DE2313953A1 - FORCE TRANSMITTER - Google Patents
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6 Frankfurt a, M. 16 Frankfurt a, M. 1
GEC-ELLIOTT AUTOMATION LIMITED, Borehamwood, EnglandGEC-ELLIOTT AUTOMATION LIMITED, Borehamwood, England
KraftmeßumformerForce transducer
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftmeßumformer nach dem Biegebalkenprinzip. Derartige Kraftmeßumformer enthalten im allgemeinen einen Biegebalken, der mit seinem einen Ende an einem Halterungsgefüge starr befestigt ist und auf dem zwei oder mehr Dehnungsmesser angeordnet sind, die bei einer Durchbiegung des freien Endes des Biegebalkens unter der Ein wirkung einer Kraft beeinflußt werden, um die Biegespannung zu messen und damit eine Anzeige für die einwirkende Kraft zu liefern.The invention relates to a force transducer based on the bending beam principle. Such force transducers included generally a bending beam, which is rigidly attached at one end to a support structure and on the two or more strain gauges are arranged, which when the free end of the bending beam deflects under the A The effect of a force can be influenced in order to measure the bending stress and thus an indication of the force acting to deliver.
Bei einem solchen Kraftmeßumformer greift die zu messende Kraft im allgemeinen nahe beim freien Ende in Querrichtung zum Balken an. Bei den bekannten Kraftmeßumformem der beschriebenen Art wird jedoch die Meßgenauigkeit sowohl durch Veränderungen in der Lage der zu messenden Kraft als auch durch Quer-, Axial- und Torsionsbelastung beeinflußt. Dies ist unerwünscht. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraftmeßumformer nach dem Biegebalkenprinzip zu schaffen, bei dem sich die oben beschriebenen Nachteile weniger stark bemerkbar machen.In such a force transducer, the force to be measured generally engages near the free end in the transverse direction to the bar. In the known Kraftmeßumformem the described However, the measurement accuracy becomes kind both through changes in the position of the force to be measured as well influenced by transverse, axial and torsional loads. This is undesirable. The invention is based on the object to create a force transducer based on the bending beam principle, in which the disadvantages described above are less make it very noticeable.
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Ein Kraftmeßumformer nach dem Biegebalkenprinzip ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Dehnungsmesser auf je einer Oberfläche des Biegebalkens vorgesehen sind, die praktisch quer zu der unter der Einwirkung der zu messenden Kraft auftretenden Biegeebene liegen und zur Messung unterschiedlicher Spannungen für dieselbe Kraft in einem Abstand voneinander längs des Balkens angeordnet si.vi. Vorzugsweise haben die Dehnungsmesser gleiche Abstände von der neutralen Fläche des Biegebalkens bei einwirkender Kraft.A force transducer based on the bending beam principle is characterized according to the invention in that at least two Strain gauges are provided on each surface of the bending beam are that are practically transverse to the bending plane occurring under the action of the force to be measured and to Measurement of different voltages for the same force at a distance from one another along the beam si.vi. The strain gauges are preferably equidistant from the neutral surface of the bending beam when a force is applied.
Die von den Dehnungsmessern registrierte Spannungsdifferenz wird zur Bestimmung der angreifenden Kraft benutzt, für die es sich herausgestellt hat, daß sie der Spannungsdifferenz proportional ist. Der geschaffene Kraftmeßuraforraer ist in einem hohen Maße unempfindlich gegenüber Änderungen in der Lage der angreifenden Kraft, und zwar iu einem Bereich zwischen, dem freien Ende des Biegebalkens und. dtm daran angrenzenden Dehnungsmesser. Daruberhinaus zeigt de-r· erfindungsgemäße Kraftmeßumformer eine bemerkwr,.v*'ert geringe Empfindlichkeit gegenüber Quer-, Axial™ und. Torsionsbeiastung.The tension difference registered by the strain gauges is used to determine the applied force, which has been found to be proportional to the tension difference. The created Kraftmeßuraforraer is to a high degree insensitive to changes in the position of the applied force, namely in an area between the free end of the bending beam and. dtm adjoining extensometer. In addition, the force transducer according to the invention shows a remarkably low sensitivity to transverse, axial and. Torsional load.
