DE10203872B4 - Force transducers for measuring pressure or shear forces - Google Patents

Force transducers for measuring pressure or shear forces Download PDF

Info

Publication number
DE10203872B4
DE10203872B4 DE2002103872 DE10203872A DE10203872B4 DE 10203872 B4 DE10203872 B4 DE 10203872B4 DE 2002103872 DE2002103872 DE 2002103872 DE 10203872 A DE10203872 A DE 10203872A DE 10203872 B4 DE10203872 B4 DE 10203872B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
measuring body
sleeve
measuring
force
zone
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE2002103872
Other languages
German (de)
Other versions
DE10203872A1 (en
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebm Brosa Messgerate & Co KG GmbH
ebm Brosa Messgeraete GmbH and Co KG
Original Assignee
Ebm Brosa Messgerate & Co KG GmbH
ebm Brosa Messgeraete GmbH and Co KG
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 Ebm Brosa Messgerate & Co KG GmbH, ebm Brosa Messgeraete GmbH and Co KG filed Critical Ebm Brosa Messgerate & Co KG GmbH
Priority to DE2002103872 priority Critical patent/DE10203872B4/en
Publication of DE10203872A1 publication Critical patent/DE10203872A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE10203872B4 publication Critical patent/DE10203872B4/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/04—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands
    • G01L5/10—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands using electrical means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/26—Auxiliary measures taken, or devices used, in connection with the measurement of force, e.g. for preventing influence of transverse components of force, for preventing overload

Abstract

Kraftaufnehmer zum Messen von Druck- bzw. Schubkräften, mit einem Meßkörper (16), der zumindest eine Kraftmeßzone (18) aufweist, in der zumindest ein Kraftmeßsystem (22-28) angeordnet ist, das in der Lage ist, Dehnungen, Stauchungen und/oder Biegungen des Meßkörpers (16) in der Kraftmeßzone (18) zu erfassen, und mit einer den Meßkörper (16) umfänglich zumindest teilweise umgebenden Hülse (32), die sich zumindest über eine Teillänge des Meßkörpers (16) erstreckt und gegen den Meßkörper (16) abgedichtet ist, wobei die Hülse (32) hermetisch dicht fest mit dem Meßkörper (16) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (32) zwischen Längsendabschnitten (38, 40) zumindest eine Biegezone (42) aufweist, in der die Hülse (32) im wesentlichen in Längsrichtung des Meßkörpers (16) biegsam ist, so daß die Hülse (32) eine Relativbeweglichkeit relativ zum Meßkörper (16) in Längsrichtung des Meßkörpers (16) besitzt.Force transducer for measuring pressure or shear forces, with a measuring body (16) which has at least one force measuring zone (18) in which at least one force measuring system (22-28) is arranged, which is able to measure strains, compressions and / or to detect bends of the measuring body (16) in the force measuring zone (18), and with a sleeve (32) which at least partially surrounds the measuring body (16) and which extends at least over a partial length of the measuring body (16) and against the measuring body ( 16) is sealed, the sleeve (32) being hermetically tightly connected to the measuring body (16), characterized in that the sleeve (32) between longitudinal end sections (38, 40) has at least one bending zone (42) in which the The sleeve (32) is essentially flexible in the longitudinal direction of the measuring body (16), so that the sleeve (32) has a relative mobility relative to the measuring body (16) in the longitudinal direction of the measuring body (16).

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftaufnehmer zum Messen von Druck- bzw. Schubkräften, mit einem Meßkörper, der zumindest eine Kraftmeßzone aufweist, in der zumindest ein Kraftmeßsystem angeordnet ist, das in der Lage ist, Dehnungen, Stauchungen und/oder Biegungen des Meßkörpers in der Kraftmeßzone zu erfassen, und mit einer den Meßkörper umfänglich zumindest teilweise umgebenden Hülse, die sich zumindest über eine Teillänge des Meßkörpers erstreckt und gegen den Meßkörper abgedichtet ist, wobei die Hülse hermetisch dicht fest mit dem Meßkörper verbunden ist.The invention relates to a force transducer Measurement of pressure or shear forces, with a measuring body, the has at least one force measuring zone, in the at least one force measuring system is arranged, which is capable of expansion, compression and / or Bends in the force measuring zone to be detected, and with a circumference of the measuring body at least partially surrounding sleeve, which is at least about a partial length of the measuring body extends and sealed against the measuring body is, the sleeve is hermetically tightly connected to the measuring body.

Ein derartiger Kraftaufnehmer ist aus dem Dokument DE 39 12 218 A1 bekannt.Such a force transducer is from the document DE 39 12 218 A1 known.

