DE1130201B

DE1130201B - Force measuring device

Info

Publication number: DE1130201B
Application number: DEP24556A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Franz Pilny
Original assignee: FRANZ PILNY DR ING
Current assignee: FRANZ PILNY DR ING
Priority date: 1960-03-05
Filing date: 1960-03-05
Publication date: 1962-05-24

Description

Kraftmeßgerät Die Erfindung betrifft ein Kraftmeßgerät, das Einzelkräfte, wie sie z. B. in den Betonschalungen durch den nachdrückenden Frischbeton oder in den Abstützungen von Behältern durch das Füllgewicht entstehen, zu messen gestattet und das mit einem verformbaren elastischen Teil und mit einem federbelasteten Teil versehen ist, wobei letzterer eine durch die Verformung des ersten Teils hervorgerufene Verschiebung quer zur Kraftrichtung erfährt und diese Verschiebung mit einem Längenmeßgerät, z. B. einer Meßuhr gemessen wird.Force measuring device The invention relates to a force measuring device, the individual forces, how they z. B. in the concrete formwork by the pressing fresh concrete or in the supports of containers caused by the filling weight, allowed to measure and that with a deformable elastic part and with a spring-loaded part is provided, the latter being one caused by the deformation of the first part Experiences displacement transversely to the direction of force and this displacement with a length measuring device, z. B. a dial gauge is measured.

Bisher wurden für die genannten Kraftmessungen mechanisch wirkende Dynamometer, hydraulische Meßdosen oder auch elektrische Kraftgeber, mit Widerstands-, Induktivitäts- oder Kapazitätsände-Iungen arbeitend, verwendet. Füllgewichte von Behält tern wurden auch mit Hilfe von Wägeeinrichtungen ermittelt. Die mechanisch und hydraulisch wirkenden Kraftmeßgeräte weisen große Bauhöhen auf und sind wegen des großen Gewichtes in der Regel unhandlich. Das meist angebaute Ableseinstrnment ist bei diesen sehr empfindlich und kann leicht wegen Verschmutzung versagen oder zu Bruch gehen. Der Nachteil der elektrischen Meßverfahren ist ein besonders großer Instrumenten- und Installations-Aufwand (Meßbrücken, Verteilerkästen, Kabel und Stromanschlüsse), der unter Nässe und Temperatur leicht leidet und nur von ausgesprochenen Fachkräften bedient werden kann. Allen genannten Geräten haftet auch der Nachteil an, daß sie für einen rauhen Betrieb zu störungsempfindlich sind, leicht beschädigt werden können und Rüttelbeanspruchungen, wie sie z. B. durch die üblicherweise am Bau zur Betonverdichtung verwendeten Rüttler erzeugt werden, auf die Dauer nicht aushalten. Außerdem ist ihre Beschaffung, zumal meist viele Meßstellen gleichzeitig mit Geräten versehen werden müssen, sehr aufwendig. So far, mechanically acting Dynamometers, hydraulic load cells or electrical power transmitters, with resistance, Working inductance or capacitance changes are used. Fill weights from Containers were also determined with the help of weighing equipment. The mechanical and hydraulically acting force gauges have great heights and are due to usually unwieldy due to their great weight. The most installed reading instrument is very sensitive to these and can easily fail or due to contamination to break. The disadvantage of electrical measurement methods is a particularly great one Instrument and installation effort (measuring bridges, distribution boxes, cables and Power connections), which suffers slightly from moisture and temperature and only from pronounced Skilled workers can be served. All devices mentioned are also liable for the disadvantage that they are too sensitive to interference for rough operation, easily damaged can be and Rüttelbeanspruchungen such. B. by the usually on Construction vibrators used for concrete compaction are not generated in the long run endure. In addition, their procurement, especially since there are usually many measuring points at the same time must be provided with devices, very expensive.

