DE2365460C3 - Kraftmeßgerät - Google Patents
KraftmeßgerätInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Kraft-Meßgerät zur Bestimmung der zwischen zwei relativ zueinander
verschiebbaren Teilen auftretenden Kraft mittels magnetischer Kraftkompensation, bei welchem der eine
erste Teil mit einem ein Primärmagnetfeld bildenden Element und der andere zweite Teil mit einem in diesem
Magnetfeld sich befindenden Meß-Magnetspulensystem versehen ist, und das letztere bei Auftreten einer Kraft
derart erregt wird, daß die beiden relativ zueinander verschiebbaren Teile eine bestimmte Lage zueinander
einnehmen, so daß der durch das Meß-Magnetspulensystem fließende Strom ein Maß für die einwirkende Kraft
ist, und bei welchem das Magnetspulensystem über einen als Hebelarm ausgebildeten Parallelogrammarm
einer einen Kraftfühler führenden Parallelogrammführung mit diesem Kraftfühler verbunden ist.
Die bisher bekannttn, mittels magnetischer Kraftkompensation arbeitenden Präzisionswaagen weisen
den Nachteil auf, daß sie zum Wägen von relativ großen Gewichten große Meß-Magnetspulensysteme benötigen,
die einerseits teuer und schwer sind, und andererseits für eine genaue Ablesung eine lange
Anwärmzeit verursachen. Soll nun ein kleines Gewicht auf einer solchen, für ein großes Maximaigewicht
ausgelegten Waage bestimmt werden, dann ist für ein sehr genaues Meßresultat die Meßgenauigkeit infolge
des viel zu großen Meßbereiches zu gering.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Kraft-Meßgerätes, bei dem gleichzeitig zwei verschiedene
Meßbereiche zur Verfugung stehen, das einfach im Aufbau und preisgünstig in der Herstellung ist, und bei
dem gegenüber den bisherigen Konstruktionen bei gleichem Maximalmeßbereich ein viel kleineres Meß-Magnetspulensystem
benötigt wird.
Diese Aufgabe wird bei einem Kraft-Meßgerät der eingangs genannten Art ei findungsgemäß dadurch
gelöst, daß der Kraftfühler iiber einen im Meßgerätgehäuse
schwenkbar gelagerten Hebelarm mit einem zweiten Kraftfühler verbunden ist, dieser Hebelarm
einen Teil einer Parallelogrammführung darstellt und
ίο der zweite Kraftfühler mit dem parallel zum ersten
Kraftfühler bewegbaren Teil der Parallelogrammführung starr verbunden ist
Es ist zweckmäßig, wenn die beiden Parallelogrammführungen durch Anbringen von Gegengewichten
!5 unabhängig von der Lage des Meßgerätes ausbalanciert
sind.
Eine Ausführungsform des Kraft-Meßgerätes nach der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise
dargestellt, die nachstehend näher erläutert wird. Es zeigt
F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine beispielsweise Ausführungsform des Gerätes,
F i g. 2 ein Schaltschema des in F i g. 1 dargestellten Gerätes und
Fig.3 die Beziehung zwischen dem durch das Magnetspulensystem fließenden Strom und der dadurch
erzeugten, auf den Spulenleiter wirkenden Kraft bei unterschiedlicher Ausbildung des Gerätes.
Wie aus F i g. 1 ersichtlich, weist das eine Gegenkraft jo auf den Kraftfühler 1 ausübende Magnetspulensystem 2
zwei voneinander unabhängig regulierbare Magnetspulen 3 und 4 auf, die von einem ein Magnetfeld
erzeugenden Permanentmagneten 31 umgeben sind. Die eine Magnetspule 3 ist zur Einstellung einer Vorlast
mit einem ersten regulierbaren Schaltkreis und die zweite Magnetspule 4 zur Feststellung der zu
bestimmenden Kraft mit einem zweiten Schaltkreis verbunden, wobei der letztere mit einer die Lage des
Kraftuihlers 1 abtastenden photoelektrischen Anordnung 9 und einer in Krafteinheiten geeichten, die
durchfließende Stromstärke messenden Meßvorrichtung 26 (F i g. 2) versehen ist.