Der aus dem zuvor genannten Dokument bekannte Kraftaufnehmer weist einen Lastaufnahmesitz, einen Lasteinführungsabschnitt und einen Lastaufnahmeabschnitt auf, die zusammen den Meßkörper bilden. Am krafteinleitungsseitigen Ende des Meßkörpers ist ein äußerer Zylinderabschnitt angeordnet, der den Lastaufnahmesitz umgibt, und der über zwei sich radial erstreckende voneinander beabstandete Membranen mit einem inneren Zylinderabschnitt verbunden ist, der an seinem krafteinleitungsseitigen Ende fest mit dem Lastaufnahmesitz verschweißt ist. Die zuvor genannten Membranen haben die Funktion, daß sich unsymmetrisch eingeleitete oder seitlich eingeleitete Kräfte nicht als Meßfehler auf die Kraftmessung auswirken.The one from the aforementioned document known force transducer has a load receiving seat, a load introduction section and a load receiving section, which together form the measuring body. There is an outer cylinder section at the force introduction end of the measuring body arranged, which surrounds the load-bearing seat, and which over two with radially extending spaced membranes an inner cylinder section is connected, which is on its force introduction side End is welded to the load-bearing seat. The aforementioned The function of membranes is that they are introduced asymmetrically or lateral forces not as a measurement error affect the force measurement.

Des weiteren ist aus dem Dokument DE 37 38 104 A1 eine Kapselung für eine Kraftmeßvorrichtung beschrieben, bei der zur luftdichten Kapselung des Biegeelementes mit den darauf applizierten Dehnmeßstreifen ein Balg vorgesehen ist. Mit der Kraftmeßvorrichtung werden Drehmomente erfaßt, die von einer Kurbel auf eine Welle ausgeübt werden.Furthermore is from the document DE 37 38 104 A1 describes an encapsulation for a force measuring device in which a bellows is provided for the airtight encapsulation of the bending element with the strain gauges applied thereon. The force measuring device detects torques which are exerted by a crank on a shaft.

Ferner ist aus dem Dokument DE 693 08 662 T2 ein Kraftwandler und seine Verwendung in einer Druckerfassungsschaltung bekannt. Der Kraftwandler ist in einem rohrförmigen Gehäuse aufgenommen, das an einem Ende eine Membran und an dem anderen Ende einen abgedichteten Anschluß aufweist, wobei an dem abgedichteten Anschluß ein Trägerbett befestigt ist und der Kraftübertragungsblock des Kraftwandlers derart angeordnet ist, daß er mit der Membran in Berührung gelangt. Mit diesem Kraftwandler werden in einem Motorzylinder Verbrennungsgasdrücke gemessen.Furthermore, from the document DE 693 08 662 T2 a force converter and its use in a pressure sensing circuit is known. The force transducer is received in a tubular housing which has a membrane at one end and a sealed connection at the other end, a carrier bed being fastened to the sealed connection and the force transmission block of the force transducer being arranged such that it contacts the membrane arrives. Combustion gas pressures are measured in an engine cylinder with this force converter.

Ein Kraftaufnehmer der eingangs genannten Art wird beispielsweise zum Messen des Schneckendruckes bei Extrudern oder zum Messen der Schließkraft von Schleusentoren eingesetzt.A force transducer of the type mentioned at the beginning is used, for example, to measure screw pressure in extruders or to measure the closing force used by lock gates.

Der Meßkörper derartiger Kraftaufnehmer ist üblicherweise als Ringkörper ausgebildet, so daß derartige Kraftaufnehmer auch als Meßringe bezeichnet werden. Der Meßkörper kann gemäß der vorliegenden Erfindung einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein und eine im Querschnitt runde oder eckige Geometrie aufweisen.The measuring body of such force transducers is common as a ring body trained so that such Force transducers also as measuring rings be designated. The measuring body can according to the present Invention can be formed in one or more parts and one in Cross-section have round or angular geometry.

Der Meßkörper des Kraftaufnehmers hat die Funktion, die zu messenden Druck- bzw. Schubkräfte aufzunehmen. Diese Druck- bzw. Schubkräfte führen in der Kraftmeßzone, die üblicherweise gegenüber dem übrigen Bereich des Meßkörpers mit geringerer Materialstärke ausgeführt ist, zu Dehnungen, Stauchungen bzw. Biegungen des Meßkörpers, die von zumindest einem in der Kraftmeßzone angeordneten Kraftmeßsystem, beispielsweise auf der Basis von Dehnungsmeßstreifen, erfaßt und in Meßsignale umgewandelt werden, aus denen in einer Auswerteeinheit die zu messenden Kräfte ermittelt werden.The measuring body of the force transducer has the function of absorbing the pressure or shear forces to be measured. This printing or thrusts lead in the force measuring zone, the usual compared to the rest of the area of the measuring body with lower material thickness accomplished is, expansion, compression or bending of the measuring body, the of at least one force measuring system arranged in the force measuring zone, for example on the basis of strain gauges, detected and in measuring signals are converted, from which in an evaluation unit the ones to be measured personnel be determined.

Das Kraftmeßsystem bzw. die Kraftmeßsysteme sind empfindlich gegen Umfeldeinflüsse wie Feuchtigkeit oder Verunreinigungen. Wenn Feuchtigkeit an die Kraftmeßsysteme gelangt, werden diese zunächst ungenau und später sogar zerstört, wodurch der Kraftaufnehmer seine Funktion verliert. Um das oder die Kraftmeßsysteme gegen derartige Umfeldeinflüsse zu schützen, ist um den Meßkörper umfänglich eine Hülse angeordnet, die gegen den Meßkörper abgedichtet ist.The force measuring system or the force measuring systems are sensitive to environmental influences such as moisture or contamination. If moisture gets to the force measuring systems, they are initially inaccurate and later even destroyed whereby the force transducer loses its function. To that or the force measuring systems against such environmental influences to protect, is a circumference around the measuring body Sleeve arranged, sealed against the measuring body is.

