (nicht dargestellt) vorgesehen, um das Kabel in dem Kanal 27 vor dem Herauslösen zu bewahren.
  • Die Schnitte für die Taschen 25', 25" und den Kabelkanal 27 können durch Seitenschneidewerkzeuge in einer Fräsbank mit vertikaler Spindel hergestellt werden, ohne daß die Einrichtung eines Rohlings 21' für den Stab 21 vor oder nach dem Schneiden der vertikalen Öffnungen 22, 23, 28 und 29 verändert wird, und ein Rohling 21', der von einem rechteckigen Stab auf Länge geschnitten ist, kann ohne irgendeine Vorbearbeitung seiner Oberflächen zum Fräsen eingerichtet werden. Für die gesamte Bearbeitung eines Stabes 21 für eine Scherstab-Kraftmeßzelle 20 gemäß der Erfindung wird daher nur eine einzige Einrichtung benötigt. Das Bearbeiten eines Stabes 21 für eine Scherstab-Kraftmeßzelle 20 gemäß der Erfindung ist daher wesentlich kostengünstiger als das Bearbeiten eines Stabes 11 für eine bekannte Kraftmeßzelle 10.
  • In jeder Scherstab-Kraftmeßzelle 10 oder 20 ist die vertikale Scherkraft die gleiche in allen Querschnitten des Stabes 11 oder 21 zwischen der Kante 31 des Trägers 30 und der Lastöffnung 13 oder 23, so daß die Schubspannung sich in inverser Weise mit dem Querschnitt entlang des Stabes 11 oder 21 verändert. In einer Scherstab-Kraftmeßzelle 20 gemäß der Erfindung nimmt der Querschnitt allmählich von der linken Kante der Ausschnitte 25', 25" ab, da die Dicke des Stegs 26 sich von der vollen Breite des Stabes 21 auf ein Minimum am zentralen Bereich 26' des Stabes 26 verringert und dann allmählich wieder in Richtung der Lastöffnung 23 zunimmt. Die Schubspannung baut sich daher allmählich auf, bis sie nahe den Dehnungsmeßstreifen 40', 40" gleichförmig wird. Dies hat insoweit den Vorteil, als die sich allmählich aufbauende Hauptverformung aufgrund der Scherkraft nahe den Dehnungsmeßstreifen 40', 40" weniger empfindlich gegenüber der Lastplazierung ist und die Ergebnisse der nicht zentrierten Lastempfindlichkeit verbessert. Die Dehnungsmeßstreifen 40', 40" werden daher in einem Bereich positioniert, in dem die Hauptverformung aufgrund der Scherkraft recht gleichförmig ist und der weniger empfindlich auf eine Lastanwendung hinweist. In der bekannten Scherstab-Kraftmeßzelle 10 ist die Verteilung der Hauptverformung aufgrund der Scherkraft weniger vorteilhaft, da die Scherspannung sich abrupt an den rechten und linken Enden der Sacklöcher 15', 15" nahe den Dehnungsmeßstreifen 40', 40" verändert, und die Verformung daher dort, wo die Dehnungsmeßstreifen 40', 40" angeordnet sind, von dem Punkt der Lastapplikation abhängiger ist. Eine Scherstab-Kraftmeßzelle 20 gemäß der Erfindung ist daher inhärent genauer als eine bekannte Scherstab-Kraftmeßzelle 10.
  • Ein Verfahren gemäß der Erfindung zum Bearbeiten der Stegtaschen 25', 25" in einem Rohling 21' für eine Scherstange 21ist in 5 dargestellt, die eine vereinfachte Draufsicht auf eine Einrichtung einer Fräsmaschine ist. Ein Rohling 21 ist auf einem Fräsbanktisch 50 in einer vertikalen Spindelfräsbank befestigt.
  • Ein Seitenschneidewerkzeug 55, der auch als ein Woodruff-Schneider oder ein Schlüsselschneidewerkzeug bezeichnet wird, mit im wesentlichen vertikalen Schneidkanten, die eine zylindrische Oberfläche definieren, ist in einer vertikalen Spindel 52 angeordnet. 5 zeigt das Schneidewerkzeug 55 in einer Position, in der es das Schneiden der linken Seite einer Tasche 25' beendet hat. Das Schneidewerkzeug 55 wird als nächstes nach rechts, parallel zu der Achse des Rohlings 21', bewegt werden, wie dies durch den Pfeil dargestellt ist, um einen flachen zentralen Teil der Tasche 25' zu schneiden, während es sich in Richtung der rechten Seite der Tasche 25' bewegt. Nach dem Fertigstellen wird die Tasche 25' eine Spiegelung der gegenüberliegenden Tasche 25" sein, die in 5 als Referenz dargestellt ist. Die zweite Tasche 25" ist in der gleichen Weise wie oben beschrieben hergestellt, allerdings befindet sich das Schneidewerkzeug 55 auf der anderen Seite des Rohlings 21'.
  • Als nächstes wird ein schmaleres Seitenschneidewerkzeug verwendet, um einen Schlitz 27 an der linken Seite des Rohlings 21' zu schneiden. Schließlich werden vertikale Öffnungen 22, 23, 28 und 29 von oberhalb des Rohlings geschnitten werden, bevor die bearbeitete Stange 21 von dem Fräsbanktisch entfernt wird. Alle benötigten Bearbeitungsschritte wurden daher durchgeführt, ohne daß der Rohling 21' zwischen verschiedenen Bearbeitungseinrichtungen bewegt wurde.
  • Der Fachmann weiß, daß es vorteilhaft sein kann, Seitenschneidewerkzeuge mit kleinen Durchmessern an ihren oberen und unteren Schneidekanten zu verwenden, um die Taschen 25', 25" zu schneiden. Dies verhindert scharfe Ecken zwischen dem Steg 26 und den oberen und unteren Flanschen 24', 24" und verringert daher das Risiko von Ermüdungsbrüchen. Die Erfindung ist unempfindlich gegenüber kleinen Übergangsradien zwischen dem Steg 26 und den Flanschen 24', 24".
  • Es ist einfach die Höhe eines Steges 26 zu verändern, der mit dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt wurde. Taschen 25', 25" mit unterschiedlichen Höhen können mit Seitenschneidewerkzeugen geschnitten werden, die an die Höhe der Taschen 25', 25" angepaßt sind, oder ein Schneidekopf 55 mit einer geringen Höhe kann mehrere Durchgänge bei verschiedenen vertikalen Positionen des Werkzeuges 55 durchführen, wie dies zum Schneiden der verschiedenen Höhen der Taschen 25', 25" benötigt wird. Es ist daher vorteilhaft, die Lastwerte der Scherstab-Kraftmeßzelle 20 gemäß der Erfindung zu verändern, indem die Höhe des Stabes 21 und die Höhe des Stegs 26 verändert wird, während die Länge und Breite des Stabes 29 konstant gehalten werden. In der Scherstab-Kraftmeßzelle 20 gemäß der Erfindung werden die Dicken der Flansche 24', 24" und der Querschnitt des Stegzentrums 26 so ausgewählt, daß sie den benötigten Verformungspegel erreichen.
