DE102017008182B3 - Force or torque measuring device - Google Patents

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Abstract

Kraft- oder Drehmomentmessvorrichtung (100), wobei die Vorrichtung ein verformbares Element (2) umfasst, das bei Einleitung einer zu messenden Kraft (MF) oder eines zu messenden Drehmoments (M) um eine Wegstrecke (h1) verformt wird,wobei mechanische Mittel (4) vorgesehen sind, die die Wegstrecke (h1) mithilfe mindestens eines Hebels (1, 1') in einen messbaren Ausschlag (h2) umwandeln.Force or torque measuring device (100), the device comprising a deformable element (2) which is deformed by a distance (h1) when a force (MF) or torque (M) to be measured is induced, mechanical means ( 4) are provided, which convert the distance (h1) by means of at least one lever (1, 1 ') into a measurable rash (h2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraft- oder Drehmomentmessvorrichtung.The invention relates to a force or torque measuring device.

Nachteilig an bekannten Kraft- oder Drehmomentmessvorrichtungen, etwa Dehnungsmessstreifen, ist, dass deren Anwendung insbesondere in rauer Umgebung nicht ohne Risiko ist - insbesondere für den Fall hoher dynamischer Lastspitzen, die die Dehnungsmessstreifen zerstören können.A disadvantage of known force or torque measuring devices, such as strain gages, is that their use is not without risk, especially in harsh environments - especially in the case of high dynamic load peaks that can destroy the strain gauges.

In der Druckschrift WO98/37387A1 wird ein Kraftsensor mit interner Parallelführung gezeigt, der einen quaderförmigen Lastkörper umfasst, mit welchem ein Messwandler gas- und feuchtigkeitsdicht mit einer Auswerteelektronik fest verbunden ist. Der Lastkörper weist auf seiner einen Hälfte eine axiale Längsbohrung und auf seiner anderen Hälfte eine dazu koaxiale, etwa gleich lange Hohlbohrung auf, welche einen stabförmigen Hebel übrig lässt. Zwei identische Ausfräsungen in der Mitte des Lastkörpers belassen in zwei seiner gegenüberliegenden Aussenflächen zwei flache, parallelführende Biegefedern. Zwischen den Bohrungen, den Ausfräsungen und zwei weiteren Ausfräsungen bleibt eine Membran bestehen, die als elastisches Gelenk für den Hebel dient. Die Deformation des Lastkörpers durch entgegengesetzt gleiche Kräfte wird über die Biegefedern auf den Hebel übertragen, an dessen freiem Ende vom Messwandler in ein elektrisches Signal umgewandelt und von der Auswerteelektronik in digitaler Form weitergegeben.In the publication WO98 / 37387A1 a force sensor with internal parallel guidance is shown, comprising a cuboid load body, with which a transducer gas and moisture-tight with a transmitter is firmly connected. The load body has on its one half an axial longitudinal bore and on its other half a coaxial, about the same length hollow bore, which leaves a rod-shaped lever. Two identical cutouts in the center of the load body leave two flat, parallel-running bending springs in two of its opposite outer surfaces. Between the holes, the cutouts and two other cutouts remains a membrane exist, which serves as an elastic joint for the lever. The deformation of the load body by oppositely equal forces is transmitted via the bending springs on the lever, converted at the free end of the transducer into an electrical signal and passed on by the transmitter in digital form.

In der Druckschrift CH 369 609 A wird eine Kraftmeßeinrichtung mit einem Meßkörper gezeigt, dessen Deformation mittels eines Verbindungsgliedes, eines daran anschließenden federnden Metallbandes sowie eines mechanischen Getriebes auf ein Messgerät übertragen wird.In the publication CH 369 609 A a force measuring device is shown with a measuring body, the deformation of which is transmitted by means of a connecting member, an adjoining resilient metal strip and a mechanical transmission to a measuring device.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, eine Kraft- oder Drehmomentmessvorrichtung zu schaffen, die hinsichtlich eines der genannten Nachteile verbessert ist.The invention has set itself the task of creating a force or torque measuring device, which is improved in terms of one of the disadvantages mentioned.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Kraft- oder Drehmomentmessvorrichtung gelöst.This object is achieved by the reproduced in claim 1 force or torque measuring device.

Die erfindungsgemäße Kraft- oder Drehmomentmessvorrichtung umfasst bevorzugt ein verformbares Element.The force or torque measuring device according to the invention preferably comprises a deformable element.

Wenn die zu messende Kraft oder das zu messende Drehmoment über einen Krafteinleitungsbereich und mindestens einen Kraftausleitungsbereich in die Vorrichtung eingeleitet wird, dann verformt sich die Vorrichtung zwischen dem Krafteinleitungsbereich und dem mindestens einem Kraftausleitungsbereich um eine Wegstrecke.When the force to be measured or the torque to be measured is introduced into the device via a force introduction region and at least one force extraction region, the device deforms by a distance between the force introduction region and the at least one force extraction region.