Die Hülse darf andererseits nicht die Meßempfindlichkeit des Meßkörpers beeinträchtigen, d.h. der Meßkörper muß stets in der Lage sein, auf die zu messenden Druck- bzw. Schubkräfte mit Dehnungen, Stauchungen und/oder Biegungen in der Kraftmeßzone antworten zu können, um eine genaue Kraftmessung zu ermöglichen. Dementsprechend muß die Hülse relativ zum Meßkörper eine gewisse Beweglichkeit in Längsrichtung des Meßkörpers aufweisen, damit die zu messenden Druck- bzw. Schubkräfte zu den zur Messung der Kräfte erforderlichen Dehnungen, Stauchungen bzw. Biegungen des Meßkörpers in der zumindest einen Kraftmeßzone führen können, ohne daß diese Kräfte von der Hülse aufgenommen werden. Denn ansonsten würde die Empfindlichkeit des Kraftaufnehmers und damit die Meßgenauigkeit vermindert.On the other hand, the sleeve must not the measurement sensitivity affect the measuring body, i.e. the measuring body must always be able to withstand the pressure or shear forces to be measured Strains, compressions and / or bends in the force measuring zone respond to be able to enable accurate force measurement. Accordingly, the sleeve must be relative to the measuring body one certain flexibility in the longitudinal direction of the measuring body, thus the pressure or shear forces to be measured to those for measuring the personnel necessary expansions, upsets or bends of the measuring body in the at least one force measuring zone can lead without that these personnel from the sleeve be included. Otherwise the sensitivity of the Force transducer and thus the measurement accuracy is reduced.

Um die zuvor genannte Relativbeweglichkeit zwischen der Hülse und dem Meßkörper zu ermöglichen, wurde bei den bekannten Kraftaufnehmern die Hülse gegen den Meßkörper mittels Dichtungen, beispielsweise O-Ringen, abgedichtet, ohne daß die Hülse starr mit dem Meßkörper verbunden ist.To the aforementioned relative mobility between the sleeve and the measuring body enable, was the sleeve against the measuring body by means of the known force transducers Seals, for example O-rings, are sealed without the sleeve being rigid connected to the measuring body is.

Eine Abdichtung der Hülse gegen den Meßkörper mittels Dichtungen in Form von O-Ringen hat jedoch den Nachteil, daß die O-Ringe im Laufe der Zeit durch Verschleiß oder Umfeldeinflüsse undicht werden, so daß Verunreinigungen und Feuchtigkeit an. die Kraftmeßeinrichtungen gelangen können, woraus sich die zuvor erwähnten schädlichen Folgen für den Kraftaufnehmer ergeben.Sealing the sleeve against the measuring body by means of However, seals in the form of O-rings have the disadvantage that the O-rings become worn over time through wear or environment influences leak, causing contamination and moisture. the force measuring devices can get out of what the previously mentioned harmful Consequences for the Force transducers result.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Standzeit eines Kraftaufnehmers der eingangs genannten Art zu erhöhen, ohne dabei die Meßempfindlichkeit zu beeinträchtigen.The invention is therefore the object based on the service life of a force transducer of the type mentioned Kind of increase without losing sensitivity to affect.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe hinsichtlich des eingangs genannten Kraftaufnehmers dadurch gelöst, daß die Hülse zwischen Längsendabschnitten zumindest eine Biegezone aufweist, in der die Hülse im wesentlichen in Längsrichtung des Meßkörpers biegsam ist, so daß die Hülse eine Relativbeweglichkeit relativ zum Meßkörper in Längsrichtung des Meßkörpers besitzt.According to the invention, this object is achieved with regard to of the aforementioned force transducer solved in that the sleeve between longitudinal end has at least one bending zone, in which the sleeve substantially in the longitudinal direction of the measuring body is flexible is so that the Sleeve one Has relative mobility relative to the measuring body in the longitudinal direction of the measuring body.

