DE1773190A1

DE1773190A1 - Load cell

Info

Publication number: DE1773190A1
Application number: DE19681773190
Authority: DE
Inventors: Willi Nonnemann
Original assignee: Carl Schenck Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Carl Schenck AG
Priority date: 1968-04-11
Filing date: 1968-04-11
Publication date: 1971-09-02

Description

Carl Schenck Maschinenfabrik GmbH ;>.1O8Carl Schenck Maschinenfabrik GmbH;>. 1O8

9.4.1968 17731909.4.1968 1773190

"Kraftmeßdose""Load cell"

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Führung eines eine Kraftmeßdose übergreifenden und mit den beweglichen, mit der zu messenden Kraft beaufschlagten Ende der Kraftmeßdose verbundenen Zylinders gegenüber einem weiteren, mit dem feststehenden Ende der Kraftmeßdose verbundenen Zylinder durch Wälzlagerung in Meßachsenrichtung.The invention relates to a device for guidance a load cell overlapping and with the movable cylinder connected to the end of the load cell connected to the force to be measured another cylinder connected to the fixed end of the load cell by roller bearings in the direction of the measuring axis.

Kraftmeßdosen dienen zur Bestimmung der in der Meßdosenlängsachse v/Irkenden Kräfte. Un Kräfte oder Kraftkomponenten, deren Richtung nicht mit der Keßdosenlängsachse zusammenfällt, von der Kraftmeßeinrichtung z.B. dem mit Dehnmeßstreifen versehenen Zugoder Druckstab der Kraftmeßdose fernzuhalten, besitzen die Kraftmeßdosen üblicherweise Führungselemente, die das eine Ende der Kraftmeßeinrichtung gegenüber dem anderen Ende führen. Als solche Führungselemente werden beispielsweise federnde Membranen verwendet. Zur Aufnahme von sehr großen Querkräften müßten diese Membranen sehr kräftig ausgeführt werden; da3 bedingt jedoch, daß sie in Meßachsenrichtung erhebliche Federkräfte aufweisen. Da dieser Kraftnebenschluß für die Messung der in Meßachsenrichtung wirkenden Kräfte unerwünscht ist, kann die Aufnahmefähigkeit der Führungselemente für Querkräfte nicht beliebig hoch gewählt v/erden. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, größere Querkräfte oder quer zur Meßachsenrichtung wirkende Kraftkomponenten von der Kraftmeßdose fernzuhalten. Die hierzu üblichen Konstruktionen mit Lenkern oder tenkerfedcrn sind jedoch sehr auf v/endig und haben einen großen Raumbedarf.Load cells are used to determine the longitudinal axis of the load cell v / Irkenden forces. Un forces or force components whose direction does not coincide with the longitudinal axis of the Keßdosen coincides, from the force measuring device e.g. the tension or tension gauge provided with strain gauges To keep the pressure rod away from the load cell, the load cells usually have guide elements that lead one end of the force measuring device opposite the other end. As such guide elements are for example, resilient membranes are used. These membranes would have to absorb very large transverse forces be executed very vigorously; However, da3 means that they have considerable spring forces in the direction of the measuring axis exhibit. Because this force shunt for the measurement of the forces acting in the direction of the measuring axis is undesirable, the capacity of the guide elements for transverse forces can not be chosen arbitrarily high v / earth. This results in the need to apply larger transverse forces or across the direction of the measuring axis to keep acting force components away from the load cell. The usual constructions with handlebars or tenkerfedcrn are very on / on and have a large space requirement.

