DE1048428B

DE1048428B - Vorrichtung zum Messen von Kraeften und Gewichten

Info

Publication number: DE1048428B
Application number: DESCH22907A
Authority: DE
Inventors: Dr Heinrich Schumacher
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1957-10-08
Filing date: 1957-10-08
Publication date: 1959-01-08

Description

Vorrichtung zum Messen von Kräften und Gewichten Die Verformung von federnden Elementen wie beispielsweise Zylinderfedern, Spiralfedern, Membranen.
Torsionsstäben, Biegestäben als Maß für die an ihnen angreifende Kraft zu nehmen, ist hekanat.
Handelt es sich aber darum, einen bestimmten Kraft- bzw. Gewichtsbereich beliebig hoch oberhalb der Kraft Null genau-beispielsweise gesprochen mit hohem Auflösungsvermögen-zu erfassen, geniigen die federnden Elemente für sich allein nicht iiietir, da ihre Verformung und damit ihre raumliche Abmessung von der gesamten Krafthöhe, also von Kraft Null bis Maximalkraft, bestimmt wird.
Es ist zwar eine Laufgewichtswaage bekannt, bei der über dem Drehpunkt des Waagel) alkens eine Diegefeder angeordnet ist. die, einerseits mit dem Waagebalken verbunden, mit ihrem anderen Ende in das feste Waagegestell eingespannt ist, jedoch dient dièse Feder nur dazu, im unbelasteten Zustand den Waagebalken sicherer in seiner Nullstellung zu halten. Zur Kraftmessung wird die Feder nicht herangezogen.
Damit das federnde Element lediglich nach dem zu erfassenden, beliebig oherhalh Kraft Null liegenden Kraftbereich bzw. Gewichtsbereich (Toleranzbcreich) dimensioniert werden mu0. stützt sich die zu messes Kraft erfindungsgemäß erst auf eine Laufgewichtswaage ab, die vermittels des Laufgewichtes auf den Minimalwert des Toleranzbereiches eingestellt ist. sodann aber im Augenblick des Erreichens des Gleichgewichtes mit der Laufgewichtswaage auf einen kraftschlüssig mit dem Laufgewichtsarm gekoppelten Diegestab sich abstützt, dessen Durchbiegung proportional der über dem Minimalwert des Toleranxbereiches liegenden Kraft ist. Hierbei arbeiten somit Laufgewichtswaage und Biegestab (Federwaage) gekoppelt.
Nachfolgend sei ein Ausführungsbeispiel erläutert.
Es zeigt Fig. 1 Meßwerte im Toleranzbereich 1-2, die beispielsweise durch die neue Meßvorrichtung möglichst genau erfal3t werden sollen, Fig. 2 die Laufgewichtswaage mit Lastarm 4, Lastgehänge 19. Laufgewichtsarm 3 mit Laufgewicht 5. festen Anschlag 6. ferner Biegestab 8 mit Halterung 9 und Gehänge 10. das ihn kraftschlüssig mit der Laufgewichtswaage koppelt, sowie die angreifencle Last l ; xw. Kraft 18.
Fig. 3 den Hiegestab 8 mit Kontakttrcppe 11. Gehante 10. die verschieden hoch über dem Bidgestab hegenden Kontaktlamellen 12 mit den zugeordneten Magnetrelaisschreibern 14 im Stromkreis 13-8-11-12-14-13 liegen (l das Diagrammpapier 15 mit Vorschul)-richtung 16 und die geschriebenen Isobaren 20.
Fig. die auf diner schwenkbaren Achse sitzenden Schreibelektroden 14, auf dem metallisierten Diagrammpapier 15 ruhend aufsitzend, und die Schmelzspurcn 20 sowie Diagrammvorschubrichtung 16.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist wie folgt : Der Toleranzbereich Minimalwert 1 und Maximalwert 2 soll möglichst genau erfaßt werden.
Der zweiarmige Herbe) 3, 4 der Laufgewichtswaage wird durch den festen Anschtag 6 unabhängig von der jeweiligen Stellung des Laufgewichtes 5 in horizontaler Lage gehalten.
Wircl das durch die angreifende und genau zu messende Kraft 18 bewirkte Drehmoment an der Laufgewichtswaage größer als das durch die Stellung des laufgewichtes 5 bestimmte, so dreht sich der Wasgebalken 3-4 um seine Schneide 7 aus seiner horizontalen Lage heraus. Da aber der (. aufgcwichtsarm 3 der Waage mit dem (larunter Hegenden Biegestabs durch das Gehange 10 kraftschlüssig gekoppelt ist. stützt sich nun die Laufgewichtswaage ihrerseits auf denBiegestah ab. der sich proportiona) dem Dirferenzdrehmoment aus Kraft 18 und I--tufgewicht 5 durchbiegt. Erfindungsgemäß wird der Festpunkt. Halterung 9 des Biegestabes möglichst unter die Schneide der Laufgewichtswaage gelegt und ferner die Lange des Biegestabes 8 gleich der Lange des Laufgewichtsarmes 3 gemacht. damit die Auslenkung von Waagenarm und Biegestab im Parallelogramm erfolgt. wodruch linearer Zusammenhang zwischen Druchbiegung tin Kraft gesichert wird.