Bei dem verformbaren Element kann es sich um ein ausschließlich Messzwecken dienendes verformbares Element, beispielsweise eine Feder, handeln. Bei dem verformbaren Element kann es sich um ein auch andere Funktionen aufweisendes Bauelement, etwa ein tragendes Teil einer Baumaschine oder dergleichen handeln. Bei dem verformbaren Element kann es sich um eine Biegefeder handeln.The deformable element can be a deformable element, for example a spring, which serves exclusively for measuring purposes. The deformable element can also be a component having other functions, such as a supporting part of a construction machine or the like. The deformable element may be a spiral spring.

Es sind mechanische Mittel vorgesehen, die die Wegstrecke mithilfe mindestens eines Hebels in einen messbaren Ausschlag umwandeln. Der mindestens eine Hebel ist zweiseitig ausgeführt.Mechanical means are provided to convert the path into at least one lever into a measurable rash. The at least one lever is designed on two sides.

In der bevorzugten Ausführungsform sind die mechanischen Mittel als Verstärkungsmittel ausgebildet, die die Wegstrecke, um die die Vorrichtung zwischen dem Krafteinleitungsbereich und dem mindestens einem Kraftausleitungsbereich verformt wird, mechanisch in einen messbaren Ausschlag umwandeln, der größer ist, als die Wegstrecke. Hierdurch ist eine Voraussetzung dafür geschaffen, dass geringe Verformungen der Vorrichtung ausreichen können, um eine gute Messgenauigkeit zu erhalten. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn es sich bei dem verformbaren Element um ein auch andere Funktionen aufweisendes Bauelement handelt, da dieses dann nicht so ausgelegt werden muss, dass es sich in hohem Maße verformt.In the preferred embodiment, the mechanical means are designed as reinforcing means which mechanically convert the distance that the device is deformed between the force introduction region and the at least one force extraction region into a measurable deflection greater than the travel distance. As a result, a condition is created that small deformations of the device can be sufficient to obtain a good measurement accuracy. This is particularly advantageous if the deformable element is a component which also has other functions, since this then does not have to be designed in such a way that it deforms to a great extent.

Die mechanischen Mittel umfassen zwei Hebel. Hierdurch kann eine besonders zuverlässige Vorrichtung erzielt sein. Denn zum einen kann die Vorrichtung auch bei einem etwaigen mechanischen Defekt eines der beiden Hebel noch zumindest weitgehend richtige Messergebnisse liefern und zum anderen kann, indem dem Positionssensor - wie bevorzugt - zwei Messbereiche zur Verfügung gestellt werden, dieser die Verlagerung der Messbereiche besonders zuverlässig bzw. genau ermitteln.The mechanical means comprise two levers. As a result, a particularly reliable device can be achieved. On the one hand, the device can still provide at least largely correct measurement results even in the case of a possible mechanical defect of one of the two levers and, on the other hand, two measuring ranges can be made available to the position sensor, as is preferred, for the displacement of the measuring ranges to be particularly reliable or determine exactly.

Die mechanischen Mittel umfassen ein Basisteil und zwei jeweils um eine Achse drehbar an dem Basisteil gelagerte Hebel. Die Achsen, um die die Hebel bevorzugt an dem Basisteil gelagert sind, sind mit Vorteil voneinander beabstandet. Das Basisteil kann einen zentralen Arm umfassen.The mechanical means comprise a base part and two levers each rotatably mounted about an axis on the base part. The axes about which the levers are preferably mounted on the base part, are advantageously spaced from each other. The base part may comprise a central arm.

Ferner ist mindestens ein Endanschlag vorgesehen, zur Begrenzung der Bewegungsmöglichkeit des mindestens einen Hebels. Hierdurch kann ein Schutz der Vorrichtung vor Lastspitzen erzielt werden. Mit Vorteil ist für jeden Hebel ein eigener Endanschlag vorgesehen.Furthermore, at least one end stop is provided to limit the possibility of movement of the at least one lever. As a result, protection of the device against load peaks can be achieved. Advantageously, a separate end stop is provided for each lever.

Bevorzugt umfasst die Vorrichtung einen Positionssensor. Positionssensoren können robust ausgeführt sein und daher die Zuverlässigkeit der Vorrichtung auch in rauer Umgebung gewährleisten.The device preferably comprises a position sensor. Position sensors can be robust be executed and therefore ensure the reliability of the device even in harsh environment.

In der bevorzugten Ausführungsform ist an dem mindestens einen Hebel mindestens ein Messbereich angeordnet. In der Ausführungsform mit zwei Hebeln ist bevorzugt an jedem Hebel ein Messbereich angeordnet.In the preferred embodiment, at least one measuring area is arranged on the at least one lever. In the embodiment with two levers, a measuring range is preferably arranged on each lever.

