DE2718543A1

DE2718543A1 - LOAD SENSOR

Info

Publication number: DE2718543A1
Application number: DE19772718543
Authority: DE
Inventors: Sheldon Edwin Young
Original assignee: Vibro Dynamics Corp
Current assignee: Vibro Dynamics Corp
Priority date: 1976-04-26
Filing date: 1977-04-26
Publication date: 1977-11-03
Also published as: DE2718543C2; GB1558101A; JPS52151446A; JPS587875B2; FR2349788A1; CA1075494A; JPS5723838B2; JPS56160488A; FR2349788B1

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. Curt WallachPatent attorneys Dipl.-Ing. Curt Wallach

Dipl.-Ing. Günther KochDipl.-Ing. Günther Koch

Dipl.-Phys. Dr.Tino HaibachDipl.-Phys. Dr Tino Haibach

*f Dipl.-Ing. Rainer* f Dipl.-Ing. Rainer

D-8000 München 2 Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 ■ Telex 5 29 513 wakai dD-8000 Munich 2 Kaufingerstraße 8 · Telephone (0 89) 24 02 75 ■ Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 26. April 1977Date: April 26, 1977

Unser Zeichen: 15 Q^₂ K/NuOur reference: 15 Q ^ ₂ K / Nu

Bezeichnung: LastfühlerDesignation: load sensor

Anmelder: Vibro/Dynamics Corporation,Applicant: Vibro / Dynamics Corporation,

Countryside, Illinois, USACountryside, Illinois, USA

Erfinder: Sheldon Edwin Young,Inventor: Sheldon Edwin Young,

Western Springs, Illinois, USAWestern Springs, Illinois, USA

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Wenn Maschinen, Drehbänke, Bohrmaschinen und andere Produktionsapparate in Industrieanlagen aufgestellt werden, ist es wichtig, daß sie fest auf dem Boden abgestützt sind und daß die Belastung gleichmäßig verteilt wird, um eine Mißausrichtung und dadurch bedingte innere Spannungen zu vermeiden. Es ist üblich, Einstellschrauben oder ähnliche Einstellvorrichtungen an den Beinen oder Trägern anzuordnen, über die die Maschine abgestützt ist, so daß jedes Bein oder jeder Träger so eingestellt werden kann, daß Unregelmäßigkeiten, die sich im Boden der meisten Fabriken finden, ausgeglichen werden können.When machines, lathes, drills and other production equipment placed in industrial facilities, it is important that they are firmly supported on the floor and that the load is evenly distributed to avoid misalignment and internal stresses caused thereby avoid. It is common to place adjustment screws or similar adjustment devices on the legs or straps, over which the machine is supported so that each leg or carrier can be adjusted so that irregularities, found in the floor of most factories can be compensated for.

Zusatz]ich zur Ausrichtung derartiger Maschinenanlagen ist es gewöhnlich erwünscht, Vibrationen zu dämpfen, die im Betrieb auftreten, indem Material, welches die Vibrationen dämpft, z. B. synthetischer Gummi, zwischen dem Boden und der Maschine eingefügt wird.Addition] I is for the alignment of such machine systems it is usually desirable to dampen vibrations that occur during operation by adding material to the vibrations attenuates, e.g. B. synthetic rubber, between the floor and inserted into the machine.

In den letzten Jahren sind industrielle Abstützvorrichtungen entwickelt worden, die sowohl eine Höheneinstellung als auch eine Vibrationsdämpfung bewirken. Diese sogenannten einstellbaren Vibrationsdämpfer sind in verschiedenen Ausführunßsformen verfügbar. Ein Ausführungsbeispiel ist in der US-PS 3 332 64? beschrieben.In recent years, industrial support devices have been developed that both height adjustment as well as dampening vibrations. These so-called adjustable vibration dampers are available in different Embodiments available. One embodiment is in US Pat. No. 3,332,64? described.