Jeder Dehnungsmesser ist vorzugsweise in einer in dem Biegebalken vorgesehenen zugeordneten Quei ausnehmung untergebracht, mit dem Zweck, daß das Flächentrsgiieitsmoment um die neutrale Achse des Balkens senkrecht zur Biegoebene bei einwirkender Kraft im Vergleich zu dem Flächenträgheitsmoment um die neutrale Achse des Balkens parallel zur Biegeebene bei einwirkender Kraft verhältnismäßig klein ist.Each strain gauge is preferably in one in the bending beam provided associated Quei recess housed, with the purpose that the area moment of inertia around the neutral Axis of the beam perpendicular to the bending plane when acting Force compared to the geometrical moment of inertia around the neutral The axis of the beam parallel to the bending plane is relatively small when a force is applied.
Vorzugsweise sind vier oder mehr Dehnungsmesser in einem Abstand längs des Biegebalkens paarweise angeordnet» Die Dehnungsmesser eines Paares befinden sich dabei vorzugswei&e γι,Γ entgegengesetzten Seiten der neutralen Fläche des Biegebalkens bei einwirkender zu messender Kraft.Preferably four or more strain gauges are arranged in pairs at a distance along the bending beam »The strain gauges of a pair are preferably & e γι, Γ opposite sides of the neutral surface of the bending beam when the force to be measured is applied.
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Wenn vier elektrische Widerstandsdehnungsmesser verwendet werden, sind diese vorzugsweise zu einer Brückenschaltung zusammengeschaltet, die von einer Konstantspannungsquelle gespeist wird. Die Ausgangsspannung der Brückenschaltung ändert sich dann in Abhängigkeit von der zu messenden Kraft.If four electrical resistance strain gauges are used, these are preferably to form a bridge circuit interconnected, which is fed by a constant voltage source. The output voltage of the bridge circuit then changes depending on the force to be measured.
Eine Belastungsplattform erstreckt sich in starrer Weise vorzugsweise vom freien Ende des Biegebalkens in Richtung auf das feste Biegebalkenende. Zweckmäßigerweise ragt die Belastungsplattform über den oder die an das freie Ende angrenzenden Dehnungsmesser hinaus. Durch diese Maßnahme wird die Belastungszone effektiv erhöht. Darüberhinaus wird dadurch eine Verschiebung der Belastungsstelle in Richtung auf das feste Ende des Biegebalkens ermöglicht, so daß das maximale Biegemoment vermindert wird, dem der Biegebalken bei einer vorgegebenen angreifenden Kraft ausgesetzt ist.A loading platform extends in a rigid manner, preferably from the free end of the bending beam in the direction on the fixed bending beam end. The loading platform expediently protrudes over the one or more adjacent to the free end Strain gauge addition. This measure effectively increases the stress zone. In addition, it will allows a shift of the load point in the direction of the fixed end of the bending beam, so that the maximum Bending moment is reduced to which the bending beam is exposed at a given applied force.
Die Belastungsplattform ist zweckmäßigerweise in Form einer Hülse ausgebildet, die in Einern Abstand den Biegebalken umgibt und am freien Biegebalkenende starr angebracht ist.The loading platform is expediently designed in the form of a sleeve which surrounds the bending beam at a distance and is rigidly attached to the free end of the bending beam.