Bevorzugt misst der Positionssensor den Ausschlag, den ein Messbereich mindestens eines Hebels bei einem Verformen der Vorrichtung zwischen dem Krafteinleitungsbereich und dem mindestens einem Kraftausleitungsbereich vollzieht.The position sensor preferably measures the deflection which a measuring region of at least one lever makes when deforming the device between the force introduction region and the at least one force extraction region.

In der Ausführungsform mit zwei Hebeln misst bevorzugt genau ein Positionssensor den Ausschlag der Messbereiche beider Hebel.In the embodiment with two levers, preferably exactly one position sensor measures the deflection of the measuring ranges of both levers.

Bevorzugt misst der Positionssensor die Positionsänderung eines Messbereichs relativ zu dem Basisteil.Preferably, the position sensor measures the change in position of a measuring range relative to the base part.

Besonders bevorzugt misst der Positionssensor den Ausschlag, den ein Messbereich mindestens eines Hebels bei einem Verformen der Vorrichtung zwischen dem Krafteinleitungsbereich und dem mindestens einem Kraftausleitungsbereich relativ zu dem Basisteil vollzieht.Particularly preferably, the position sensor measures the deflection which a measuring region of at least one lever makes when deforming the device between the force introduction region and the at least one force extraction region relative to the base part.

In einer Ausführungsform ist der Positionssensor ortsfest zu dem Basisteil angeordnet.In one embodiment, the position sensor is arranged stationary relative to the base part.

Der Positionssensor kann auf verschiedene Arten ausgeführt sein. Beispielsweise kann es sich um einen optischen Sensor handeln.The position sensor can be implemented in various ways. For example, it may be an optical sensor.

In einer wichtigen Ausführungsform ist der Positionssensor als induktiver Sensor ausgeführt. Hierdurch ist eine besonders hohe Zuverlässigkeit erzielbar.In an important embodiment, the position sensor is designed as an inductive sensor. As a result, a particularly high reliability can be achieved.

Der induktive Sensor umfasst mit Vorteil eine Spule. Der mindestens eine Messbereich ist mit Vorteil so ausgestaltet, dass in Abhängigkeit von seiner Entfernung zu der Spule auf messbare Art und Weise deren Induktivität oder die Güte deren Induktivität beeinflusst wird. Der mindestens eine Messbereich kann ein leitfähiges und/oder ein ferromagnetisches Teil umfassen. Der mindestens eine Messbereich umfasst mit Vorteil ein Blechteil, etwa eine Blechplatte. Die Blechplatte kann rechteckig sein oder einen anderen Umriss aufweisen. Die Blechplatte kann durchgehend sein oder Löcher aufweisen.The inductive sensor advantageously comprises a coil. The at least one measuring range is advantageously designed so that its inductance or the quality of its inductance is influenced in a measurable manner as a function of its distance from the coil. The at least one measuring area may comprise a conductive and / or a ferromagnetic part. The at least one measuring range advantageously comprises a sheet metal part, for example a sheet metal plate. The metal plate may be rectangular or have a different outline. The sheet metal plate may be continuous or have holes.

In der bevorzugten Ausführungsform wirkt das verformbare Element zwischen den beiden Hebeln, mit Vorteil ausschließlich. Dies kann eine Gleichförmigkeit der Bewegung der beiden Hebel unterstützen. In einer Ausführungsform wirkt das verformbare Element nicht auf das Basisteil.In the preferred embodiment, the deformable element between the two levers, with advantage exclusively. This can aid in uniformity of movement of the two levers. In one embodiment, the deformable element does not act on the base part.

In einer anderen Ausführungsform wirkt das verformbare Element zwischen einem Hebel und dem Basisteil. In der Ausführungsform mit zwei Hebeln sind dann mit Vorteil zwei verformbare Elemente vorgesehen. In einer noch anderen Ausführungsform wirkt das verformbare Element jeweils zwischen einem Hebel und dem Positionssensor, genauer gesagt, dessen Gehäuse.In another embodiment, the deformable element acts between a lever and the base part. In the embodiment with two levers two deformable elements are then advantageously provided. In yet another embodiment, the deformable element acts between a lever and the position sensor, more precisely, its housing.