Bei dem erfindungsgemäßen Kraftaufnehmer wird das bzw. werden die Kraftmeßsysteme sicher gegen Umfeldeinflüsse, wie Verunreinigungen oder Feuchtigkeit, dadurch geschützt, daß die Hülse hermetisch dicht fest mit dem Meßkörper verbunden ist. Beispielsweise kann die Hülse vollumfänglich im Bereich beider Längsendabschnitte mit dem Meßkörper verschweißt sein oder auf den Meßkörper aufgeschrumpft sein. Damit sich die dadurch ergebende an sich starre Verbindung der Hülse mit dem Meßkörper nicht nachteilig auf die Meßempfindlichkeit und damit auf die Meßgenauigkeit des Kraftaufnehmers auswirkt, ist des weiteren erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Hülse zumindest eine Biegezone aufweist, in der die Hülse im wesentlichen in Längsrichtung des Meßkörpers biegsam ist. Die auf den Meßkörper wirkenden zu messenden Druck- bzw. Schubkräfte werden in Folge der zumindest einen Biegezone nicht oder zumindest im wesentlich geringeren Umfang von der Hülse aufgenommen und können sich somit unvermindert auf die Kraftmeßzone übertragen, während die Hülse sich dabei in der Biegezone in Längsrichtung des Meßkörpers biegt. Die Standzeit des erfindungsgemäßen Kraftaufnehmers ist somit ohne Beeinträchtigung der Meßempfindlichkeit erhöht.In the force transducer according to the invention will this or the force measuring systems be safe against environmental influences, such as Contamination or moisture, protected by making the sleeve hermetic is tightly connected to the measuring body. For example, the sleeve full in the area of both longitudinal end sections be welded to the measuring body or shrunk onto the measuring body his. So that the resulting rigid connection the sleeve not with the measuring body disadvantageous on the sensitivity and thus on the measuring accuracy of the force transducer, the invention further provides that the sleeve at least has a bending zone in which the sleeve substantially in the longitudinal direction of the measuring body is flexible is. Those acting on the measuring body pressure or shear forces to be measured are not or at least as a result of the at least one bending zone to a much lesser extent received by the sleeve and can thus transmitted unabated to the force measuring zone, while the Sleeve yourself thereby in the bending zone in the longitudinal direction of the measuring body bends. The service life of the force transducer according to the invention is therefore without impairment the sensitivity elevated.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die zumindest eine Biegezone im Querschnitt balgartig ausgebildet.In a preferred embodiment the at least one bending zone is bellows-shaped in cross section.

Durch die im Querschnitt balgartige Ausgestaltung der Biegezone wird bei der Hülse eine besonders hohe Biegsamkeit erreicht, ohne daß bei der Herstellung der Hülse biegsame Materialien wie Elastomere oder Kunststoffe oder dergleichen verwendet werden müssen. Die Hülse kann daher insgesamt aus Metall ausgebildet werden. Des weiteren hat die balgartige Ausgestaltung auch den Vorteil, daß die Hülse in der zumindest einen Biegezone im wesentlichen elastisch biegsam ist, d.h, sich in diesem Bereich nicht bleibend verformt, so daß die Nullage des Kraftaufnehmers stets wieder erreicht wird.Due to the bellows-like in cross section Design of the bending zone is a particularly high flexibility in the sleeve achieved without the manufacture of the sleeve flexible materials such as elastomers or plastics or the like must be used. The sleeve can therefore be made entirely of metal. Furthermore has the bellows-like design also the advantage that the sleeve in the at least one bending zone is essentially elastically flexible, i.e. not permanently deformed in this area, so that the zero position of the force transducer is always reached again.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die Hülse in der zumindest einen Biegezone von ihrer Außenseite und/oder Innenseite her quer zur Längsrichtung des Meßkörpers verlaufende Ausnehmungen oder Einschnitte auf.In a further preferred embodiment points the sleeve in the at least one bending zone from the outside and / or inside forth across the longitudinal direction of the measuring body Recesses or cuts.

Diese Maßnahme, die zu einer im Querschnitt balgartigen Ausgestaltung der Biegezone führt, hat den Vorteil, daß sich die zumindest eine Biegezone mit besonders einfachen Bearbeitungsmaßnahmen, beispielsweise Dreh- oder Fräsvorgängen, herstellungstechnisch einfach und kostengünstig an der Hülse ausbilden läßt.This measure leading to a cross-section bellows-like design of the bending zone has the advantage that the at least one bending zone with particularly simple machining measures, for example turning or milling processes, in terms of production technology simple and inexpensive on the sleeve can train.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung bildet die zumindest eine Biegezone ein Längsende der Hülse, und ist ein äußeres Ende der Biegezone mit dem Meßkörper hermetisch dicht fest verbunden.In a further preferred embodiment forms the at least one bending zone a longitudinal end of the sleeve, and is an outer end the bending zone with the measuring body hermetically tightly connected.

Diese Maßnahme führt zu einer noch einfacheren und kostengünstigeren Herstellung der Hülse, da die Längsenden der Hülse für eine maschinelle Bearbeitung besonders geeignet sind.This measure leads to an even simpler one and cheaper Manufacture of the sleeve, because the long ends the sleeve for one machining are particularly suitable.

Dabei ist es bevorzugt, wenn das äußere Ende der zumindest einen Biegezone mit dem Meßkörper verschweißt ist.It is preferred if the outer end the at least one bending zone is welded to the measuring body.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß durch eine Verschweißung des äußeren Endes der Biegezone mit dem Meßkörper eine hermetisch dichte feste Verbindung zwischen der Hülse und dem Meßkörper auf verfahrenstechnisch einfache Weise realisiert werden kann.This measure has the advantage that a welding of the outer end the bending zone with the measuring body one hermetically sealed fixed connection between the sleeve and the measuring body procedurally simple way can be realized.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Hülse an zumindest einem ihrer Längsendabschnitte auf den Meßkörper aufgeschrumpft.In a further preferred embodiment the sleeve on at least one of their longitudinal end sections shrunk onto the measuring body.