Um die einstellbaren Vibrationsdämpfer optimal ausnützen zu können, ist es nicht nur notwendig, die Maschine gerade aufzustellen, sondern es muß auch die von jedem Vibrationsdämpfer getragene Last etwa gleichgehalten werden. Ohne eine solche vergleichmäßigte Abstützung kann eine euf vier oder mehreren Beinen ruhende Maschine schädlichen Biege- oder Verdrillungskräften ausgesetzt werden. EineTo make optimal use of the adjustable vibration dampers To be able to do this, it is not only necessary to set up the machine in a straight position, but also that of each vibration damper carried load are kept roughly the same. Without such a uniform support, an euf machine with four or more legs at rest are exposed to harmful bending or twisting forces. One

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solche Mißausrichtung verursacht innere Spannungen im Maschinenaufbau, und dies ist häufig Ursache für eine übermäßige Abnutzung sowie Verzerrung und Vibration.such misalignment causes internal stresses in the machine structure, and this is often the cause of excessive wear and tear, as well as distortion and vibration.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Lastfühler zu schaffen, der in Verbindung mit verschieden ausgebildeten Abstützungen mit oder ohne Vibrationsdämpfung benutzbar ist und eine gleichmäßige Belastungseiristellung gewährleistet.The invention is therefore based on the object to provide a load sensor that, in conjunction with different trained supports can be used with or without vibration damping and a uniform load position guaranteed.

Weiter bezweckt die Erfindung die Schaffung eines Lastfühlers, der genügend anpassungsfähig ist, so daß er in Verbindung mit Spannbolzen und ähnlichen Einrichtungen benutzbar ist, mit denen die Maschinen am Boden festgelegt werden.The invention also aims to create a load sensor, who is adaptable enough to be in touch can be used with clamping bolts and similar devices with which the machines are fixed on the ground will.

Weiter bezv/eckt die Erfindung die Schaffung einer einstellbaren Abstützung mit Lastfühler zur Abstützung einer Maschine, wobei eine elektrische Anzeige mit den Abstützungen verbunden ist, welche kontinuierliche Daten bezüglich der auf einzelne Lagerstellen ausgeübte Belastungen liefert und außerdem eine kumulative Gesamtbelastung, so daß schnell der Massenmittelpunkt der Einrichtung sowie die dynamischen Kräfte feststellbar sind, die auf den Boden übertragen werden, wobei noch weitere Belastungs- und Kraftfaktoren, die den Betrieb, die Wirksamkeit und Stabilität der Anlage beeinflussen können, ablesbar sind.The invention also relates to the creation of an adjustable support with a load sensor for supporting a Machine, with an electrical display connected to the outriggers, showing continuous data relating to which supplies loads exerted on individual bearing points and also a cumulative total load, so that the center of mass of the device as well as the dynamic forces acting on the ground can be determined quickly are transferred, with other load and force factors that affect the operation, effectiveness and stability can influence the system, can be read.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine mit Gewinde versehene Lastfühlervorrichtung zu schaffen, die anstelle der Einstellschraube des Vibrationsdämpfers gemäß US-PS 3 332 647 benutzt werden kann, um eine solcheAnother object of the invention is to provide a threaded load sensing device which instead of the adjustment screw of the vibration damper according to US Pat. No. 3,332,647 can be used to adjust such

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Abstützung gleichzeitig zur Messung der übertragenen Kraft heranzuziehen.Use the support to measure the transmitted force at the same time.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine solche Abstützung billig so herzustellen, daß sie eine maximale Betriebssicherheit und eine weitgehende Verwendungsfähigkeit hat.Another object of the invention is to manufacture such a support cheaply so that it has a maximum Has operational reliability and extensive usability.

Die Erfindung bezieht sich demgemäß auf einen einstellbaren Lastfühler, der für industrielle Anlagen geeignet ist und mit einer elektrischen Anzeigevorrichtung versehen ist, über die die dynamischen Kräfte einzeln und kumulativ angezeigt werden können.The invention accordingly relates to an adjustable load sensor which is suitable for industrial systems and is provided with an electrical display device via which the dynamic forces individually and cumulatively can be displayed.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein schaftartiger Teil vorgesehen, der einen Gewindeabschnitt besitzt, der einstellbar in eine Abstützung eingreift, wobei der Schaft einen Abschnitt aufweist, an dem vier Dehnungsfühler in Umfangsrichtung im Abstand angeordnet sind, die in einer Wheatstoneschen Brückenschaltung liegen, an die ein Verstärker angeschlossen ist, der ein variables elektrisches Signal einem Meßgerät liefert, welches in geeigneten Krafteinheiten, z. B. Pfund oder Kilogramm, geeicht ist.According to a preferred embodiment, a shaft-like part is provided which has a threaded section, which engages adjustably in a support, wherein the shaft has a section on which four strain sensors are arranged in the circumferential direction at a distance that in a Wheatstone bridge circuit to which a Amplifier is connected, which supplies a variable electrical signal to a measuring device, which in suitable Units of force, e.g. B. pounds or kilograms.