Die Vorrichtung weist mindestens einen Krafteinleitungsbereich und mindestens einen Kraftausleitungsbereich - bevorzugt zwei Kraftausleitungsbereiche - auf. In den Krafteinleitungsbereich ist mit Vorteil die zu messende Kraft einleitbar. Bevorzugt ist die Vorrichtung so ausgestaltet, dass sie bei einer Einleitung der zu messenden Kraft zwischen dem Krafteinleitungsbereich und dem mindestens einem Kraftausleitungsbereich verformt wird. In einer Ausführungsform umfasst die Kraftmessvorrichtung eine Gewichtskraftmessvorrichtung. Mit Vorteil ist der Krafteinleitungsbereich an dem Basisteil angeordnet. Bevorzugt ist der Kraftausleitungsbereich - oder sind die Kraftausleitungsbereiche jeweils - an einem der beiden Hebel angeordnet. Der Abstand jedes Kraftausleitungsbereichs von der Drehachse des jeweiligen Hebels ist bevorzugt kleiner, als der Abstand des Messbereichs des jeweiligen Hebels von der jeweiligen Drehachse. Auf diese Weise kann die „Übersetzung“ erzielt werden, die den Ausschlag, verglichen zu der Wegstrecke, bevorzugt vergrößert.The device has at least one force introduction region and at least one force extraction region, preferably two force extraction regions. In the force application area, the force to be measured can be introduced with advantage. Preferably, the device is designed so that it is deformed at an introduction of the force to be measured between the force introduction region and the at least one Kraftausleitungsbereich. In an embodiment, the force measuring device comprises a weight force measuring device. Advantageously, the force introduction region is arranged on the base part. Preferably, the Kraftausleitungsbereich - or are the Kraftausleitungsbereiche each - arranged on one of the two levers. The distance of each Kraftausleitungsbereichs from the axis of rotation of the respective lever is preferably smaller than the distance of the measuring range of the respective lever from the respective axis of rotation. In this way, the "translation" can be achieved, which preferably increases the rash compared to the distance.

Die Vorrichtung ist bevorzugt so ausgestaltet, dass das Verhältnis der Wegstrecke, um die die Vorrichtung zwischen dem Krafteinleitungsbereich und dem mindestens einem Kraftausleitungsbereich verformt wird, zu dem messbaren Ausschlag gleich groß ist, wie das Verhältnis des Abstands des Kraftausleitungsbereichs von der Drehachse des jeweiligen Hebels zu dem Abstand des Messbereichs des jeweiligen Hebels von der jeweiligen Drehachse. Die Vorrichtung ist bevorzugt so ausgestaltet, dass sich diese Verhältnisse aufgrund des Hebelgesetzes bzw. des Strahlensatzes ergeben.The device is preferably configured such that the ratio of the distance by which the device is deformed between the force introduction region and the at least one force extraction region to the measurable deflection is equal to the ratio of the distance of the force extraction region from the axis of rotation of the respective lever the distance of the measuring range of the respective lever from the respective axis of rotation. The device is preferably designed such that these ratios result from the law of leverage or the set of radiation.

Das Verhältnis des Abstands des Kraftausleitungsbereichs von der Drehachse des jeweiligen Hebels zu dem Abstand des Messbereichs des jeweiligen Hebels von der jeweiligen Drehachse kann zwischen ½ und 1/20 liegen und beträgt in einer Ausführungsform etwa 1/10, was mit Vorteil eine etwa 10-fache Vergrößerung der Wegstrecke zu dem Ausschlag bewirkt.The ratio of the distance of the Kraftausleitungsbereichs from the axis of rotation of the respective lever to the distance of the measuring range of the respective lever from the respective axis of rotation can be between ½ and 1/20 and is in one embodiment about 1/10, which is advantageously about a 10-fold Increasing the distance to the rash causes.

Die Messvorrichtung eignet sich in einer Ausführungsform zur Messung von Kräften von bis zu 5000N. The measuring device is suitable in one embodiment for measuring forces of up to 5000N.

Die Messvorrichtung eignet sich in einer Ausführungsform zur Messung von Kräften oder Drehmomenten bei einer Verformung des verformbaren Elements um eine Wegstrecke von 10 bis 100 Mikrometer.In one embodiment, the measuring device is suitable for measuring forces or torques during a deformation of the deformable element by a distance of 10 to 100 micrometers.

Die Erfindung soll nun anhand von in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen schematisch und ausschnittsweise:

  • 1 eine Darstellung eines Teils einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Ausführung als Kraftmessvorrichtung ohne Einwirkung einer zu messenden Kraft;
  • 2 eine Darstellung wie in 1 unter Einwirkung einer zu messenden Kraft;
  • 3 eine Darstellung wie in 2, jedoch mit Positionssensor und Endanschlägen;
  • 4 eine Darstellung wie in 3, jedoch in der Ausführung als Drehmomentmessvorrichtung;
  • 5 eine Prinzipdarstellung der mechanischen Mittel, ohne Darstellung des verformbaren Elements, im nicht ausgelenkten Zustand;
  • 6 eine Darstellung wie in 5, jedoch im ausgelenkten Zustand.
The invention will now be explained in more detail with reference to embodiments shown in the drawings. It shows schematically and partially:
  • 1 a representation of a part of a device according to the invention in the embodiment as a force measuring device without the action of a force to be measured;
  • 2 a representation like in 1 under the action of a force to be measured;
  • 3 a representation like in 2 , but with position sensor and end stops;
  • 4 a representation like in 3 but in the embodiment as a torque measuring device;
  • 5 a schematic diagram of the mechanical means, without representation of the deformable element, in the undeflected state;
  • 6 a representation like in 5 , but in the deflected state.