Besonders in der Bautechnik liegen zahlreiche Kraftmeßprobleme vor, bei denen auf robuste, einfache Bauweise, einfache Handhabung und niedrige Bauhöhe sowie auf einen im Vergleich zur erzielbaien Einsparung (die durch die genaue Kenntnis der Kräfte möglich wird) tragbaren Anschaffungspreis erhöhte Wert gelegt werden muß. Niedrige Bauhöhe ist besonders bei Druckkräften wegen der Gefahr des Kippens wichtig. Die Anzeige darf auch durch intensivste Küttelbeanspruchungen, wie sie z. B. bei Schalungsdruckmessungen auftreten, nicht beeinflußt werden. Es sind zwar Kraftmeßgeräte mit robustem Mechanismus bekannt, bei denen ähnlich wie beim Erfindungsgegenstand das Ablesegerät erst zum Ablesen des Meßwertes an das Kraftmeßgerät angebracht wird. Diese Geräte weisen jedoch neben einer größeren Bauhöhe auch noch eine »Nichtlinearität« derAnzeige auf. Wenn sich nämlich je kg der abgelesene Wert dauernd ändert, so sind Differenzablesungen ohneZurhilfenahme einer Eichkurve nicht auswertbar. Die für die Praxis ausschlaggebende Empfindlichkeit des Gerätes muß dann danach gewertet werden, wieviel Anzeigeeinheiten je kg Belastungszunahme im ungünstigsten Fall entsprechen. Sie wird durch eine nicht lineare Abhängigkeit entsprechend vermindert. There are numerous force measurement problems, especially in structural engineering, where on robust, simple construction, easy handling and low overall height as well as a saving compared to the achieved the forces will be possible) increased value be placed on affordable purchase price got to. Low overall height is particularly important with compressive forces because of the risk of tipping important. The display is also allowed to withstand the most intense shaking stresses like them z. B. occur in formwork pressure measurements, are not influenced. It is true Force gauges with a robust mechanism are known, which are similar to the subject of the invention the reading device is only attached to the force measuring device for reading the measured value. However, in addition to a greater overall height, these devices also have a »non-linearity« the display. If the value read changes constantly per kg, then are Differential readings cannot be evaluated without the aid of a calibration curve. The for The sensitivity of the device, which is decisive in practice, must then be assessed accordingly how many display units correspond to per kg increase in load in the worst case. It is reduced accordingly by a non-linear dependency.

Die Nachteile der bekannten Druckmeßgeräte vermeidet der Gegenstand der Erfindung. Hierbei soll die Erfindung darin gesehen werden, daß ein in Kraftrichtung gegen die Wirkung einer Feder verschiebbarer Kolben vorhanden ist, in dessen quer zur Kraftrichtung angebrachter Ausnehmung ein sich zu einem Ende hin verjüngender Stift geführt ist, der an seiner einen Kante am Kolben und an seiner anderen Kante am Kolbengehäuse aufliegt. The object avoids the disadvantages of the known pressure gauges the invention. Here, the invention is to be seen in the fact that a force direction against the action of a spring displaceable piston is present, in the transverse A recess attached to the direction of force tapers towards one end Pen is guided, at its one edge on the piston and at its other edge rests on the piston housing.

Das nachfolgend beschriebene sehr kleine, mir ca. The very small one described below, approx.

675 g wiegende Meßgerät kann wegen seiner geringen Bauhöhe (ca. 20 mm) leicht, z. B. zwischen zwei sich kreuzenden Kanthölzern eingebaut werden. Alle Geräte eines Meßvorhabens benötigen gemeinsam nur ein einziges Ableseinstrument, das nach Einführen seines Meßbolzens in die Seitenöffnung des eingebauten Druckmeßgerätes und Ablesen der Kraftanzeige sofort wieder abgenommen werden kann. Angezeigt wird der Höchstwert der- Kraft, welcher seit der letzten Rückstellung (Löschung) erreicht wurde. Dieser ist z. B. für eine Nachrechnung der Schalungsbemessung maßgebend. Ist mittlerweile die Kraft wieder kleiner geworden, so kann auch die zur Zeit wirkende abgelesen werden, indem man vor Ansetzen des Anzeigegerätes einenRückstellstift eindrückt unddie noch vorhandene Höchstkraftanzeige löscht. Da die Kraftanzeige durch das Abfragen nicht verstellt wird, können zu jedem Zeitpunkt auch Augenblickswerte abgelesen werden.The measuring device, which weighs 675 g, can be used due to its low overall height (approx mm) light, e.g. B. can be installed between two crossing timbers. All Devices of a measuring project together only require a single reading instrument, after inserting its measuring pin into the side opening of the built-in pressure measuring device and reading the force indicator can be removed immediately. Is shown the maximum value of the force that has been reached since the last reset (deletion) became. This is z. B. decisive for a recalculation of the formwork dimensioning. If the force has become smaller again in the meantime, so can the one that is currently acting can be read by using a reset pin before attaching the display device pushes in and the still clears the existing maximum force display. Since the Force display that is not adjusted by the query can be done at any time instantaneous values can also be read.