  • Eine typische bekannte Scherstab-Kraftmeßzelle 10 mit der Nennleistung 500 kg (1100 Pound) ist im Maßstab 1:1 in den 1 und 2 dargestellt, und eine Scherstab-Kraftmeßzelle 20 gemäß der Erfindung für den gleichen Lastbereich (500 kg) ist maßstabsgetreu in den 3 und 4 dargestellt. Die Scherstab-Kraftmeßzelle 20 mit 500 kg gemäß der Erfindung benötigt deutlich weniger hochqualitatives Kraftmeßzellenmaterial als die bekannte Kraftmeßzelle mit 500 kg. Nur wenn der Lastbereich für eine Scherstab-Kraftmeßzelle 20 gemäß der Erfindung auf 2000 kg (4400 Pound) erhöht wird, benötigt sie eine Höhe wie in der 2. Die verwendete Menge hochqualitativen Materials nimmt daher mit der Nennleistung einer Kraftmeßzelle 20 gemäß der Erfindung zu, im Gegensatz zu den bekannten Kraftmeßzellen 10, wo die verbrauchte Materialmenge die gleiche ist für einen großen Bereich von Kraftmeßzellennennleistungen, wodurch mehr Material bei den geringen Nennleistungen mit entsprechend höheren Kosten verwendet wird.
  • Wenn Rohlinge 21' verwendet werden, die aus einem Rohblock auf Länge geschnitten werden, ohne daß irgendeine Bearbeitung des Stabes 21 vor dem Fräsen durchgeführt wird, ist es nicht möglich, die Breite des Stabes 21 innerhalb enger Toleranzen zu halten. Die Taschen 25', 25" werden von gegenüberliegenden Seiten des Rohlings 21 aus geschnitten, so daß sich eine zentrale Position für den Steg 26 leicht ergibt, aber die Dicke des zentralen Teils des Stegs 26 kann entsprechend der Dicke des Rohlings 21' variieren. Dies kann Veränderungen hinsichtlich der Empfindlichkeit von einer Kraftmeßzelle 20 zu einer anderen innerhalb der gleichen Charge wirken. Grobe Änderungen in der Breite können mit geringen Kosten durch Fräsen des zentralen Teils von beiden Seiten der Rohlinge 21' korrigiert werden, während diese in der vertikalen Spindelfräsbank eingerichtet sind. Kleine Änderungen in der Sensitivität sind normal, selbst wenn Kraftmeßzellen von vorbearbeiteten Rohlingen hergestellt werden, aber derartige Sensitivitätsvariationen werden während der Fertigungsprüfung jeder einzelnen Kraftmeßzelle in einer Kalibrierungspresse detektiert, und die Sensitivität wird immer standardisiert, üblicherweise durch Widerstandsbelasten der Meßstreifen 40', 40", wie dies bekannt ist. In einer Fertigungslinie können mehrere Scherstabrohlinge 21' auf einem gemeinsamen Fräsbanktisch gleichzeitig eingerichtet werden und alle Bearbeitung mit einem Schneidewerkzeug kann an allen Rohlingen nacheinander durchgeführt werden, bevor das Schneidewerkzeug ausgewechselt wird. Es ist sogar möglich, Rohlinge verschiedener Größe in einer Einrichtung zu verwenden, indem mehrfache Durchgängen mit dem Taschenschneidewerkzeug durchgeführt werden, wie oben beschrieben ist. Derartige vielfache Rohlingseinrichtungen ist möglich, da die Seitenschneide-Fräswerkzeuge auf einer vertikalen Spindel zwischen einzelnen Rohlingen sich bewegen können, ohne daß ein Raum benötigt wird, der größer ist als der Durchmesser des größten Seitenschneidewerkzeugs. Solch ein Mehrfachschneidevorgang reduziert weiter die Kosten der Scherstab-Kraftmeßzelle gemäß der Erfindung.
  • Die vertikale Lastöffnung 23 entspricht exakt der Lastöffnung 13 der bekannten Kraftmeßzelle und ist Gegenstand der gleichen Überlegungen. Es wird üblicherweise bevorzugt, daß die Lastoberfläche nahe des vertikalen Zentrums des Stabes 23 angeordnet ist, wie dies im US-Patent 3,960,228 offenbart ist. Das kann mit einer abgestuften Öffnung durch Einsetzen eines gehärteten Stopfens mit einer flachen Oberfläche in die abgestufte Öffnung 23 bewirkt werden, wie dies in den 3 und 4 dargestellt ist und in dem Gebiet üblich ist. Verschiedene Arten der Lastöffnung 23 können ebenfalls in der Erfindung verwendet werden.
  • In der obigen Beschreibung ist angenommen worden, daß der Steg 26 mit einem flachen Zentralbereich ausgebildet ist, wo die Dehnungsmeßstreifen befestigt werden sollen. Es ist jedoch zulässig, die Dehnungsmeßstreifen auf eine zylindrische Oberfläche anstelle einer flachen Oberfläche zu befestigen, insbesondere falls die Dehnungsmeßstreifen eine kleine Größe haben. Flache Bereiche des Zentrums des Stegs 26 werden daher nicht notwendigerweise für die vorliegende Erfindung benötigt.
  • Die breiten Taschen 25', 25", die den Steg formen, schaffen einen einfachen Zugang zum genauen Positionieren und Befestigen der Dehnungsmeßstreifen, und machen es ferner einfach, die Dehnungsmeßstreifen gegenüber Feuchtigkeit mit verschiedenen Lagen eines Isoliermaterials zu isolieren und so lange Leckwege zu schaffen.
  • Es wird als bekannt vorausgesetzt, daß die Endschneidewerkzeuge, wie sie zum Schneiden der Taschen 15', 15" in den bekannten Scherstab-Kraftmeßzelle verwendet werden, einen kleinen Radius an den Enden ihrer Schneidekanten aufweisen, so daß ein glatter Übergang zwischen einem Steg 16 und den Wänden der Sacklöcher 15', 15" bewirkt wird. Dies ist notwendig, um scharfe Kanten zu vermeiden, die Ermüdungsrisse in Kraftmeßzellen bewirken können, wie dies auf diesem Gebiet bekannt ist. Derartige spannungsglättende Übergänge mit kleinen Radien sollen nicht mit dem allmählichen Verdicken des Stegs 26 in einer Scherstab-Kraftmeßzelle 20 gemäß der Erfindung verwechselt werden.
  • Eine Scherstab-Kraftmeßzelle gemäß der Erfindung hat die gewünschte Eigenschaft, daß sie preiswerter und zu gleicher Zeit genauer als eine bekannte Kraftmeßzelle ist, so daß dies ein wichtiger Schritt nach vorne in der Technologie der Kraftmeßzelle ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die Herstellungskosten einer Scherstab-Kraftmeßzelle können durch das Schneiden von Taschen für den zentralen Steg mit einem Seitenschneidewerkzeug, beispielsweise einem Woodruff-Schneider oder einem Schlüsselschneidewerkzeug, in einer vertikalen Spindelfräsmaschine sehr reduziert werden, so daß die gesamte Bearbeitung mit einer einzigen Einrichtung ausgeführt werden kann. Die Dicke eines Stegs, der von den Seitenschneidewerkzeugen gebildet wird, wird langsam und allmählich mit dem Abstand von dem Zentrum des Steges zunehmen, was bedeutet, daß es keine abrupten Scherspannungsänderungen nahe den Dehnungsmeßstreifen gibt. Die offenbarte Scherstab-Kraftmeßzelle ist daher nicht nur weniger aufwendig herzustellen, sondern ist ebenfalls inhärent genauer als bekannte Scherstab-Kraftmeßzellen.