In 1 ist ein Teil einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung prinzipiell dargestellt. Es ist ein Basisteil 5 zu erkennen, an dem zwei Hebel 1, 1 um Achsen A, A‘ drehbar gelagert sind.In 1 a part of a measuring device according to the invention is shown in principle. It is a base part 5 to recognize, at the two levers 1 . 1 about axes A, A 'are rotatably mounted.

Die Vorrichtung umfasst ein verformbares Element 2.The device comprises a deformable element 2 ,

Bei Einleitung einer zu messenden Kraft MF (siehe etwa 2 und 3) oder eines zu messenden Drehmoments M (siehe 4) verformt sich die Vorrichtung um eine Wegstrecke h1 zwischen dem Krafteinleitungsbereich B1 und dem mindestens einem Kraftausleitungsbereich B2, B2', wie dies etwa 2 zeigt.Upon initiation of a force to be measured MF (see 2 and 3 ) or a torque to be measured M (see 4 ) deforms the device by a distance h1 between the force introduction region B1 and the at least one Kraftausleitungsbereich B2, B2 ', such as this 2 shows.

Es sind mechanischen Mittel 4 vorgesehen, die diese Wegstrecke h1 mithilfe mindestens eines Hebels 1, 1', genauer gesagt mithilfe von genau zwei Hebeln 1, 1' in einen messbaren Ausschlag h2 umwandeln. Die Hebel 1,1' sind zweiseitig ausgeführt, erstrecken sich also zu beiden Seiten ihrer Drehachse.They are mechanical means 4 provided this h1 route using at least one lever 1 . 1' more exactly with the help of exactly two levers 1 . 1' convert to a measurable rash h2. The levers 1 , 1 'are designed on two sides, so extend to both sides of its axis of rotation.

Die 1 bis 3 und 5 und 6 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Kraftmessvorrichtung, während 4 ein Ausführungsbeispiel einer Drehmomentmessvorrichtung zeigt.The 1 to 3 and 5 and 6 show an embodiment of a force measuring device while 4 an embodiment of a torque measuring device shows.

Bei dem verformbaren Element 2 handelt es sich in beiden gezeigten Ausführungsbeispielen um ein ausschließlich Messzwecken dienendes Element und zwar um eine Biegefeder 2a. Die Vorrichtung ist in beiden gezeigten Ausführungsbeispielen so ausgestaltet, dass die zu messende Kraft oder das zu messenden Moment vollständig durch die Vorrichtung hindurch geführt sind.At the deformable element 2 In both exemplary embodiments shown, this is an element exclusively for measuring purposes, namely a bending spring 2a , In both exemplary embodiments shown, the device is configured in such a way that the force to be measured or the moment to be measured are completely guided through the device.

Die mechanischen Mittel 4 sind als Verstärkungsmittel 4a ausgebildet, die die Wegstrecke h1, um die die Vorrichtung zwischen dem Krafteinleitungsbereich B1 und dem mindestens einem Kraftausleitungsbereich B2, B2' verformt wird, mechanisch in einen messbaren Ausschlag h2 umwandeln, der größer ist, als die Wegstrecke h1.The mechanical means 4 are as reinforcing agents 4a formed, the distance h1, by which the device between the force introduction region B1 and the at least one Kraftausleitungsbereich B2, B2 'is deformed, mechanically convert into a measurable rash h2, which is greater than the distance h1.

Etwa 3 zeigt zwei Endanschläge 3, 3', zur Begrenzung der Bewegungsmöglichkeit der Hebel 1, 1'.Approximately 3 shows two end stops 3 . 3. ' , to limit the possibility of movement of the lever 1 . 1' ,

Wie etwa die 3 und 4 zeigen, umfasst die Vorrichtung in beiden gezeigten Ausführungsbeispielen einen Positionssensor 6, und an beiden Hebel 1, 1' ist jeweils ein Messbereich MB, MB‘ angeordnet. Der Positionssensor 6 ist als induktiver Sensor ausgeführt und misst den Ausschlag h2, den die Messbereiche MB, MB‘ relativ zu dem Basisteil 5 bei einem Verformen der Vorrichtung zwischen dem Krafteinleitungsbereich und dem mindestens einem Kraftausleitungsbereich vollziehen. Anstelle der in den 3 und 4 gezeigten Anordnung des Positionssensors 6 unterhalb der mechanischen Mittel 4 kann dieser auch oberhalb der mechanischen Mittel 4 angeordnet sein. Der Positionssensor 6 ist in beiden gezeigten Ausführungsbeispielen ortsfest zu dem Basisteil 5 angeordnet.How about the 3 and 4 show, the device comprises a position sensor in both embodiments shown 6 , and on both levers 1 . 1' in each case a measuring range MB, MB 'is arranged. The position sensor 6 is designed as an inductive sensor and measures the deflection h2, the measuring ranges MB, MB 'relative to the base part 5 when deforming the device between the force introduction region and the at least one Kraftausleitungsbereich complete. Instead of in the 3 and 4 shown arrangement of the position sensor 6 below the mechanical means 4 This can also be above the mechanical means 4 be arranged. The position sensor 6 is stationary in both embodiments shown to the base part 5 arranged.