Der Kraftmeßumformer weist vorzugsweise eine weitere Hülse auf, die den Biegebalken in einem Abstand umgibt und am festen Biegebalkenende fest angebracht ist. Diese weitere Hülse dient zur Befestigung des Kraftmeßumformers in einem Halterungsgefüge. The force transducer preferably has a further sleeve which surrounds the bending beam at a distance and on the fixed Bending beam end is firmly attached. This further sleeve is used to fasten the force transducer in a mounting structure.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand von Figuren beschrieben. Es zeigen:Preferred exemplary embodiments of the invention are described with reference to figures. Show it:
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Fig. 1 das Grundprinzip der Erfindung,1 shows the basic principle of the invention,
Fig. 2 einen bevorzugten Aufbau eines Meßumformers nach der Erfindung,2 shows a preferred construction of a measuring transducer according to the invention,
Fig. 3 zwei für den in der Fig. 2 dargestellten Meßumformer geeignete Schaltungsanordnungen,3 shows two circuit arrangements suitable for the transmitter shown in FIG. 2,
Fig. 4 eine Belastungsmöglichkeit eines freistehenden Meßumformers nach der Erfindung,4 shows a loading possibility of a free-standing measuring transducer according to the invention,
Fig. 5 eine Möglichkeit zur Einstellung der Höhe des Meßumformers innerhalb einer starren Halterung bei gleichzeitiger freier Quer- oder Drehbeweglichkeit der Belastung, Fig. 5 shows a way of adjusting the height of the transducer within a rigid bracket with simultaneous free transverse or rotational mobility of the load,
Fig. 6 die Anwendung der Erfindung zum Messen der Spannung in Seilen, Riemen usw.,6 shows the application of the invention for measuring the tension in ropes, belts, etc.,
Fig. 7 eine für eine Brückenwaage geeignete Meßumformeranordnung nach der Erfindung und7 shows a transducer arrangement according to the invention suitable for a weighbridge, and FIG
Fig. 8 eine Anordnung mit zwei Meßumformern nach der Erfindung sowie eine dafür geeignete Schaltungsanordnung.8 shows an arrangement with two transducers according to the invention and a circuit arrangement suitable therefor.
In der Fig. 1 ist schematisch ein nach der Erfindung ausgebildeter einfacher Biegebalkenmeßumformer dargestellt, der einen mit seinem einen Ende an einem Halterungsgefüge 2 angebrachten Metallstab 1 enthält. Auf der Oberseite des Metallstabs 1 sind zwei elektrische Widerstandsdehnungsmesser 3 und 4 angeordnet, die sich in axialer Richtung erstrecken und längs des Stabs in einem Abstand voneinander mit ihren Mittelpunkten an Stellen A bzw. B angeordnet sind. Der Meßumformer ist derart ausgebildet, daß er die auf eine Belastungszone einwirkende Biegekraft mißt. Die Belastungszone befindet sich zwischen dem freien Stabende und dem Dehnungsmesser 4 und verläuft in Richtung eines eingezeichneten Pfeils W. Eine Biege-In Fig. 1 is a trained according to the invention is schematically simple bending beam measuring transducer is shown, one end of which is attached to a mounting structure 2 Includes metal rod 1. On top of the metal rod 1 are two electrical resistance strain gauges 3 and 4 arranged, which extend in the axial direction and along the rod at a distance from each other with their centers are arranged at points A and B. The transducer is designed in such a way that it applies to a stress zone acting bending force measures. The stress zone is located between the free end of the rod and the extensometer 4 and runs in the direction of an arrow W. A bending
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moment-Diagramm des Meßumformers ist in der Fig. 1b dargestellt. Der senkrechte Abstand D zwischen den Stellen A und B stellt die Differenz des Biegemoments zwischen den Meßstellen dar.moment diagram of the transducer is shown in Fig. 1b. The vertical distance D between points A and B represents the difference in the bending moment between the measuring points.
Bei einer derartigen Anordnung registrieren die Dehnungsmesser 3 und 4 die Zugspannungen S1 und S2, die durch die folgenden Gleichungen gegeben sind:With such an arrangement, the strain gauges 3 and 4 register the tensile stresses S1 and S2, which are given by the following equations:
S1 = —^ · y (1) S2 = —JS · y (2)S1 = - ^ * y (1) S2 = -JS Y (2)
I · E I · EI · E I · E
Dabei sindAre there
MA und MB die Biegemomente an den Stellen A und B,MA and MB are the bending moments at points A and B,
I das Flächenträgheitsmoment des Stabs 1 um seine neutrale Achse senkrecht zur Biegeebene unter der Einwirkung der Biegekraft W,I is the geometrical moment of inertia of the rod 1 about its neutral axis perpendicular to the bending plane under the action of the bending force W,
y der Abstand der Dehnungsmesser von der neutralen Oberfläche des Stabs 1 unter der Einwirkung der Biegekraft W und y is the distance of the strain gauges from the neutral surface of the rod 1 under the action of the bending force W and
E der Elastizitätsmodul des für den Stab 1 verwendeten Werkstoffs .E is the modulus of elasticity of the material used for the rod 1.