Claims (5)

  1. Eine Scherstab-Kraftmeßzelle aufweisend einen Stab mit zwei Enden und einem I-Profilabschnitt mit einem dazwischen angeordneten vertikalen Steg zwischen beiden Enden entlang einer longitudinalen Achse des Stabes, wobei der Steg eine laterale Dicke aufweist, die allmählich in Richtung der beiden Enden des Stabes zunimmt.
  2. Eine Scherstab-Kraftmeßzelle nach Anspruch 1, worin der Steg einen zentralen Abschnitt einer konstanten Dicke aufweist und die Dicke des Steges langsam in beiden Richtungen ausgehend von dem zentralen Abschnitt zunimmt, bis sie der vollen Breite der Stange entspricht.
  3. Eine Kraftzelle mit Druckstange nach Anspruch 2, worin der Steg von einem Seitenschneidewerkzeug auf einer vertikalen Spindel geformt wird, so daß die gesamte Länge des Stegabschnitts größer als die laterale Breite des Stabes ist.
  4. Verfahren zum Herstellen einer Scherstab-Kraftmeßzelle, das die Schritte aufweist: Bereitstellen eines länglichen Metallblocks mit ausreichendem rechteckigem Querschnitt, der zwei laterale Oberflächen aufweist; Einrichten des Blocks auf einem Frästisch in einer vertikalen Spindelfräsmaschine, wobei die lateralen Oberflächen vertikal ausgerichtet sind; und Schneiden von symmetrisch gegenüberliegenden lateralen Taschen in die lateralen Oberflächen des Blocks mit einem Seitenschneidewerkzeug, um einen vertikalen Steg mit variierender Dicke zu schaffen, der zentriert zwischen den lateralen Oberflächen angeordnet ist.
  5. Verfahren zur Herstellung einer Kraftmeßzelle nach Anspruch 4 umfassend den weiteren Schritt des Ausführens von mindestens einem Schnitt in dem Block mit einem Endschneidewerkzeug.
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AU (1) AU2001255232A1 (de)
DE (1) DE10191531T5 (de)
GB (1) GB2367371B (de)
WO (1) WO2001077632A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018110097A1 (de) * 2018-04-26 2019-10-31 Minebea Intec GmbH Stabförmige Wägezelle nach dem Scherdehnungsprinzip