Die Messbereiche MB, MB‘ sind mit Vorteil so ausgestaltet, dass in Abhängigkeit von ihrer Entfernung zu der Spule des induktiven Sensors deren Magnetfeld beeinflusst wird. Beide Messbereiche MB, MB‘ umfassen ein Blechteil, und zwar jeweils eine rechteckige Blechplatte.The measuring ranges MB, MB 'are advantageously designed such that their magnetic field is influenced as a function of their distance from the coil of the inductive sensor. Both measuring ranges MB, MB 'comprise a sheet metal part, in each case a rectangular sheet metal plate.

Das verformbare Element 2 wirkt bei beiden gezeigten Ausführungsbeispielen zwischen den beiden Hebeln 1, 1' und ist durch eine Feder 2a, genauer gesagt eine Biegefeder, gebildet. Das verformbaren Element 2 wirkt bei beiden gezeigten Ausführungsbeispielen nicht auf das Basisteil.The deformable element 2 acts in both embodiments shown between the two levers 1 . 1' and is by a spring 2a , more precisely a spiral spring formed. The deformable element 2 does not affect the base part in both embodiments shown.

Wie insbesondere die 2 und 3 zeigen, weist das gezeigte Ausführungsbeispiel einer Kraftmessvorrichtung genau einen Krafteinleitungsbereich B1 und genau zwei Kraftausleitungsbereiche B2, B2' auf.How the particular 2 and 3 show, the illustrated embodiment of a force measuring device exactly one force introduction region B1 and exactly two Kraftausleitungsbereiche B2, B2 'on.

Die Vorrichtung ist so ausgestaltet, dass die Vorrichtung bei der Einleitung der zu messenden Kraft MF zwischen dem Krafteinleitungsbereich B1 und den beiden Kraftausleitungsbereichen B2, B2' verformt wird (vergleiche 1 und 2).The device is designed such that the device is deformed during the introduction of the force MF to be measured between the force introduction region B1 and the two force extraction regions B2, B2 '(cf. 1 and 2 ).

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Kraftmessvorrichtung ist der Krafteinleitungsbereich B1 der zu messenden Kraft MF an dem Basisteil 5 angeordnet und die beiden Kraftausleitungsbereiche B2, B2' sind jeweils an einem der beiden Hebel 1,1' angeordnet. Die Kraftausleitungsbereiche B2, B2' können auch als Reaktionskraft RF, RF‘ Einleitungsbereiche bezeichnet werden.In the embodiment shown as a force measuring device of the force introduction region B1 of the force to be measured MF on the base part 5 arranged and the two Kraftausleitungsbereiche B2, B2 'are each at one of the two levers 1 , 1 'arranged. The Kraftausleitungsbereiche B2, B2 'can also be referred to as reaction force RF, RF' introduction areas.

Zur Erzielung der „Übersetzung“ der kleineren Wegstrecke h1 in den größeren Ausschlag h2 ist der Abstand I1 jedes Kraftausleitungsbereichs B2, B2' von der Drehachse A, A‘ des jeweiligen Hebels 1,1' kleiner, als der Abstand I2 des Messbereich MB, MB des jeweiligen Hebels 1, 1' von der jeweiligen Drehachse A, A‘.In order to achieve the "translation" of the smaller distance h1 into the larger deflection h2, the distance I1 of each force discharge area B2, B2 'from the axis of rotation A, A' of the respective lever 1 , 1 'smaller than the distance I2 of the measuring range MB, MB of the respective lever 1 . 1' from the respective axis of rotation A, A '.