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• Es sind Kraftmeßdosen bekannt, bei denen das bewegliche, mit dor zu messenden Kraft beaufschlagte Ende mit einem zylindrischen Gehäuseteil verbunden ist, das im Inneren eino3 weiteren zylindrischen, das feststehende Ende der Kraftmeßdose bildenden Gehäuseteils durch bekannte Kugelv/cllzfUhruntjen geführt wird. Kuee Iw ill ζ führungen haben jedoch bei kleinsten-Verschiebewegen den Nachteil^ daß die Kugeln in den FUhrungsflächen Vertiefungen erzeugen; dies rührt insbesondere daher, daß die Zahl der mit den Führungsflächen in Punktberührung stehenden Kugeln nicht beliebig groß gewählt werden kann und daß damit die Flächenbelastung im Berührungspunkt hoch ist.• Load cells are known in which the movable, with the force to be measured end is connected to a cylindrical housing part which is inside Another cylindrical housing part, which forms the stationary end of the load cell, is provided with known ball guides to be led. Kuee Iw ill ζ have guided tours however, with the smallest displacement paths the disadvantage ^ that the balls create depressions in the guide surfaces; This is due in particular to the fact that the number of balls in point contact with the guide surfaces is not can be chosen arbitrarily large and that the surface loading at the point of contact is high.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung bei Kraftmeßdosen zu schaffen, die es ermöglicht, die auf die Kraftmeßdose wirkenden, nicht mit der Meßachsenrichtung zusammenfallenden Kräfte und Kraftkomponenten ohne nachteilige Wirkung für die Kraftmessung aufzunehmen, ohne die Nachteile der bekannten Einrichtungen aufzuweisen. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß als Wälzkörper aus gewendeltem Stahldraht bestehende Federn zwischen beiden Zylindern eingelegt sind. Durch die zahlreichen Berührungspunkte der Federn mit den Führungsflächen und durch die federnde Wirkung jeder einzelnen Drahtwindung ist gewährleistet, daß die in Jedem Berührungspunkt auftretende Belastung verhältnismäßig gering bleibt. Die Federn können ringförmig sein, d.h. jede Feder ist mit ihren Enden zu einem geschlossenen Ring zusammengefügt. Die Federn können aber auch schraubenförmig sein.The object of the invention is to provide a device for load cells to create that makes it possible to act on the load cell, not with the direction of the measuring axis to include coincident forces and force components without any adverse effect on the force measurement, without have the disadvantages of the known devices. This is done according to the invention in that as a rolling element springs made of coiled steel wire are inserted between the two cylinders. Because of the numerous points of contact of the springs with the guide surfaces and the resilient effect of each individual wire turn ensures that the load occurring in each point of contact remains relatively low. The feathers can be ring-shaped, i.e. each spring is joined at its ends to form a closed ring. The feathers can but also be helical.

Um die Federn beim Zusammenbau einfach einlegen zu können, ist es zweckmäßig, den äußeren Zylinder aus zwei vorzugsweise halbzylindrischen Schalen aufzubauen, die dann beim Zusammenbau zusammengefügt werden.In order to be able to easily insert the springs during assembly, it is useful to preferably have the outer cylinder made up of two to build semi-cylindrical shells, which are then joined together during assembly.

Vorteilhaft ist, zwischen den Federn, d.h. den einzelnen Ringen bzw. den einzelnen Schrauben^ängen Abstandskörper anzuordnen, insbesondere, diese Abstandskörper als It is advantageous to arrange spacer bodies between the springs, ie the individual rings or the individual screw lengths, in particular, these spacer bodies as

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elastische Körper auszubilden. Im Innern der eine schraubenförmige Feder bildenden Stahldrahtv.'endel kann auch ein weiterer Stahluraht eingelegt werden, der als Führungselement dient und den nötigen Abstand zwischen den einzelnen Schraubenbolzen {jO'.rKhrle intet.to train elastic bodies. Inside the steel wire end that forms a helical spring Another steel seam can also be inserted, which serves as a guide element and the necessary spacing between the individual screw bolts {jO'.rKhrle intet.

In den Figuren 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung nach der Erfindung vereinfacht dargestellt. Darin zeigenIn Figures 1 and 2 is an embodiment a device according to the invention shown in simplified form. Show in it

Figur 1 eine Kraftmeßdose mit einer erfindungsgemäßen Führungseinrichtung im Schnitt undFigure 1 shows a load cell with an inventive Guide device in section and

Figur 2 einen vergrößerten Schnitt länga der Linie II - II in Figur 1.FIG. 2 shows an enlarged section along the line II-II in FIG.

Die Kraftmeßdose 1 ist als sogenannte Pendelstelze ausgeführt; ihr in Achsenrichtung feststehendes Ende 2 und ihr bewegliches, mit der zu messenden Kraft beaufschlagtes Ende 3 sind als Kugelkalotten ausgebildet. Das bewegliche Ende 3 der Kraftmeßdose 1 ist mit einem die Kraftmeßdose 1 übergreifenden Zylinder 4 verbunden, während das feststehende Ende 2 der Kraftmeßdose 1 Über eine Bodenplatte 5 mit einem weiteren Zylinder 6 verbunden ist. Zwischen beiden Zylindern 4 und 6 sind als Wälzkörper aus gewendeltem Stahldraht bestehende Federn 7 ringförmig eingelegt. Als Abstandskörper 8 ist zwischen den einzelnen Federn 7 jeweils ein elastischer Körper, im AusfühFungsbeispiel ein Kunststoffstreifen eingelegt, ahxm eine Kraft zwischen den Zylindern 4 und 6 zu übertragen» The load cell 1 is designed as a so-called pendulum stilt; its end 2, which is fixed in the axial direction, and its movable end 3, to which the force to be measured is applied, are designed as spherical caps. The movable end 3 of the load cell 1 is connected to a cylinder 4 that overlaps the load cell 1, while the fixed end 2 of the load cell 1 is connected to a further cylinder 6 via a base plate 5. Between the two cylinders 4 and 6, springs 7 made of coiled steel wire are inserted into a ring as rolling elements. As a spacer 8, an elastic body, in the exemplary embodiment a plastic strip is inserted between the individual springs 7, to transmit a force between the cylinders 4 and 6 »