Aus den Beziehungen (1) und (2) folgt, daß die von den Dehnungsmessern registrierte Spannungsdifferenz (S1 - S2) durch die folgende Gleichung gegeben ist:From the relationships (1) and (2) it follows that the stress difference (S1 - S2) registered by the strain gauges is given by the following equation:
und Lß die Abstände der Stellen A und B vom Angriffspunkt der Kraft W. and L ß are the distances between points A and B from the point of application of force W.
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Die von den Dehnungsmessern 3 und 4 registrierte Spannungsdifferenz ist somit der einwirkenden Kraft W direkt proportional, und zwar unabhängig vom Angriffspunkt der Kraft W innerhalb der Belastungszone.The voltage difference registered by the strain gauges 3 and 4 is therefore directly proportional to the force W acting, regardless of the point of application of the force W. within the stress zone.
In der Fig. 2a ist ein bevorzugtes Ausführungsböispiel eines nach der Erfindung aufgebauten Meßumformers dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Metallstab 1. ir.it seinem einen Ende an der Innenoberfläche des abgeschlossenen Endes einer Außenhülse 6 befestigt, die ihrerseits in dem Halterungsgefüge 2 angebracht ist. Das andere Stabende ist in ähnlicher Weise an der Innenoberfläche des abgeschlossenen Endes 7 einer weiteren Außenhülse 8 befestigt. Der Metallstab weist vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt auf. Der Stabquerschnitt kann aber auch eine andere Form haben.In FIG. 2a, a preferred exemplary embodiment is one according to the invention constructed transducer shown. In this embodiment, the metal rod is 1. ir.it his one end attached to the inner surface of the closed end of an outer sleeve 6, which in turn is in the support structure 2 is attached. The other end of the rod is similarly on the inside surface of the terminated end 7 attached to a further outer sleeve 8. The metal rod preferably has a circular cross section. Of the However, the rod cross-section can also have a different shape.
Bei dieser Anordnung kann die zu messende Belastung an irgendeiner Stelle innerhalb einer Belastungszone angreifen, die durch die Gesamtlänge der Außenhülse 8 gebildet wird. Die Außenhülse 8 stellt somit eine Belastungsplattform des Meßumformers dar.With this arrangement, the load to be measured can be applied to any Attack location within a stress zone that is formed by the total length of the outer sleeve 8. the Outer sleeve 8 thus represents a loading platform for the transmitter.
Zum Messen der angreifenden Kraft sind vier Widerstandsdehnungsmesser G1 bis G4 in der dargestellten Weise vorgesehen, wobei die beiden Dehnungsmesser G3 und G4 in einander ähnlichen Querausnehmungen auf der Oberseite des Stabs angeordnet sind, und zwar an ähnlichen Stellen wie die Dehnungsmesser und 4 nach der Fig. 1. Die beiden anderen Dehnungsmesser G1 und G2 sind ebenfalls in einander ähnlichen Querausnehmungen angeordnet, die sich jedoch auf der Unterseite des Stabs befinden. Die Ausnehmungen in der Unterseite liegen direkt unterhalb der zugeordneten Ausnehmungen in der Staboberseite, wie es in der Figur dargestellt ist.There are four resistance strain gauges to measure the applied force G1 to G4 are provided in the manner shown, the two strain gauges G3 and G4 being similar to one another Transverse recesses are arranged on the top of the rod, in similar locations as the strain gauges and 4 according to FIG. 1. The two other strain gauges G1 and G2 are also in similar transverse recesses arranged, but located on the underside of the rod. The recesses in the bottom are directly below the associated recesses in the rod top, as shown in the figure.