Auch durch diese Maßnahme wird ebenfalls eine hermetisch dichte feste Verbindung zwischen der Hülse und dem Meßkörper erreicht, und zwar ebenfalls durch einen einfachen Herstellungsschritt. Diese Maßnahme kann auch mit der zuvor genannten Maßnahme in der Weise kombiniert sein, daß das äußere Ende der Biegezone mit dem Meßkörper verschweißt ist, während das gegenüberliegende Längsende bzw. der gegenüberliegende Längsendabschnitt auf den Meßkörper aufgeschrumpft ist.This measure will also also a hermetically sealed connection between the sleeve and reached the measuring body, and also through a simple manufacturing step. This measure can also be combined with the aforementioned measure in such a way be that the outer end the bending zone is welded to the measuring body, while the opposite longitudinal end or the opposite longitudinal end shrunk onto the measuring body is.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.There are further advantages the following description and the attached drawing.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angege benen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the above not only mentioned features and to be explained below in the specified combination, but also in others Combinations or alone can be used without the frame to leave the present invention.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in bezug auf diese hiernach näher beschrieben. Es zeigen:An embodiment of the invention is shown in the drawing and will be referred to hereafter described in more detail. Show it:

1 eine Seitenansicht eines Kraftaufnehmers zum Messen von Druck- bzw. Schubkräften; 1 a side view of a force transducer for measuring pressure or shear forces;

2 einen Schnitt durch den Kraftaufnehmer in 1 entlang seiner Längsachse; und 2 a section through the force transducer in 1 along its longitudinal axis; and

3 eine vergrößerte Darstellung des in 2 mit X bezeichneten Ausschnitts des Kraftaufnehmers in 1 und 2. 3 an enlarged view of the in 2 X marked section of the force transducer in 1 and 2 ,

In 1 und 2 ist ein mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 versehener Kraftaufnehmer dargestellt. Der Kraftaufnehmer 10 dient zum Messen von Druck- bzw. Schubkräften, die auf den Kraftaufnehmer 10 wie mit Pfeilen 12 angedeutet, in Richtung einer Längsachse 14 des Kraftaufnehmers 10 wirken.In 1 and 2 is one with the general reference number 10 provided force transducer posed. The force transducer 10 is used to measure pressure or shear forces on the force transducer 10 like with arrows 12 indicated, in the direction of a longitudinal axis 14 of the force transducer 10 Act.

Der Kraftaufnehmer 10 weist einen im gezeigten Ausführungsbeispiel einteiligen Meßkörper 16 auf, der in Form eines Ringes ausgebildet ist und eine mittige Montagebohrung 17 aufweist, über die der Kraftaufnehmer 10 an seinem Einsatzort eingebaut wird. Der Meßkörper 16 ist im Querschnitt im wesentlichen rund.The force transducer 10 has a one-piece measuring body in the embodiment shown 16 on, which is designed in the form of a ring and a central mounting hole 17 over which the force transducer 10 is installed at its location. The measuring body 16 is essentially round in cross-section.

Der Meßkörper 16 weist eine Kraftmeßzone 18 auf, in der der Meßkörper 16 durch eine vollumfangliche Aussparung dünnwandiger ausgebildet ist als im übrigen Bereich des Meßkörpers 16. Die zu messenden Druck- bzw. Schubkräfte gemäß den Pfeilen 12 bewirken Dehnungen, Stauchungen bzw. Biegungen des Meßkörpers 16 in der Kraftmeßzone 18.The measuring body 16 has a force measuring zone 18 in which the measuring body 16 is made thinner-walled than in the rest of the measuring body due to a full-length recess 16 , The pressure or shear forces to be measured according to the arrows 12 cause expansion, compression or bending of the measuring body 16 in the force measuring zone 18 ,

In der Kraftmeßzone 18 sind jeweils ein oder mehrere Kraftmeßsysteme 22, 24, 26, 28 angeordnet, die beispielsweise auf der Basis von Dehnungsmeßstreifen ausgebildet sind und zusammen zu einer Meßbrücke verschaltet sind. Die Kraftmeßeinrichtungen 22 bis 28 erfassen die aufgrund der auf den Meßkörper 16 wirkenden Druck- bzw. Schubkräften bewirkten Dehnungen, Stauchungen und/oder Biegungen des Meßkörpers 16 in der Kraftmeßzone 18 und erzeugen entsprechende Meßsignale, die in einer nicht dargestellten externen Auswerteeinheit verarbeitet werden, um daraus die zu messende Kraft bzw. Kräfte zu ermitteln. Der Kraftaufnehmer 10 weist dazu ferner einen Anschluß 30 zum Verbinden des Kraftaufnehmers 10 mit einer Spannungsversorgung für die Kraftmeßsysteme 22 bis 28 und der zuvor genannten nicht dargestellten Auswerteeinheit auf.In the force measuring zone 18 are each one or more force measuring systems 22 . 24 . 26 . 28 arranged, which are designed for example on the basis of strain gauges and are connected together to form a measuring bridge. The force measuring devices 22 to 28 capture the due to the measuring body 16 acting pressure or shear forces caused expansion, compression and / or bending of the measuring body 16 in the force measuring zone 18 and generate corresponding measurement signals, which are processed in an external evaluation unit (not shown) in order to determine the force or forces to be measured. The force transducer 10 also has a connection 30 to connect the load cell 10 with a power supply for the force measuring systems 22 to 28 and the aforementioned evaluation unit, not shown.