Es werden mehrere solche schaftartige Abstützungen benutzt, die gemeinsam eine Maschine tragen. Das Gewicht der Maschine wird auf die Abstützungen verteilt, über die die Belastung auf die zylindrischen Teile ausgeübt wird. Dabei wird der Schaftteil je nach der abgestützten Belastung etwas deformiert, und die Deformation des Schaftes ergibt eine entsprechende Änderung in den darauf befestigten Dehnungsmessern, und diese Änderung bewirkt eine VeränderungSeveral such shaft-like supports are used, which together support a machine. The weight of the The machine is distributed over the supports, through which the load is exerted on the cylindrical parts. Included the shaft part is slightly deformed depending on the supported load, and the deformation of the shaft results a corresponding change in the strain gauges attached to it, and that change causes a change

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des elektrischen Widerstandes der Dehnungsmeßfühler. Wenn demgemäß eine Spannung auf die Dehnungsmeßfühler aufgebracht wird, dann ändert sich der durch die Wheatstoneeche Brückenschaltung fließende Strom gemäß Änderungen dieser Widerstände. Der elektrische Strom oder das Signal wird verstärkt und durch ein Meßgerät, ein Oszilloskop oder eine andere geeichte Anzeigevorrichtung gemessen.the electrical resistance of the strain gauges. Accordingly, when stress is applied to the strain gauges is then changed by the Wheatstoneeche Bridge circuit flows current according to changes in these resistances. The electric current or signal will amplified and measured by a meter, oscilloscope, or other calibrated display device.

Es können drei oder mehrere Lastfühler eine Maschine abstützen und das Belastungssignal jedes Fühlers kann auf einem getrennten Anzeigegerät dargestellt werden. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist zusätzlich zu den einzelnen Meßgeräten ein Hauptmeßgerät vorgesehen, das die getrennten Signale der Einzelmeßgeräte integriert, um das Gesamtgewicht der abgestützten Maschine anzuzeigen.A machine can be supported by three or more load sensors and the load signal from each probe can be displayed on a separate display device. According to In a further embodiment, a main measuring device is provided in addition to the individual measuring devices, which the separate Integrated signals from the individual measuring devices to display the total weight of the supported machine.

Wenn vier oder mehrere einstellbare Abstützungen für eine einzige Maschine benutzt werden, dann kann jede Abstützung durch selektive Einstellung so abgeglichen werden, daß eine optimale Belastungsverteilung erhalten wird. Dies wird durch Beobachtung des Ausgangssignals an jedem Meßgerät bestimmt.If four or more adjustable outriggers are used for a single machine, then each outrigger can be balanced by selective adjustment so that an optimal load distribution is obtained. this is determined by observing the output signal on each meter.

Im Betrieb können die Änderungen der von der Maschine auf das Fundament übertragenen Kraft am Anzeigegerät jedes Trägers beobachtet werden. In vielen Fällen ist es wichtig, daß die nach oben gerichtete dynamische Kraft nicht die statische Tragkraft überschreitet, und dies kann visuell durch Beobachtung der Meßgeräte festgestellt werden. Erforderlichenfalls kann ein Warnsignal in Gestalt eines Lichtsignals oder eines akustischen Signals geliefert werden oder es kann eine Abschaltung erfolgen, wennDuring operation, the changes in the force transmitted from the machine to the foundation can be seen on the display device Be observed. In many cases it is important that the upward dynamic force not exceeds the static load capacity and this can be determined visually by observing the gauges. If necessary, a warning signal can be supplied in the form of a light signal or an acoustic signal or it can be switched off if

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die dynamischen Kräfte sich einem vorbestimmten Unsicherheitspegel nähern, oder wenn die Beziehung zwischen dynamischen und statischen Kräften den maximalen Sicherheitspegel erreicht. the dynamic forces meet a predetermined level of uncertainty approach, or when the relationship between dynamic and static forces reaches the maximum safety level.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the drawing. In the drawing show:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Maschine mit vier Füßen, die sämtlich auf einem Lastfühler gemäß der Erfindung ruhen,Fig. 1 is a perspective view of a machine with four feet, all of which rest on a load sensor according to the invention,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 gemäß Fig. 1,FIG. 2 shows a section along the line 2-2 according to FIG. 1,

Fig. 5 i^m größeren Maßstab eine Ansicht des Schaftes der Abstützung nach Fig. 2,FIG. 5, on ^a larger scale, a view of the shaft of the support according to FIG. 2,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 gemäß Fig. 3,FIG. 4 shows a section along the line 4-4 in FIG. 3,