Das gezeigte Ausführungsbeispiel der Kraftmessvorrichtung ist so ausgeführt, dass das Verhältnis der Wegstrecke h1, um die die Vorrichtung zwischen dem Krafteinleitungsbereich B1 und den Kraftausleitungsbereichen B2, B2' verformt wird, zu dem messbaren Ausschlag h2 gleich groß ist, wie das Verhältnis des Abstands I1 des jedes Kraftausleitungsbereichs B2, B2' von der Drehachse A, A‘ des jeweiligen Hebels 1, 1' zu dem Abstand I2 des Messbereichs MB, MB des jeweiligen Hebels 1, 1' von der jeweiligen Drehachse A, A‘.The illustrated embodiment of the force measuring device is designed so that the ratio of the distance h1 by which the device is deformed between the force introduction region B1 and the force discharge regions B2, B2 'to the measurable deflection h2 is equal to the ratio of the distance I1 of each Kraftausleitungsbereichs B2, B2 'of the axis of rotation A, A' of the respective lever 1 . 1' to the distance I2 of the measuring range MB, MB of the respective lever 1 . 1' from the respective axis of rotation A, A '.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Ausführung als Kraftmessvorrichtung ohne Einwirkung einer zu messenden Kraft. Der Positionssensor 6 ist in dieser Darstellung der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Gut erkennbar ist, dass der Abstand I1 der Kraftausleitungsbereiche B2, B2' von der jeweiligen Drehachse A, A‘ deutlich kleiner ist, als der Abstand I2 der Messbereiche von der Drehachse. 1 shows an embodiment of the device according to the invention in the embodiment as a force measuring device without the action of a force to be measured. The position sensor 6 is not shown in this illustration for the sake of clarity. It can be clearly seen that the distance I1 of the force extraction areas B2, B2 'from the respective axis of rotation A, A' is significantly smaller than the distance I2 of the measuring areas from the axis of rotation.

Dies führt dazu, dass bei Einleitung einer zu messenden Kraft MF, wie in 2 gezeigt, der Ausschlag h2, den die Messbereiche MB, MB‘ dabei vollziehen, deutlich größer ist, als die Wegstrecke h1, um die sich die Vorrichtung zwischen dem Krafteinleitungsbereich B1 und dem mindestens einem Kraftausleitungsbereich B2, B2' dabei verformt.This leads to the fact that upon initiation of a force to be measured MF, as in 2 shown, the rash h2, the measure areas MB, MB 'thereby, is significantly greater than the distance h1 by which the device between the force introduction region B1 and the at least one Kraftausleitungsbereich B2, B2' thereby deformed.

3 zeigt, wie der Positionssensor 6 den Ausschlag h2 der Messbereiche MB, MB‘ misst und lässt auch die Endanschläge 3, 3' gut erkennen. 3 shows how the position sensor 6 The rash h2 of the measuring ranges MB, MB 'measures and also leaves the end stops 3 . 3. ' recognize well.

4 zeigt die Ausführung als Drehmomentmessvorrichtung. Das zu messende Drehmoment M wird in die Hebelarme 1, 1' eingeleitet. Die Begriffe Hebel und Hebelarme werden im Rahmen dieser Druckschrift synonym verwendet. 4 shows the execution as a torque measuring device. The torque to be measured M is in the lever arms 1 . 1' initiated. The terms lever and lever arms are used interchangeably in this document.

Die 5 und 6 dienen der Veranschaulichung der Wirkungsweise der Hebelarme 1, 1'. 6 zeigt das Basisteil 5 in durchgezogener Linie, nachdem sich die Vorrichtung zwischen dem Krafteinleitungsbereich B1 und den Kraftausleitungsbereichen B2, B2' um Wegstrecke h1 verformt hat und in gestrichelter Linie in der Ausgangsposition.The 5 and 6 serve to illustrate the operation of the lever arms 1 , 1'. 6 shows the base part 5 in a solid line, after the device has deformed between the force introduction region B1 and the Kraftausleitungsbereichen B2, B2 'by distance h1 and in dashed line in the starting position.

Claims (7)