Der Kraftaufnehmer 10 weist weiterhin eine Hülse 32 auf, die sich im gezeigten Ausführungsbeispiel im wesentlichen über die gesamte Länge des Meßkörpers 16 in Richtung der Längsachse 14 erstreckt und den Meßkörper 16 umfänglich, im gezeigten Ausführungsbeispiel vollumfänglich, umgibt.The force transducer 10 still has a sleeve 32 on, which in the exemplary embodiment shown essentially over the entire length of the measuring body 16 in the direction of the longitudinal axis 14 extends and the measuring body 16 circumferentially, in the exemplary embodiment shown completely.

Der Meßkörper 16 und die Hülse 32 sind aus Metall, vorzugsweise aus rostfreiem Stahl, hergestellt. Der Anschluß 30 ist an der Hülse 32 befestigt, die zum Durchgang der elektrischen Leitun gen mit einer entsprechenden Öffnung 34 versehen ist. Ein rohrförmiger Abschnitt 36 des Anschlusses 30 ist dabei hermetisch dicht in die Öffnung 34 der Hülse 32 eingesetzt.The measuring body 16 and the sleeve 32 are made of metal, preferably stainless steel. The connection 30 is on the sleeve 32 attached to the passage of the electrical lines with a corresponding opening 34 is provided. A tubular section 36 of the connection 30 is hermetically sealed in the opening 34 the sleeve 32 used.

Die Hülse 32 ist vollumfänglich hermetisch dicht gegen den Meßkörper 16 abgedichtet und fest mit dem Meßkörper 16 verbunden.The sleeve 32 is completely hermetically sealed against the measuring body 16 sealed and tight with the measuring body 16 connected.

Zwischen den Längsendabschnitten 38 und 40 weist die Hülse 32 zumindest eine, im gezeigten Ausführungsbeispiel genau eine sich hier vollumfänglich um die Hülse 32 erstreckende Biegezone 42 auf, die in 3 in vergrößertem Maßstab dargestellt ist.Between the longitudinal end sections 38 and 40 points the sleeve 32 at least one, in the exemplary embodiment shown exactly one here completely around the sleeve 32 extending bending zone 42 on that in 3 is shown on an enlarged scale.

Im Bereich der Biegezone 42 ist die Hülse 32 in Richtung der Längsachse 14 des Kraftaufnehmers 10 bzw. des Meßkörpers 16 biegsam, wie mit Pfeilen 44 und 46 in 3 angedeutet ist.In the area of the bending zone 42 is the sleeve 32 in the direction of the longitudinal axis 14 of the force transducer 10 or the measuring body 16 flexible, like with arrows 44 and 46 in 3 is indicated.

Die Biegezone 42 der Hülse 32 ist im Querschnitt balgartig ausgebildet. Die Hülse 32 weist in der Biegezone 42 eine Ausnehmung bzw. einen Einschnitt 48 auf, der von der Innenseite der Hülse 32 her in die Hülse 32 eingebracht ist, sowie eine Ausnehmung bzw. einen Einschnitt 50, der von der Außenseite der Hülse 32 in diese eingebracht wurde.The bending zone 42 the sleeve 32 is bellows-shaped in cross section. The sleeve 32 points in the bending zone 42 a recess or an incision 48 on that from the inside of the sleeve 32 here in the sleeve 32 is introduced, as well as a recess or an incision 50 from the outside of the sleeve 32 was brought into this.

Die Biegezone 42 bildet ein Längsende der Hülse 32, im gezeigten Ausführungsbeispiel den Längsendabschnitt 40 der Hülse 32, und ein äußeres Ende 52 der Biegezone 42 ist mit dem Mcßkörper 16 über eine vollumfänglich um den Meßkörper ausgebildete Schweißnaht 54 hermetisch dicht und fest verbunden.The bending zone 42 forms a longitudinal end of the sleeve 32 , in the embodiment shown the longitudinal end section 40 the sleeve 32 , and an outer end 52 the bending zone 42 is with the body 16 via a weld seam fully formed around the measuring body 54 hermetically sealed and firmly connected.

Der gegenüberliegende Längsendabschnitt 38 der Hülse 32 ist auf den Meßkörper 16 hermetisch dicht aufgeschrumpft, kann jedoch auch lediglich auf den Meßkörper 16 aufgeschoben und mit einer entsprechenden vollumfänglichen Schweißnaht am äußeren Ende des Längsendabschnitts 38 mit dem Meßkörper 16 verschweißt sein.The opposite longitudinal end section 38 the sleeve 32 is on the measuring body 16 hermetically shrunk tight, but can only be applied to the measuring body 16 pushed on and with a corresponding full-length weld at the outer end of the longitudinal end section 38 with the measuring body 16 be welded.