Um nun das Primärmagnetfeld in Abhängigkeit vom durch das Magnetspulensystem 2 des zweiten Teiles
fließenden Strom derart beeinflussen zu können, daß das auf das Magnetspulensystem 2 wirkende Gesamtmagnetfeld
immer konstant ist, ist der Permanentmagnet 31 mit den Korrekturspulen 5 und 6 versehen,
wobei je eine Korrekturspule einer der Magnetspulen 3 und 4 zugeordnet ist.
Auf diese Weise kann ein zusätzliches, zum durch das Spulensystem 3, 4 erzeugten Magnetfeld umgekehrt
gerichtetes Sekundärmagnetfeld der gleichen Stärke erzeugt werden.
Um die beiden entgegengesetzt zueinander gerichteten Sekundärmagnetfelder betragsmäßig abzugleichen,
sind die Korrekturspulen 5 und 6 beim dargestellten Ausführungsbeispiel überdimensioniert, so daß ihr
Einfluß mit je einem einstellbaren Parallelwiderstand 7 bzw. 8 geschwächt und genau eingestellt werden kann.
Mit Hilfe des Parallelwiderstandes 7 bzw. 8 läßt sich der Kompensationsgrad c der Korrekturspulen 5 und 6
genau auf 1 einstellen.
In F i g. 3 ist die Beziehung zwischen dem durch das
Magnetspulensystem 2 fließenden Strom und der dadurch erzeugten, auf den Spulenleiter wirkenden
Kraft bei unterschiedlicher Ausbildung des Kraft-Meßgerätes dargestellt, wobei die Kurve a für ein
herkömmliches Gerät ohne Konstanthaltung des auf das Magnetspulensystem wirkenden Gesamtmagnetfeldes
und die Kurve b für ein Gerät mit Konstanthaltung des Gesamtmagnetfeides mit Korrekturspulen 5 und 6 gilt
Um einerseits den Kraftfühler 1 parallel verschiebbar zu führen und andererseits das Magnelspulensystem 2
möglichst klein ausbilden zu können, wird die Führung des Kraftfühlers 1 durch eine Parallelogrammführung
10,11,12 gebildet, und das Magnetspulensystei.i 2 über
einen als Hebelarm ausgebildeten Parallelogrammarm 12 mit dem Kraftfühler 1 verbunden.
Um das Meßgerät in allen Orientierungslagen gebrauchen zu können, ist das Parallelogramm-Führungssystem
10,11,12 durch Anordnung von Gegengewichten
so ausbalanciert, daß es lageunabhängig ist.
Wenn das Spulensystem 2 so ausgebildet ist, daß auf dem fest mit dem Kraftfühler 1 verbundenen Auflageteller
13 beispielsweise maximal 200 g gemessen werden können, dann kann der Kraftfühler 1 über einen im
Meßgerätgehäuse 14 schwenkbar gelagerten einarmigen Hebel 15 mit einem zweiten Auflageteller 16, d h.
mit einem zweiten Kraftfühler, verbunden sein. Dabei stellt der Hebel 15 einen Teil einer zweiten Parallelogrammführung
17 dar, und der zweite AuRageteller 16 ist zu seiner Parallelverschiebung mit einem parallel
zum ersten Kraftfühler 1 bewegbaren Teil 18 der zweiten Parallelogrammführung 17 verbunden. Auch
dieses zweite Parallelogrammsystem ist mittels Gegengewichten ausbalanciert und unabhängig von der Lage
des Meßgerätes. Wenn nun das Untersetzungsverhältnis des einarmigen Hebels 10:1 beträgt, dann kann mit
dem gleichen Magnetspulensystem 2 ein Gewicht von 2 kg gemessen werden.
Wirkt nun eine Kraft K auf den Auflageteller 13, dann erfolgt eine Auslenkung des Hebelarmes 12 und somit
der Fahne 19 der photoelektrischen Abtastanordnung 9.