Fig. 5 ein Schaltbild, welches schematisch vier Lastfühlkreise mit einzelnen Meßgeräten und einem Hauptmeßgerät zeigt,Fig. 5 is a circuit diagram showing schematically four load sensing circuits shows with individual measuring devices and a main measuring device,

Fig. 6 in einer Schnittansieht eine abgewandelte Ausführung der Abstützung mit Lastfühler,6 shows a modified embodiment in a sectional view the support with load sensor,

Fig. 7 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des Lastfühlers mit Niederhaltebolzen, wobei sowohl die Zugspannungen als auch die Kompressivspannungen abgelesen werden können.7 is a sectional view of a further embodiment of the load sensor with hold-down bolts, whereby both the tensile stresses and the compressive stresses can be read.

In Fig. Λ ist die abzustützende Maschine 10 strichpunktiertIn Fig. Λ to be supported, the machine 10 shown in dashed

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dargestellt. Sie ruht auf Beinen 12, die an den vier Ecken angeordnet sind, und jedes Bein besitzt einen Fuß 14 am unteren Ende, und diese Füße stehen rechtwinklig vor.shown. It rests on legs 12, which are at the four corners are arranged, and each leg has a foot 14 at the lower end, and these feet protrude at right angles.

Jeder Fuß 14 wird von einem einstellbaren Vibrationsdämpfer 16 der in der US-PS 3 352 649 beschriebenen Bauart getragen. Jeder Vibrationsdämpfer 16 weist eine kreisförmige Grundplatte 18 aus elastischem Material, z. B. aus Neopren, eine Lagerplatte 20 auf der Oberseite diesel¹ Basis 18 und eine kreisförmige Abdeckung 21' mit einem ringsum laufenden Schurz auf. Die Abdeckung 22 kann mittels eines Abstandsgewindebolzens 24 von der Grundplatte 20 in der Höhe eingestellt werden, und dieser Einstellbolzen 24 ist mit dem beschriebenen Lastfühler ausgerüstet. Dieser Lastfühler-Einstellbolzen 24 kann den in der US-PS 3 3^2 647 beschriebenen Bolzen ersetzen.Each foot 14 is supported by an adjustable vibration damper 16 of the type described in U.S. Patent 3,352,649. Each vibration damper 16 has a circular base plate 18 made of elastic material, e.g. B. made of neoprene, a bearing plate 20 on top of diesel ¹ base 18 and a circular cover 21 'with an all-round apron. The cover 22 can be adjusted in height from the base plate 20 by means of a threaded spacer bolt 24, and this adjusting bolt 24 is equipped with the load sensor described. This load sensor adjustment bolt 24 can replace the bolt described in US Pat. No. 3,326,447.

Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Abdekkung 22 mit mehreren integral hiermit hergestellten nach unten weisenden Fingern 26 versehen, und zwar sind vorzugsweise drei solcher Finger vorgesehen, die, wie aus Fig. 2 ersichtlich, im Winkelabstand von 120 angeordnet sind. Die elastische Grundplatte 18 ist mit Ausnehmungen 28 an jenen Stellen versehen, die in ihrer Lage den Fingern 26 entsprechen, und die Ausnehmungen sind größer als die Finger, so daß diese frei teleskopartig in die Ausnehmungen hinein und aus diesen heraus laufen können. Die Oberseite jeder Ausnehmung 28 ist mit einer flexiblen vorstehenden Abstützung 30 mit einem nach innen einstehenden Abschnitt 32 verminderter seitlicher Abmessungen versehen, wodurch das untere Ende eines entsprechenden Fingers 26 erfaßt wird. Diese Lagerteile 30 dienen dazu, eineAccording to the illustrated embodiment, the cover 22 is manufactured integrally therewith with a plurality of downward pointing fingers 26 are provided, namely preferably three such fingers are provided, as from Fig. 2 can be seen, are arranged at an angular distance of 120. The elastic base plate 18 has recesses 28 provided at those points that correspond in their position to the fingers 26, and the recesses are larger than the fingers so that they can telescope freely into and out of the recesses. the Top of each recess 28 is provided with a flexible protruding support 30 with an inwardly protruding one Section 32 of reduced lateral dimensions provided, whereby the lower end of a corresponding finger 26 is gripped. These bearing parts 30 are used to provide a

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seitliche Versetzung der Abdeckung 22 oder eine Verdrehung gegenüber der Basisplstte 18 zu verhindern, und es soll hierdurch eine unbeabsichtigte Abnahme der Abdeckung von der Kombination aus Basisplatte und Lagerplatte verhindert werden.lateral displacement of the cover 22 or a rotation to prevent the base plsts 18, and this is intended to prevent the cover from being unintentionally removed the combination of base plate and bearing plate can be prevented.