L'lll ein moghehst großes »Auflösungsvermögen« im Toleranzbgereich zu erzielen. muß der Querschnitt des Biegestabes jeweils dem zu erfasenden Toleranzbereich angepaßt werden. es sind im Querschnitt verschiedene austauschbare Riegestabe vorgesehen.
Die zur Kraftbestimmung notwendige Messung der Durtchbiegung des biegestabes sollte kräftefrei, d. h. ohne Rückwirkung auf das MeBergebnis sein. Dies könnte entweder auf induktivem oder kapazitivem Wege geschehen. Die Nachteile elelctrischer Verstärker sind aber hierbei in Kauf zu nehmen.
Da bei der großen Linge des Biegestabes maximale Durchbiegungen desselben bis zu 5 mm ohne bleibende Verformung mcglich sind. tastet man erfindungsgemäß die Durchbiegung des Biegestabes 8 durch mehrere federnde Kontaktlarnellen 12 ah (Fig. 3), deren jede einem bestimmten Durchbiegungsbetrag 11 des Biegestabes zugeordnet ist und die nacheinander die ihnen zugeordneten Stromkreise 13, die ihrerseits Schreibelemente wie beispielsweise Magneytrelais mit Schreibspitzen 14 betätigen, schließen.
Da die einzelnen Schreibrelais so lange unter Spannung stehen. a) s die ihnen zugeordnete Durchbiegung und (lamit Kraft 11 überschritten wird. schreiben diese Isoharen 20.
Sollen die Meßwerte in Funktion der Zeit oder des Weges in maßstäblichen Diagrammen geschriel) en werden, werden die Schreibelemente 14 senkrecht zur Vorschubrichtung 16 des Diagrammstrcifens 15 in Abständen angeordnet, die den Abständen der Kontaktlamellen 12 vom Biegestab entsprechen bzw. ihnen proportional sind.
Für trägheitsloses Schreiben der Meßwerte bzw. der Diagramme scheidez bewegte Schreiber (Magnetrelais, drehspuleninstrumente usf.) aus.
Errindungsgemäß werden als Schreiber Elektroden genommun die ruhend auf einem metallisierten Diagrammstreifen 15, beispielsweise Kondensatorpapier, aufsitzen und bei Schließen des ihnen zugeordneten Stroml ; reises Schmelzsl) uren 20 hinterlassen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Vorrichtung zur Messung von Kräften und Gewichten, dadurch gekennzeichnet, daß eine Laufgewichtswaage (3-4) mit einem Biegestab (8) durch ein Gehänge (10) kraftschlüssig gel : oppelt ist, derart, daß erstens der Laufgewichts- arm (3) durch den festen Anschlag (6) so lange in horizontaler Lage gehalten wird, bis das durch die Last (18) erzeugte Drehmoment ihn aus seiner horizontalen Lage zu drehen beginnt, uns dans zweitens der Biegestab seniirecht und parallel unter dem Laufgewichtsarm (3) und seine Halterung (9) unter (let-n Drephpunkt der Laufgewichtswagage (7) angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Registrierung von zeittich sich ändernden Kräften und Gewichten. dadurch gekennzeichnet. daß federnde Kontaktelemente (12). die einzeln bestimmten Druchbiegungsbeträgen des Biegestabes (8) zugeordnet sind. die jeweilige Durchbiegung auf einem Diagrammstreifen (15) in Funktion der Zeit oder des Weges markieren, indem sie den ihnen zugeordneten Stromkreis (13) schließen. wodurch das im Stromkreis Hegende Schreibelement (14) betätigt wird.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß zum maßstäblichen Schreiben von Diagrammen die Schrcibetemente (14) senkrecht zur Vorschubrichtung des Diagrammstreifens in Abstanden angeordnet sind. die den abständen ihrer zugehörigen Kontaktlamellen (12) über dem Biegestab proportional sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch t bis 3 zur tragheitstosen Registrierung sich ändernder Kräfte und Gewichte. dadurch gekennzeichnet. daß die Schreibelemente Elektroden sind. die auf einem metallisierten Diagrammstreifen ruhend aufsitzen und bei Schließen des Elektrodenstromkreises Schmclzapuren hinterlassen.
5. \'orrichtung nach Anspruch 1 bis 4 zur Anpassung an verschiedene Meßbereiche, dadurch gekennzeichnet, daß wahlwise Biegestäbe verschiedenen Querschnittes in die Halterung (9) einsetzbar sine.

In Betracht gezogene Druckschriften : USA-Patentschrift Nr. 2 055 092.