Die Biegezone 42 der Hülse 32 bewirkt nun, daß sich die Hülse 32 bei auf den Meßkörper 16 wirkenden Druck- bzw. Schubkräften 12 im Bereich der Biegezone 42 in der Art eines Gelenks biegen kann, so daß die Hülse 32 die erforderliche Relativbeweglichkeit relativ zum Meßkörper 16 in Richtung der Längsachse 14 besitzt, wodurch sich die Druck- bzw. Schubkräfte gemäß den Pfeilen 12 in vollem Umfang auf die Kraftmeßzone 18 übertragen und dort die zur Messung der Kraft erforderlichen Dehnungen, Stauchungen und/oder Biegungen hervorrufen, wobei die Hülse 32 nur einen kleinen Teil der Kräfte aufnimmt und dadurch keine Verfälschung der Messung bewirkt. Mit anderen Worten reduziert die Hülse 32 aufgrund der zumindest einen Biegezone 42 die Meßempfindlichkeit des Kraftaufnehmers 10 nicht oder nicht in wesentlichem Maße. Andererseits gewährleistet die Hülse 32 durch die hermetisch dichte feste Verbindung mit dem Meßkörper 16 einen dauerhaften und verschleißfreien Schutz der Kraftmeßeinrichtungen 22 und 28 gegen Verunreinigungen und Feuchtigkeit, wodurch die Standzeit des Kraftaufnehmers 10 erhöht wird.The bending zone 42 the sleeve 32 now causes the sleeve 32 at on the measuring body 16 acting pressure or shear forces 12 in the area of the bending zone 42 can bend in the manner of a joint so that the sleeve 32 the required relative mobility relative to the measuring body 16 in the direction of the longitudinal axis 14 has, whereby the pressure or shear forces according to the arrows 12 in full on the force measuring zone 18 transferred and there cause the strains, compressions and / or bends required to measure the force, the sleeve 32 absorbs only a small part of the forces and therefore does not falsify the measurement. In other words, the sleeve reduces 32 due to the at least one bending zone 42 the measuring sensitivity of the force transducer 10 not or not to a significant extent. On the other hand, the sleeve ensures 32 due to the hermetically sealed, firm connection to the measuring body 16 permanent and wear-free protection of the force measuring devices 22 and 28 against contamination and moisture, thereby reducing the service life of the force transducer 10 is increased.

Claims (6)

Kraftaufnehmer zum Messen von Druck- bzw. Schubkräften, mit einem Meßkörper (16), der zumindest eine Kraftmeßzone (18) aufweist, in der zumindest ein Kraftmeßsystem (22-28) angeordnet ist, das in der Lage ist, Dehnungen, Stauchungen und/oder Biegungen des Meßkörpers (16) in der Kraftmeßzone (18) zu erfassen, und mit einer den Meßkörper (16) umfänglich zumindest teilweise umgebenden Hülse (32), die sich zumindest über eine Teillänge des Meßkörpers (16) erstreckt und gegen den Meßkörper (16) abgedichtet ist, wobei die Hülse (32) hermetisch dicht fest mit dem Meßkörper (16) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (32) zwischen Längsendabschnitten (38, 40) zumindest eine Biegezone (42) aufweist, in der die Hülse (32) im wesentlichen in Längsrichtung des Meßkörpers (16) biegsam ist, so daß die Hülse (32) eine Relativbeweglichkeit relativ zum Meßkörper (16) in Längsrichtung des Meßkörpers (16) besitzt.Force transducer for measuring pressure or shear forces, with a measuring body ( 16 ), which has at least one force measuring zone ( 18 ) in which at least one force measuring system ( 22-28 ) is arranged, which is capable of expanding, compressing and / or bending the measuring body ( 16 ) in the force measuring zone ( 18 ) and with a measuring body ( 16 ) circumferentially at least partially surrounding Sleeve ( 32 ) that extend at least over a partial length of the measuring body ( 16 ) extends and against the measuring body ( 16 ) is sealed, the sleeve ( 32 ) hermetically tight with the measuring body ( 16 ) is connected, characterized in that the sleeve ( 32 ) between longitudinal end sections ( 38 . 40 ) at least one bending zone ( 42 ) in which the sleeve ( 32 ) essentially in the longitudinal direction of the measuring body ( 16 ) is flexible so that the sleeve ( 32 ) a relative mobility relative to the measuring body ( 16 ) in the longitudinal direction of the measuring body ( 16 ) has. Kraftaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Biegezone (42) im Querschnitt balgartig ausgebildet ist.Force transducer according to claim 1, characterized in that the at least one bending zone ( 42 ) is bellows-shaped in cross section. Kraftaufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (32) in der zumindest einen Biegezone (42) von ihrer Außenseite und/oder Innenseite her quer zur Längsrichtung des Meßkörpers (16) verlaufende Ausnehmungen oder Einschnitte (48, 50) aufweist.Force transducer according to claim 1 or 2, characterized in that the sleeve ( 32 ) in the at least one bending zone ( 42 ) from the outside and / or inside transversely to the longitudinal direction of the measuring body ( 16 ) running recesses or incisions ( 48 . 50 ) having. Kraftaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Biegezone (42) ein Längsende (40) der Hülse (32) bildet, und daß ein äußeres Ende (52) der Biegezone (42) mit dem Meßkörper (16) hermetisch dicht fest verbunden ist.Force transducer according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the at least one bending zone ( 42 ) one longitudinal end ( 40 ) the sleeve ( 32 ) and that an outer end ( 52 ) the bending zone ( 42 ) with the measuring body ( 16 ) is hermetically tightly connected. Kraftaufnehmer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Ende (52) der zumindest einen Biegezone (42) mit dem Meßkörper (16) verschweißt ist.Force transducer according to claim 4, characterized in that the outer end ( 52 ) of the at least one bending zone ( 42 ) with the measuring body ( 16 ) is welded. Kraftaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (32) an zumindest einem ihrer Längsendabschnitte (38) auf den Meßkörper (16) aufgeschrumpft ist.Force transducer according to one of claims 1 to 5, characterized in that the sleeve ( 32 ) on at least one of their longitudinal end sections ( 38 ) on the measuring body ( 16 ) has shrunk.
DE2002103872 2002-01-31 2002-01-31 Force transducers for measuring pressure or shear forces Expired - Fee Related DE10203872B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2002103872 DE10203872B4 (en) 2002-01-31 2002-01-31 Force transducers for measuring pressure or shear forces