Dies hat, wie aus F i g. 2 ersichtlich, zur Folge, daß die Phototransistoren 20 und 21 verschieden stark von der
Lampe 22 beleuchtet werden und mit Hilfe des Verstärkers 23 am Eingang des Proportional-Integral-Reglers
24 eine Spannung Uk bewirken. Der Regler 24 verursacht darauf einen Stromfluß /1 durch den
Widerstand 25 und die Spule 4 bis die Fahne 19 sich wieder in einer symmetrischen Lage bezüglich der
beiden Phototransistoren 20 und 21 befindet und diese wieder gleich stark beleuchtet werden, was zur Folge
hat, daß Ur = 0 ist und der Strom /1 konstant bleibt.
Da der Strom /1 proportional zu der auf den Auflageteller 13 wirkenden Kraft ist, kann die letztere
am Digitalvoltmeter 26 abgelesen werden. Geeicht wird die Schaltung mit Hilfe des veränderlichen Widerstandes
25.
Der vom Digitalvoltmeter 26 gemessene analoge Spannungswert Um erscheint am Ausgang desselben als
binär codierter Digitalwert Soll nun die z. B. durch ein Gefäß bewirkte Kraft K nicht gemessen werden,
sondern nur das in dieses Gefäß einzugießende Gut, dann betätigt man mittels des Schalters 27 einen
Speicher 28, der diesen binär codierten Digitalwert speichert. Der an den Speicher 28 angeschlossene
Digital-Analog-Wandler 29 wandelt den binär codierten Wert wieder in eine analoge Spannung Up = Um um,
worauf die Konstantstromquelle 30 einen lastunabhängigen konstanten Strom /2 liefert, der proportional
Up — Um ist Somit übernimmt nun die Magnetspule 3 die ursprünglich von der Magnetspule 4 besorgte
elektromagnetische Krafterzeugung, und /1 sowie Um wird Null.
Der gesamte Arbeitsbereich der Magnetspule 4 steht somit wieder vollständig für den Meßvorgang zur
Verfugung.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Kraft-Meßgerät zur Bestimmung der zwischen zwei relativ zueinander verschiebbaren Teilen
auftretenden Kraft mittels magnetischer Kraftkompensation, bei welchem der eine erste Teil mit einem
ein Primärmagnetfeld bildenden Element und der andere zweite Teil mit einem in diesem Magnetfeld
sich befindenden Meß-Magnetspulensystem versehen ist, das letztere bei Auftreten einer Kraft derart
erregt wird, daß die beiden relativ zueinander verschiebbaren Teile eine bestimmte Lage zueinander
einnehmen, so daß der durch das Meß-Magnetspulensystem fließende Strom ein Maß für die
einwirkende Kraft ist, und bei welchem das Magnetspulensystem über einen als Hebelarm
ausgebildeten Parallelogrammarm einer einen Kraftfühler führenden Parallelogrammführung mit
diesem Kraftfühler verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Kraftfühler (1)
über einen im Meßgerätgehäuse (14) schwenkbar gelagerten Hebelarm (IS) mit einem zweiten
Kraftfühler (16) verbunden ist, dieser Hebelarm (15) einen Teil einer Parallelogrammführung (15, 17, 18)
darstellt und der zweite Kraftfühler (16) mit dem parallel zum ersten Kraftfühler (1) bewegbaren Teil
(18) der Parallelogrammführung starr verbunden ist.
2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Parallelogrammführungen (10, 11, 12; 15, 17, 18) durch Anbringen von
Gegengewichten unabhängig von der Lage
Meßgerätes ausbalanciert sind.
Meßgerätes ausbalanciert sind.
des
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19732365460 DE2365460C3 (de) | 1973-02-20 | 1973-04-09 | Kraftmeßgerät |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH247573A CH550392A (de) | 1973-02-20 | 1973-02-20 | Verfahren zur bestimmung der zwischen zwei relativ zueinander verschiebbaren teilen auftretenden kraft und kraft-messgeraet zur durchfuehrung des verfahrens. |
CH247573 | 1973-02-20 | ||
DE19732365460 DE2365460C3 (de) | 1973-02-20 | 1973-04-09 | Kraftmeßgerät |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2365460A1 DE2365460A1 (de) | 1975-05-22 |
DE2365460B2 DE2365460B2 (de) | 1976-01-15 |
DE2365460C3 true DE2365460C3 (de) | 1976-09-02 |
Family
ID=
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