Kraft- oder Drehmomentmessvorrichtung (100), wobei die Vorrichtung ein verformbares Element (2) umfasst, und sich die Vorrichtung (100) bei Einleitung einer zu messenden Kraft (MF) oder eines zu messenden Drehmoments (M) über einen Krafteinleitungsbereich (B1) und mindestens einen Kraftausleitungsbereich (B2, B2') zwischen dem Krafteinleitungsbereich (B1) und dem mindestens einem Kraftausleitungsbereich (B2, B2') um eine Wegstrecke (h1) verformt, wobei mechanische Mittel (4) vorgesehen sind, die die Wegstrecke (h1) mithilfe mindestens eines Hebels (1, 1') in einen messbaren Ausschlag (h2) umwandeln dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Mittel (4) ein Basisteil (5) und zwei jeweils um eine Achse (A, A‘) drehbar an dem Basisteil (5) gelagerte Hebel (1, 1') umfassen und mindestens ein Endanschlag (3, 3') vorgesehen ist, zur Begrenzung der Bewegungsmöglichkeit der Hebel (1, 1'), wobei das verformbare Element (2) zwischen den beiden Hebeln (1, 1') wirkt und eine Feder (2a) umfasst, wobei der Krafteinleitungsbereich (B1) an dem Basisteil (5) angeordnet ist und die Kraftausleitungsbereiche (B2, B2') jeweils an einem der beiden Hebel (1, 1') angeordnet sind.Force or torque measuring device (100), wherein the device comprises a deformable element (2), and the device (100) upon initiation of a force to be measured (MF) or a torque to be measured (M) via a force introduction region (B1) and at least one Kraftausleitungsbereich (B2, B2 ') between the force introduction region (B1) and the at least one Kraftausleitungsbereich (B2, B2') deformed by a distance (h1), wherein mechanical means (4) are provided, which the distance (h1) using at least one lever (1, 1 ') into a measurable rash (h2) characterized in that the mechanical means (4) a base part (5) and two rotatable about an axis (A, A') on the base part (5 ) and at least one end stop (3, 3 ') is provided for limiting the possibility of movement of the levers (1, 1'), wherein the deformable element (2) between the two levers (1, 1 ') and comprises a spring (2a) t, wherein the force introduction region (B1) on the base part (5) is arranged and the Kraftausleitungsbereiche (B2, B2 ') respectively on one of the two levers (1, 1') are arranged. Vorrichtung (100), nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Mittel (4) als Verstärkungsmittel (4a) ausgebildet sind, die die Wegstrecke (h1), um die die Vorrichtung (2) zwischen dem Krafteinleitungsbereich (B1) und dem mindestens einem Kraftausleitungsbereich (B2, B2') verformt wird, mechanisch in einen messbaren Ausschlag (h2) umwandeln, der größer ist, als die Wegstrecke (h1), wobei die mechanischen Mittel (4) zwei Hebel (1, 1') umfassen.Device (100), after Claim 1 , characterized in that the mechanical means (4) are formed as reinforcing means (4a), the distance (h1) by which the device (2) between the force introduction region (B1) and the at least one Kraftausleitungsbereich (B2, B2 ') is deformed mechanically into a measurable rash (h2), which is greater than the distance (h1), wherein the mechanical means (4) comprises two levers (1, 1 '). Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) einen Positionssensor (6) umfasst, und an dem mindestens einen Hebel (1, 1) mindestens ein Messbereich (MB, MB‘) angeordnet ist und der Positionssensor (6) den Ausschlag (h2) misst, den ein Messbereich (MB, MB‘) mindestens eines Hebels (1, 1') bei einem Verformen der Vorrichtung (100) zwischen dem Krafteinleitungsbereich (B1) und dem mindestens einem Kraftausleitungsbereich (B2, B2') vollzieht.Device (100) according to one of Claims 1 or 2 , characterized in that the device (100) comprises a position sensor (6), and on which at least one lever (1, 1) at least one measuring area (MB, MB ') is arranged and the position sensor (6) the rash (h2) measures a measuring range (MB, MB ') of at least one lever (1, 1') in a deformation of the device (100) between the force introduction region (B1) and the at least one Kraftausleitungsbereich (B2, B2 ') completes. Vorrichtung (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionssensor (6) als induktiver Sensor ausgeführt ist. Device (100) according to Claim 3 , characterized in that the position sensor (6) is designed as an inductive sensor. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, insbesondere Kraftmessvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Krafteinleitungsbereich (B1) und zwei Kraftausleitungsbereiche (B2, B2') - aufweist.Device (100) according to one of Claims 1 to 4 , in particular force measuring device, characterized in that the device has a force introduction region (B1) and two Kraftausleitungsbereiche (B2, B2 ') -. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, der Abstand (I1) jedes Kraftausleitungsbereichs (B2, B2') von der Drehachse (A, A‘) des jeweiligen Hebels (1, 1') kleiner ist, als der Abstand (I2) des Messbereichs (MB, MB‘) des jeweiligen Hebels (1, 1') von der jeweiligen Drehachse (A, A‘).Device (100) according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that the distance (I1) of each Kraftausleitungsbereichs (B2, B2 ') from the axis of rotation (A, A') of the respective lever (1, 1 ') is smaller than the distance (I2) of the measuring range (MB, MB ') of the respective lever (1, 1') from the respective axis of rotation (A, A '). Vorrichtung (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung so ausgestaltet ist, dass das Verhältnis der Wegstrecke (h1), um die sich die Vorrichtung zwischen dem Krafteinleitungsbereich (B1) und dem mindestens einem Kraftausleitungsbereich (B2, B2') verformt, zu dem messbaren Ausschlag (h2) gleich groß ist, wie das Verhältnis des Abstands (I1) des Kraftausleitungsbereichs (B2, B2') von der Drehachse (A, A‘) des jeweiligen Hebels (1, 1') zu dem Abstand (I2) des Messbereich(MB, MB) des jeweiligen Hebels (1, 1') von der jeweiligen Drehachse (A, A‘).Device (100) according to Claim 6 , characterized in that the device is designed such that the ratio of the distance (h1) by which the device deforms between the force introduction region (B1) and the at least one force discharge region (B2, B2 ') to the measurable rash (h2 ) is the same as the ratio of the distance (I1) of the Kraftausleitungsbereichs (B2, B2 ') from the axis of rotation (A, A') of the respective lever (1, 1 ') to the distance (I2) of the measuring range (MB, MB) of the respective lever (1, 1 ') from the respective axis of rotation (A, A').
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