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2002103872 DE10203872B4 (en) 2002-01-31 2002-01-31 Force transducers for measuring pressure or shear forces

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10203872A1 DE10203872A1 (en) 2003-08-21
DE10203872B4 true DE10203872B4 (en) 2004-04-22

Family

ID=27618258

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2002103872 Expired - Fee Related DE10203872B4 (en) 2002-01-31 2002-01-31 Force transducers for measuring pressure or shear forces

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10203872B4 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1995574B1 (en) 2007-05-21 2013-01-16 Sartorius Mechatronics T&H GmbH Weighing cell
DE102009022343B4 (en) 2009-05-15 2016-04-28 Brosa Ag Force measuring system for measuring shear or compressive forces, especially in spreaders
CN106353159A (en) * 2016-09-08 2017-01-25 华北科技学院 Apparatus and method for manufacturing coal sample by hybrid hot-pressing
CN107525615B (en) * 2017-09-01 2019-08-09 北京中博力科测控技术有限公司 A kind of protective device of closed measurement of rolling force sensor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3738104A1 (en) * 1987-07-09 1989-05-18 Ulrich Schoberer ENCLOSURE FOR A DEVICE
DE3912218A1 (en) * 1988-07-11 1990-01-25 Kyowa Electronic Instruments LOAD MEASURING DEVICE
DE69308662T2 (en) * 1992-07-16 1997-10-16 Toyoda Chuo Kenkyusho Kk Force converter and its use in a pressure detection circuit

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3738104A1 (en) * 1987-07-09 1989-05-18 Ulrich Schoberer ENCLOSURE FOR A DEVICE
DE3912218A1 (en) * 1988-07-11 1990-01-25 Kyowa Electronic Instruments LOAD MEASURING DEVICE
DE69308662T2 (en) * 1992-07-16 1997-10-16 Toyoda Chuo Kenkyusho Kk Force converter and its use in a pressure detection circuit

Also Published As

Publication number Publication date
DE10203872A1 (en) 2003-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1167938B1 (en) Pressure measuring device
WO2009146565A1 (en) Pressure sensor for measurements in a chamber of an internal combustion engine
EP1598586A1 (en) Method and system for preventing leakage and indicating relative positions of elements in an inserted joint
DE102013101177B4 (en) Combustion chamber pressure gauge
EP2446239A1 (en) Pressure sensor measuring element and pressure sensor which is provided with the latter and is intended to detect the pressure in a combustion chamber of an internal combustion engine
EP1583943B1 (en) Force transducer for measuring axial forces
DE19608321A1 (en) Differential pressure transmitter unit with an overload protection system
EP1543305B1 (en) Force transducer for measuring shaft forces
DE19608310C1 (en) Differential pressure transmitter unit with an overload protection system
DE10203872B4 (en) Force transducers for measuring pressure or shear forces
DE4009286C2 (en) Arrangement for measuring the torsion of a rod-shaped hollow body
EP1608941B1 (en) Pressure sensor with flame arrestor
DE10139524A1 (en) Device for detecting loading of rotating components comprises a strain gauge and a protective ring that is attached to the component with the ring incorporating an antenna for wireless receipt of power and transmission of signals
WO2005121737A1 (en) Pressure transducer for abrasive media
DE10031129A1 (en) Overload-proof pressure sensor
WO2002040957A1 (en) Pressure sensor and method for mounting the same
DE102012202058A1 (en) Diaphragm for combustion chamber pressure sensor
EP3059567A1 (en) Pressure sensor with a membrane applied on the pressure chamber side and use of such a pressure sensor
DE2818952C2 (en) Flexible sealing joint filled with a liquid
DE10302352A1 (en) Force transducers for measuring axial forces
DE102006057258B4 (en) Torsionsunanfälliger load cell with bar in central opening
WO2013167421A1 (en) Membrane for a pressure measuring device
EP3285057A1 (en) Pressure sensor for high pressures
EP3407043B1 (en) Redundant force measuring axle with spatially separated measuring arrangements
DE3519837A1 (en) Pipe length to which high pressure can be applied and which has a pressure measuring point

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20130801