Die Fig. 2b zeigt zwei Biegemoment-Diagramme für die Anordnung nach der Fig. 2a. Dabei ist der Verlauf des Biegemoments längs des Stabs für zwei Angriffsstellen X und Y der Kraft W an der Hülse θ dargestellt. Aus der Fig. 2b geht hervor, daß das Bie-FIG. 2b shows two bending moment diagrams for the arrangement according to FIG. 2a. The course of the bending moment is longitudinal of the rod for two points of application X and Y of the force W on the sleeve θ. From Fig. 2b it can be seen that the bending
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gemoment Im Stab In der Angriffsebene der Kraft V Null ist und daß das Biegemoment in Richtung auf das feste Ende des Stabs mit dem einen Vorzeichensinn und in Richtung auf das freie Ende des Stabs mit dem entgegengesetzten Vorzeichensinn linear zunimmt. An den Meßstellen A und B ist die Differenz D des Biegemoments unabhängig vom Angriffspunkt der Kraft W auf der HUlse 8 dieselbe. Zusätzlich zu einer Belastungszone erhöhter Länge sorgt somit die HUlse β für eine- Verringerung des maximalen Biegemoments, dem der Stab 1 bei einer vorgegebenen Kraft W ausgesetzt ist. Das maximale Biegemoment ist am kleinsten, wenn die Angriffsebene der Kraft V den Stab 1 in der Mitte schneidet.moment in the rod in the plane of attack the force V is zero and that the bending moment in the direction of the fixed end of the rod with the one sign and in the direction of the free end of the rod increases linearly with the opposite sign. The difference D is at measuring points A and B. the bending moment regardless of the point of application of the force W on the sleeve 8 the same. In addition to a stress zone With an increased length, the sleeve β thus ensures a reduction in the maximum bending moment to which the rod 1 is subjected at a given force W. The maximum bending moment is on smallest when the plane of application of force V intersects rod 1 in the middle.
Die Fig. 3a zeigt eine Anschlußmöglichkeit der in der Fig. 2a dargestellten Dehnungsmesser des Meßumformers an eine Schaltungsanordnung, um ein Ausgangssignal zu liefern, das aus praktischen Gründen der von den Dehnungsmessern G1, G2 und G3» G4 registrierten Differenzspannungen proportional ist und somit eine Anzeige für die Belastung des Stabs gibt. Dazu sind die Dehnungsmesser in der gezeigten Weise zu einer elektrischen Brückenschaltung zusammengeschaltet. Die Dehnungsmesser G3 und GA auf der Staboberseite bilden den einen BrUkkenzweig und die ,Dehnungsmesser G1 und G2 auf der Stabunterseite den anderen Brückenzweig. Die Brückenschaltung ist an eine elektrische Spannungsquelle konstanter Spannung angeschlossen. Eine geeignete Einrichtung M dient zum Messen der Spannung, die zwischen den Verbindungspunkten der Dehnungsmesser in den beiden Brückenzweigen auftritt.FIG. 3a shows a connection possibility of the extensometer of the measuring transducer shown in FIG. 2a to a circuit arrangement in order to deliver an output signal which is output from practical reasons of the differential stresses registered by the strain gauges G1, G2 and G3 »G4 is proportional and thus gives an indication of the load on the rod. For this purpose, the strain gauges are interconnected in the manner shown to form an electrical bridge circuit. The strain gauges G3 and GA on the top of the bar form one branch of the bridge and the strain gauges G1 and G2 on the bottom of the bar form the other branch of the bridge. The bridge circuit is on an electrical voltage source of constant voltage is connected. A suitable device M is used to measure the Stress that occurs between the connection points of the strain gauges in the two branches of the bridge.
Beim Betrieb sind die von den Dehnungsmessern G3 und G4 registrierte Spannungsdifferenz und die von den Dehnungsmessern G1 und G2 registrierte Spannungsdifferenz einander gleich und der angreifenden Kraft W proportional. Die Differenzspannungen haben entgegengesetzte Vorzeichen, da die Dehnungsmesser G3 und G4 und die Dehnungsmesser G1 und G2 auf entgegengesetzten Seiten der neutralen Oberfläche des Stabs unter Belastung angeordnet sind. Die von der Einrichtung M gemesseneDuring operation are the voltage difference registered by the strain gauges G3 and G4 and that of the strain gauges G1 and G2 registered voltage differences equal to each other and proportional to the acting force W. The differential stresses have opposite signs, since the strain gauges G3 and G4 and the strain gauges G1 and G2 are placed on opposite sides of the neutral surface of the rod under load. The measured by the device M
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Spannung ist daher für praktische Zwecke der angreifenden Kraft W proportional. Es sei erwähnt, daß die gemessene elektrische Spannung kleiner wäre, falls die Dehnungsmesser G1 und G2 aus der Brücke entfernt und durch feste gleiche Widerstände ersetzt würden. Durch die Verwendung von vier Dehnungsmessern anstelle von zwei Dehnungsmessern wie nach der Fig. 1a wird somit die Empfindlichkeit des erfindungsgemäßen Meßumformers erhöht.Tension is therefore offensive for practical purposes Force W proportional. It should be mentioned that the measured electrical voltage would be smaller if the strain gauges G1 and G2 removed from the bridge and through fixed equal resistances would be replaced. By using four strain gauges instead of two strain gauges like after the Fig. 1a thus increases the sensitivity of the transducer according to the invention.