Bei Verwendung zur Gewichtsbestirntnung können z. B. derartige Kraftmeßgeräte unter die Füße eines Silos gestellt werden. Durch Abfragen mit dem Auzeigeinstrument kann vor und nach der Entnahme von Füllgut die verbrauchte Füllgewichtsmenge rasch festgestellt werden, indem die Differenzanzeigen aller Meßgeräte summiert werden. When used for weight determination can, for. B. such force gauges be placed under the feet of a silo. By querying with the display instrument can quickly calculate the amount of weight used before and after the removal of the filling material can be determined by adding up the difference readings of all measuring devices.

Das Kraftmeßgerät, in der beispielsweise gezeigten Bauform auch Maximaldruck-Zelle genannt, besteht aus dem beliebig geformten, in Abb. 1 und 2 rechteckig gezeichneten Gehäuse 1, dessen Ausnehmung von einer Platte 2, die mit dem Gehäuse aus einem Stück gearbeitet oder beispielsweise eine handelsübliche Tellerfeder sein kann, überdeckt ist. Die Platte 2 ist zur Sichtbarmachung der Innenteile nur in Abbildung 1 eingezeichnet. Die zu messende Kraft wirkt auf den verdickten Mittelteil 3 der Platte und biegt sie elastisch durch. Im Inneren des Gehäuses ist in der Mitte das einseitig geschlossene Kolbengehäuse 4 fest eingepreßt, in dem ein Kolben 5 verschieblich gelagert ist. Dieser wird durch eine Feder 6 nach oben gedrückt. Er klemmt dabei den sich zu einem seiner Enden hin verjüngenden Stift 7 fest, welcher in zwei Ausnehmungen des Kolbengehäuses 4 und in der Mitte des Kolbens 5 zum Aufliegen kommt. Sobald nun die Platte 2 sich infolge einer einwirkenden Kraft verformt und auf den Kolben 5 drückt, bewegt sie ihn nach unten und die Feder 8 verschiebt den Stift in Richtung zu seinem dünneren Ende hin so weit, bis er wieder an den Rändern der Ausnehmungen im Teil 4 und 5 anliegt. Die Feder 8 stützt sich dabei einerseits gegen das Kolbengehäuse 4 ab und drückt andererseits gegen den Stellring 9, der am Ende des Stiftes 7 befestigt ist. The force measuring device, in the design shown, for example, also a maximum pressure cell called, consists of the arbitrarily shaped, drawn rectangular in Fig. 1 and 2 Housing 1, the recess of which is made of a plate 2, which is integral with the housing worked or, for example, a commercially available disc spring can be covered is. The plate 2 is only shown in Figure 1 to make the internal parts visible. The force to be measured acts on the thickened central part 3 of the plate and bends they elastic through. Inside the housing is the one-sided closed one in the middle The piston housing 4 is firmly pressed in, in which a piston 5 is slidably mounted. This is pressed upwards by a spring 6. He clamps it to one its ends tapering pin 7 fixed in two recesses in the piston housing 4 and in the middle of the piston 5 comes to rest. As soon as the plate 2 is deformed as a result of an acting force and presses on the piston 5, it moves it down and the spring 8 moves the pen towards its thinner End until it is back on the edges of the recesses in parts 4 and 5 is present. The spring 8 is supported on the one hand against the piston housing 4 and on the other hand, presses against the adjusting ring 9, which is fastened to the end of the pin 7.

Durch diese Anordnung der Einzelteile ruft die Durchbiegung der Platte 2, die annähernd verhältnisgleich der wirkenden Kraft ist, eine um ein Vielfaches größere Verschiebung des Stiftes 7 hervor. Die Ausmessung dieserVerschiebung erfolgt durch eine Meßuhr 10, auf der ein Schneidenstück 11 festgeklemmt ist. Der herausragende Meßbolzen 12 der Meßuhr 10 wird in die Seitenöffmmg der Gehäuse 1 eingeführt bis das Schneidenstück 11 mit seinen Schneiden auf den Seitenflächen aufsitzt. Der Meßbolzen 12 trifft dabei auf das Ende des Stiftes 7 und wird dadurch entsprechend verschoben. Seine Stellung, die am Zeiger 13 abgelesen werden kann, entspricht der größten durchgeleiteten Kraft. This arrangement of the individual parts causes the plate to sag 2, which is approximately the same as the force acting, one by a multiple greater displacement of the pin 7. This shift is measured by a dial gauge 10 on which a cutting piece 11 is clamped. The outstanding one Measuring bolt 12 of the dial gauge 10 is inserted into the Seitenöffmmg of the housing 1 to the cutting piece 11 is seated with its cutting edges on the side surfaces. The plunger 12 meets the end of the pin 7 and is moved accordingly. Its position, which can be read on the pointer 13, corresponds to the largest passed through Force.