Werai an dem beweglichen Ende 3 der Kraftmeßdose 1 außer einer durefe den Pfeil 10 dargestellten axialen Kraft noch eine weitere, durch den Pfeil 11 dargestellte Kraft angreift, so bewirkt die erfindungsgomäße Führungseinrichtung, daß die Querkraft 11 über den Zylinder 4, die Wälzkörper 7 und den Zylinder 6 auf die Grundplatte 5 über-Werai at the movable end 3 of the load cell 1 except one should the arrow 10 shown axial force yet another force represented by arrow 11 acts, the guide device according to the invention causes that the transverse force 11 via the cylinder 4, the rolling elements 7 and the cylinder 6 on the base plate 5 over-

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tragen wird, ohne auf die Kraftmeßdose 1 zu wirken; nur die in ihrer Y/irkungsrichtung mit der Meßachsenrichtung zusammenfallende Kraft 10 wirkt auf die Kraftmeßdose 1 ein, ohne daß von der Führungseinrichtung in Meßachsenrichtung wirkende Federkräfte oder ähnliches störend in Erscheinung treten können.will bear, without acting on the load cell 1; only the force 10, which coincides in its direction of action with the direction of the measuring axis, acts on the load cell 1, without spring forces or the like acting from the guide device in the direction of the measuring axis being able to interfere.

Die in dem gezeigten Beispiel als konzentrisch zu den Zylindern 4 und 6 eingelegte Ringe 7 ausgeführten Federn können auch die einzelnen Schraubengänge 7a, 7b einer schraubenförmigen Feder 7 bilden, die ebenfalls konzentrisch zu den Zylindern 4 und 6 zwischen diesen eingelegt ist.The springs in the example shown as concentric to the cylinders 4 and 6 inserted rings 7 can also form the individual screw threads 7a, 7b of a helical spring 7, which is also inserted concentrically to the cylinders 4 and 6 between them.

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Patentansprüche : Patent claims :

1. Einrichtung zur Führung eines eine Kraftmeßdose übergreifenden und mit dem beweglichen, mit der zu messenden Kraft beaufschlagten Ende der Kraftmeßdose verbundenen Zylinders gegenüber einem weiteren, mit dem feststehenden Ende der Kraftmeßdose verbundenen Zylinder durch Wälzlagerung in Meßachsenrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß als Wälzkörper aus gewendeltem Stahldraht bestehende Federn (7) zwischen beiden Zylindern . (4 und 6) eingelegt sind.1. Device for guiding a load cell overlapping and with the movable, with the to be measured force applied to the end of the load cell connected to a cylinder another cylinder connected to the fixed end of the load cell by roller bearings in the direction of the measuring axis, characterized in that the rolling element consists of coiled steel wire existing springs (7) between the two cylinders. (4 and 6) are inserted.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Wälzkörper dienenden Federn (7) aus gewendeltem Stahldraht ringförmig zwischen beiden Zylindern (4 und 6) eingelegt sind,2. Device according to claim 1, characterized in that that serving as rolling elements springs (7) made of coiled steel wire in a ring between the two Cylinders (4 and 6) are inserted,

J5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß al3 Wälzkörper eine oder mehrere aus gewendeltem Stahldraht bestehende Federn (7a, 7b) schraubenför- mig zwischen beiden Zylindern (4 und 6) eingelegt sind.J5. Device according to claim 1, characterized in that that al3 rolling elements have one or more springs (7a, 7b) made of coiled steel wire in a helical manner are inserted between the two cylinders (4 and 6).

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Zylinder (6) aus zwei vorzugsweise halbzyllndrischen Schalen besteht.4. Device according to claim 1, characterized in that the outer cylinder (6) preferably consists of two semi-cylindrical shells.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder j5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Federn (7) Abstandskörper (8) angeordnet sind.5. Device according to claim 1, 2 or j5, characterized in that between the springs (7) spacers (8) are arranged.

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Claims

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6. Device according to claim 5, characterized in that the spacer body (8) is elastic Bodies are arranged.

7. Device according to claim 3, characterized in that a further steel wire is inserted as a guide element inside the steel wire coil forming a helical spring (7a, 7b).

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