Eine andere Anschlußmöglichkeit der Dehnungsmesser des in der Fig. 2 dargestellten Meßumformers ist in der Fig. 3b dargestellt. Bei dieser Anordnung bilden die Dehnungsmesser G3 und G1 den einen Brückenzweig und die Dehnungsmesser G4 und G2 den anderen Brückenzweig. Die Einrichtung M ist zwischen die Verbindungspunkte der Dehnungsmesser in den beiden Brükkenzweigen geschaltet. Bei dieser Anordnung ist das Ausgangssignal den von den Dehnungsmessern G1, G2 und G3> G4 registrierten Differenzspannungen genau proportional.Another connection possibility for the extensometer of the transducer shown in FIG. 2 is shown in FIG. 3b. In this arrangement, the strain gauges G3 and G1 form one branch of the bridge and the strain gauges G4 and G2 the other branch of the bridge. The device M is between the connection points of the strain gauges in the two bridge branches switched. With this arrangement, the output signal is that from the strain gauges G1, G2 and G3> G4 registered differential voltages exactly proportionally.
Ein Nachteil der bekannten elektrischen Widerstandsdehnungsmesser besteht darin, daß ihre Widerstands-Dehnungs-Charakteristik mit anwachsender Dehnung zunehmend nichtlinear wird. Diese Schwierigkeit kann man bei der Anordnung nach der Fig. dadurch gering halten, daß die Kraft W auf der Hülse 8 an einer solchen Stelle angreift, daß die Dehnungsmesser G1 bis G4 etwa dem gleichen Spannungsbetrag ausgesetzt sind.A disadvantage of the known electrical resistance strain gauges is that their resistance-strain characteristics becomes increasingly non-linear with increasing elongation. This difficulty can be avoided with the arrangement according to FIG. thereby keep low that the force W acts on the sleeve 8 at such a point that the strain gauges G1 to G4 are exposed to approximately the same amount of stress.
Dadurch daß die Dehnungsmesser in Ausnehmungen angeordnet sind, haben diejenigen Teile des Stabs, die die Dehnungsmesser tragen, ein geringeres Flächentragsheitsmoment um die neutrale Achse senkrecht zur Biegeebene bei angreifender Kraft W als um die neutrale Achse parallel zur Biegeebene bei angreifender Kraft W. Aus diesem Grund sind die Dehnungsmesser gegenüber äußeren Kräften, die senkrecht zur Biegeebene unter der Kraft W angreifen, verhältnismäßig unempfindlich. Ein weiterer Vorteil der Ausnehmungen besteht darin, daß die von der angreifenden Kraft W hervorgerufenen Spannungen im Bereich der Ausnehmungen und damit bei den Dehnungs-Because the strain gauges are arranged in recesses, those parts of the rod that have the strain gauges wear, a lower area moment of inertia around the neutral axis perpendicular to the bending plane when attacking Force W as about the neutral axis parallel to the bending plane with applied force W. For this reason the strain gauges relatively insensitive to external forces acting perpendicular to the bending plane under the force W. Another advantage of the recesses is that the stresses caused by the acting force W. in the area of the recesses and thus in the expansion
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messern konzentriert werden. Im vorliegenden Fall erhält man daher von der BrUckenschaltung eine bestimmte Ausgangsspannung bei einer kleineren Gesamtdurchbiegung des Stabs als bei einem Stab ohne Ausnehmungen. Hierbei sei erwähnt, daß die Gesamtdurchbiegung des Stabs vorzugsweise so klein wie möglich gehalten werden soll.focus on knives. In the present case, a certain output voltage is obtained from the bridge circuit with a smaller total deflection of the rod than with a rod without recesses. It should be mentioned here that the total deflection of the rod is preferably so small should be kept as possible.