Das Zurückstellen der Kraftanzeige nach dem Entlasten erfolgt durch Eindrücken eines Rückstellstiftes, der unter Uberwindung der durch die Feder 6 bewirkten Reibung und gegen den Druck der Feder 8 den Stift in seine linke Endlage drückt, der sich dann, wieder freigegeben, in die der Durchbiegung von Platte 2 entsprechende Stellung unter dem Federdruck von Feder 8 zurückbringt. Gleichzeitig findet nämlich auch der dabei freiwerdende Kolben 5, von der Feder 6 hochgedrückt, wieder Berührung mit der Platte 2. Die Druckmeßzelle ist dann wieder verwendungsbereit. The force indicator is reset after the load has been removed by Pressing in a reset pin, which overcomes the caused by the spring 6 Friction and against the pressure of spring 8 pushes the pin into its left end position, which is then released again into the deflection of plate 2 corresponding Position under the spring pressure of spring 8 brings back. At the same time namely takes place also the piston 5 released in the process, pushed up by the spring 6, touched again with the Plate 2. The pressure measuring cell is then ready for use again.

Der wesentliche Fortschritt dieser Erfindung gegenüber dem derzeitigen Stand der Technik besteht darin, daß dieses Druckmeßgerät niedrigste Bauhöhe mit Einfachheit, Rüttelfestigkeit und Unempfindlichkeit gegen mechanische Überbeanspruchung verbindet. The major advance of this invention over the current one The state of the art is that this pressure gauge has the lowest overall height Simplicity, resistance to vibration and insensitivity to mechanical overload connects.

Bei Überbelastung sitzt nämlich die Platte 2 auf dem Kolbengehäuse 4 auf und biegt sich nicht mehr weiter durch. Dadurch, daß sich das Übersetzungsverhältnis im Anzeigemechanismus nicht im Laufe des Kraftanstieges ändert, können auch aus Differenzabiesungen mit einem Umrechnungsbeiwert jeweils die Kraftzunahmen errechnet werden. Das Meßgerät wird daher in allen Bereichen, wo Kräfte vorübergehend z. B. zur Schaffung von Beanspruchungsunterlagen für eine verbesserte Berechnung von Betonschalungen gemessen werden sollen, mit Vorteil Anwendung finden.In the event of an overload, the plate 2 sits on the piston housing 4 and does not bend any further. By the fact that the gear ratio in the display mechanism does not change in the course of the increase in force, can also be made Differential rejections with a conversion factor each calculated the force increases will. The measuring device is therefore used in all areas where forces are temporarily z. B. for the creation of load documents for an improved calculation of concrete formwork are to be measured, are used with advantage.

Darüber hinaus kann mit diesem Gerät der Stempeldruck von Abstützungen, der Verbrauch von Füllgut in Kesseln oder Silos, der Achsdruck von Kraftfahrzeugen u. ä. mit ausreichender Genauigkeit gemessen werden.In addition, with this device the stamp pressure of supports, the consumption of filling material in boilers or silos, the axle pressure of motor vehicles and the like can be measured with sufficient accuracy.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Force measuring device with a deformable elastic Part and with a spring-loaded part, the one by the deformation of the first Partly caused displacement undergoes transverse to the direction of force, this displacement with a length measuring device, e.g. B. a dial gauge is measured, characterized in that that a piston displaceable in the direction of force against the action of a spring (6) (5) is present, in the recess attached transversely to the direction of force tapering towards one end pin (7) is guided on one edge rests on the piston (5) and on its other edge on the piston housing (4).

2. Force measuring device according to claim 1, characterized in that piston (5) and pin (7) particularly light, e.g. B. are made hollow.

3. Force measuring device according to claim 1 and 2, characterized in that the pin (7) tapers according to a curve through which the load characteristic of the force measuring device is straightened or reshaped in any desired manner.

4. Force measuring device according to claim 1 to 3, characterized in that the opening provided for the introduction of the dial gauge in the housing (1) is arranged on the side on which the pin (7) moves under the action of its spring (8).

5. Force measuring device according to claim 1 to 4, characterized in that the resetting of the pin (7) by pressing in a bolt from the same Page takes place like the measurement of the position of the pin (7).

Documents considered: German Patent No. 960 236; German regulations No. 1 023 905, 1 077 892, 1 011 639, 1 002 967.