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2372825A (en) * 2001-03-01 2002-09-04 Novatech Measurements Ltd Brake force measurement using a load cell
US6787713B2 (en) * 2002-07-29 2004-09-07 Chart Inc. Load cell and weighing system for cryogenic tanks
JP4407451B2 (ja) * 2004-09-28 2010-02-03 株式会社島津製作所 電子天びん
US7240571B2 (en) * 2004-09-30 2007-07-10 Walker Robert R On-board scale sensor with mechanical amplification and improved output signal apparatus and method
US20060070464A1 (en) * 2004-09-30 2006-04-06 Walker Robert R On-board scale sensor with mechanical amplification and improved output signal apparatus and method
DE102010025523A1 (de) * 2010-06-29 2011-12-29 Voith Patent Gmbh Kraftaufnehmer
US9915572B2 (en) * 2013-09-29 2018-03-13 Apple Inc. Force sensing compliant enclosure

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3602866A (en) * 1968-12-18 1971-08-31 Erwin J Saxl Force transducer
US4282748A (en) * 1979-06-27 1981-08-11 Hottinger Baldwin Measurements, Inc. Mechanical moment sensitivity compensation in shear beam transducers
US4364279A (en) * 1980-12-31 1982-12-21 Allegany Technology, Inc. Shear beam load cell system
US4506557A (en) * 1983-03-24 1985-03-26 Revere Corporation Of America Load cell apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018110097A1 (de) * 2018-04-26 2019-10-31 Minebea Intec GmbH Stabförmige Wägezelle nach dem Scherdehnungsprinzip

Also Published As

Publication number Publication date
GB2367371B (en) 2003-03-19
WO2001077632A1 (en) 2001-10-18
US6172309B1 (en) 2001-01-09
GB0129651D0 (en) 2002-01-30
AU2001255232A1 (en) 2001-10-23
GB2367371A (en) 2002-04-03

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