Der in der Fig . 4 dargestellte Meßumformer ist. dem in der Fig. 2 gezeigten Meßumformer ähnlich, mit Ausnahme, daß die Hülse 6 auf einem Stützkörper 11 befestigt ist, der derart ausgebildet ist, daß er auf einer ebenen Oberfläche 12 den Meßumformer freistehend trägt und daß die Außenhülse 8 eine parallel zu dem Stützkörper verlaufende Plattform 13 aufweist, die belastet werden kann, beispielsweise mit einem Gewicht. Die Dehnungsmesser G1 bis G4 können in der in der Fig. 3 dargestellten Weise angeschlossen sein.The in Fig. 4 is the transmitter shown. that in the Fig. 2 similar transmitter shown, with the exception that the sleeve 6 is mounted on a support body 11, the so is designed that it carries the transmitter free-standing on a flat surface 12 and that the outer sleeve 8 is a Has running parallel to the support body platform 13 which can be loaded, for example with a Weight. The strain gauges G1 to G4 can be connected in the manner shown in FIG. 3.
Der in den Figuren 5a und 5b dargestellte Meßumformer ist dem in der Fig. 2 gezeigten Meßumformer ähnlich, jedoch trägt die Hülse 8 in diesem Fall eine exzentrische Scheibe 14, die ein Lager 15 abstützt, das belastbar ist. Durch das Lager ist eine freie Quer- oder Drehbewegung der Belastung W möglich. Eine Drehung der exzentrischen Scheibe 14 in bezug auf den Meßumformer bewirkt eine Anhebung oder Absenkung des Lagers und verändert somit die effektive Höhe des Meßumformers.The transmitter shown in Figures 5a and 5b is the in the Fig. 2 similar transmitter shown, but the sleeve 8 carries in this case an eccentric disk 14, which a Supports bearing 15, which is resilient. A free transverse or rotational movement of the load W is possible through the bearing. One Rotation of the eccentric disc 14 with respect to the transducer causes the bearing to rise or fall thus changes the effective height of the transmitter.
Es sind geeignete Einrichtungen vorhanden, mit denen die Scheibe 14 in irgendeiner beliebigen Lage festgestellt werden kann.Appropriate means are provided by which the disc 14 can be locked in any position can.
Der in der Fig. 6 dargestellte Meßumformer ist den Meßumformern nach den Figuren 2 und 5 ähnlich, jedoch trägt in diesem Fall die Hülse 8 auf einem Lager 16 eine Rolle 17· Die Anordnung 1st derart getroffen, daß man die Spannung in einem über die Rolle laufenden Seil bzw. Riemen 18 oder dgl. messen kann. Bei dieser Anordnung bildet der Meßumformer ein integrales Teil der Rollenlagerung, so daß die Verwendung einesThe measuring transducer shown in FIG. 6 is similar to the measuring transducers according to FIGS. 2 and 5, but has a bearing in this In the case of the sleeve 8 on a bearing 16 a roller 17 · The arrangement is made in such a way that the tension in one Can measure rope or belt 18 or the like running over the roller. In this arrangement, the transmitter forms an integral part of the roller bearing, so that the use of a
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getrennten Belastungsmeßumformers vermieden wird. Bei allen in den Figuren 2 bis 6 dargestellten Meßumformern kann man den Spalt zwischen den aneinandergrenzenden Enden der Hülsen 6 und 8 durch einen geeigneten nachgiebigen Werkstoff schließen, wie es an der Stelle R in der Fig. 6 dargestellt ist, um für den Biegebalken und die Dehnungsmesser ein staub- und bzw. oder feuchtigkeitsundurchlässiges Gehäuse vorzusehen. separate load transducer is avoided. In all of the transducers shown in FIGS. 2 to 6, one can the gap between the adjoining ends of the sleeves 6 and 8 by a suitable resilient material close, as shown at point R in Fig. 6, in order to provide a dust-free and / or to provide a moisture-impermeable housing.
Die Fig. 7a zeigt die Draufsicht auf eine Brückenwaage bei entfernter Belastungsplattform. In der gezeigten Brückenwaage werden vier nach der Erfindung ausgebildete Meßumformer 19 benutzt, die in den vier Ecken der Brückenwaagengrube angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Meßumformer entsprechend der Darstellung nach der Fig. 2 ausgebildet. Die in der Fig.7b dargestellte Plattform 21 der Brückenwaage weist an ihrer Unterseite vier Sättel 22 auf, die jeweils auf der Hülse 8 am freien Ende der Meßumformer.ruhen. Die Ausgangssignale der Meßumformer werden vereint, um die Gesamtbelastung der Brükkenwaage anzugeben.7a shows the top view of a weighbridge with the loading platform removed. In the weighbridge shown four transducers 19 designed according to the invention are used, which are arranged in the four corners of the weighbridge pit are. The measuring transducers are preferably designed as shown in FIG. The in Fig.7b platform 21 of the weighbridge shown has on its underside four saddles 22, each on the sleeve 8 on free end of the transducer. The output signals of the transducers are combined to the total load of the bridge balance to specify.
Die Fig. 8a zeigt eine Anordnung mit zwei Meßumformern 23 und 24, die entsprechend der Fig. 2a ausgebildet sind, jedoch die Hülsen 6 und 8 nicht aufweisen. Die Stäbe 25 und 26 der beiden Meßumformer sind mit ihren einen Enden an den einander gegenüberliegenden Seiten einer Belastungsplattform 27 angebracht. Die anderen Enden der axial ausgerichteten Stäbe 25 und 26 sind an einem Halterungsgefüge 28 starr befestigt. Der Stab weist vier Dehnungsmesser G1 bis G4 auf, die entsprechend der Anordnung nach der Fig. 2paarweise angeordnet sind. Der Stab 26 weist vier in ähnlicher Weise angeordnete Dehnungsmesser G5 bis G8 auf.Fig. 8a shows an arrangement with two transducers 23 and 24, which are designed according to FIG. 2a, but the Sleeves 6 and 8 do not have. The rods 25 and 26 of the two transducers are with their one ends at the opposite ends Sides of a loading platform 27 attached. The other ends of the axially aligned rods 25 and 26 are rigidly attached to a support structure 28. The rod has four strain gauges G1 to G4, which correspond to the Arrangement according to FIG. 2 are arranged in pairs. The rod 26 has four similarly arranged strain gauges G5 to G8.
In der Fig. 8b ist gezeigt, wie die Dehnungsmesser G1 bis G8 angeschlossen werden können, um eine Ausgangsspannung zu liefern, die einer auf die Belastungsplattform 27 einwirkenden Kraft V proportional ist. Dabei bilden die Dehnungsmesser G1In Fig. 8b it is shown how the strain gauges G1 to G8 can be connected to provide an output voltage, which is proportional to a force V acting on the loading platform 27. The strain gauges form G1
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bis G4 eine erste Brückenschaltung 29, und die Dehnungsmesser G5 bis G8 eine zweite Brückenschaltung 30. Die Ausgangssignale der beiden Brückenschaltungen 29 und 30 werden einem als Meßeinrichtung M dienenden Spannungsmesser zugeführt.to G4 a first bridge circuit 29, and the strain gauges G5 to G8 a second bridge circuit 30. The output signals of the two bridge circuits 29 and 30 are one supplied as a measuring device M serving voltmeter.
Bei dieser Anordnung bleibt das Ausgangssignal unabhängig vom Angriffspunkt der Kraft W auf der Belastungsplattform konstant. Wenn man darüberhinaus die Belastungsfläche auf die Belastungsplattform 27 beschränkt, kann man auch ungleichmäßig verteilte Lasten genau messen.With this arrangement the output signal remains independent constant from the point of application of the force W on the loading platform. If you also add the load area to the Load platform 27 limited, one can also measure unevenly distributed loads accurately.
Die Dehnungsmesser G1 bis G8 können bei der Anordnung nach der Fig. 8 in Ausnehmungen der Stäbe 25 und 26 angeordnet werden, wie es in der Fig. 2 gezeigt ist.In the arrangement according to FIG. 8, the strain gauges G1 to G8 can be arranged in recesses in the rods 25 and 26 as shown in FIG.
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Claims (15)
dadurch ,gekennzeichnet, daß die axial miteinander ausgerichteten Biegebalken der Kraftmeßumformer mit ihren einen Enden an den gegenüberliegenden Enden einer Belastungsplattform befestigt sind und daß die anderen Enden der Biegebalken an einem Haltörungsgefüge anbringbar sind.15. Force transducer arrangement with two force transducers according to one of claims 1 to 6,
characterized in that the axially aligned bending beams of the force transducers are fastened with their one ends to the opposite ends of a loading platform and in that the other ends of the bending beams can be attached to a support structure.
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