Der schaftartige Abstandsbolzen 24 aus hochfestem, bearbeitbarem Temperstahl besitzt einen Sechskantkopf 36 an einem Ende und einen Stützabschnitt 38 am anderen Ende, und zwischen diesen beiden Abschnitten liegt ein Gewindeabschnitt 34. Zwischen dem Gewindeabschnitt 34 und dem Lagerabschnitt 38 ist der Abstandshalterbolzen 24 mit einem Schaftabschnitt 40 verminderten Durchmessers versehen.The shaft-like spacer bolt 24 made of high-strength, machinable Tempered steel has a hexagonal head 36 at one end and a support section 38 at the other end, and a threaded section 34 lies between these two sections. Between the threaded section 34 and the bearing section 38 is the spacer bolt 24 with a Shank portion 40 provided reduced diameter.

Die Abdeckung 20 ist mit einem axialen Loch 42 mit Innengewinde versehen, welches auf eine öffnung 44 im Fuß 14 ausgerichtet wird. Diese Öffnung 44 hat eine größere seitliche Abmessung als der Abstandsbolzen 24. Eine Verriegelungsmutter 46 ist auf den Abstandsbolzen 24 in der Nähe seines Kopfes aufgeschraubt. Dann wird der Abstandsbolzen durch die öffnung 44 im Fuß 14 eingeführt und in das Gewindeloch 42 der Abdeckung 22 eingeschraubt, wobei der Schaftabschnitt 40 und der Lagerkopf 38 nach unten vorstehen und auf der Lagerplatte 20 aufliegen. Der Bolzen 24 kann natürlich gedreht werden, um den Abstand zwischen der Lagerplatte 20 und der Abdeckung 22 einzustellen. Wenn der gewünschte Abstand eingestellt ist, dann wird die Mutter 46 gegen die Oberseite des Fußes 14 verspannt, um eine weitere Drehung des Abstandsbolzens 24 zu vermeiden.The cover 20 is provided with an axial hole 42 with an internal thread which opens onto an opening 44 in the foot 14 is aligned. This opening 44 has a larger lateral dimension than the spacer bolt 24. A locking nut 46 is screwed onto the spacer bolt 24 near its head. Then the standoff introduced through the opening 44 in the foot 14 and screwed into the threaded hole 42 of the cover 22, wherein the Shank section 40 and the bearing head 38 protrude downwards and rest on the bearing plate 20. The bolt 24 can of course be rotated to adjust the distance between the bearing plate 20 and the cover 22. if the desired distance is set, then the nut 46 is braced against the top of the foot 14 to a to avoid further rotation of the spacer bolt 24.

Der Lastfühler weist vier Dehnungsstreifen 48a, 48b, 48c und 48d auf, die im gleichen Abstand um den Schaft 40The load sensor has four stretch marks 48a, 48b, 48c and 48d which are equidistant around the shaft 40

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herum auf diesen aufgeklebt sind. Diese Deluiuji^sst reifen liegen in einer Wheatstoneschen Brückenschaltung. Die Brückenschaltung ist in üblicher Weise an eine Spannungsquelle 58 angeschaltet, wobei die Dehnungsmeßstreifen 48a und 48c einen Arm der Brücke bilden und die Dehnungsmeßstreifen 48b und 48d den anderen Arm der Brücke, wie dies schematisch in Fig. 5 dargestellt ist. Die Brückenschaltung ist über einen Draht 50 an einen Verstärker 52 und an ein Meßgerät 54 angeschlossen. Die Spannungsquelle 58 kann eine Batterie sein, oder die Vorrichtung wird durch das Netz gespeist.are glued around on these. This Deluiuji ^ is about to ripen lie in a Wheatstone bridge circuit. The bridge circuit is connected in the usual way to a voltage source 58, the strain gauges 48a and 48c form one arm of the bridge and the strain gauges 48b and 48d the other arm of the bridge, as shown schematically in FIG. The bridge circuit is via a wire 50 to an amplifier 52 and on a measuring device 54 is connected. The voltage source 58 can be a battery, or the device is powered by the mains.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, besteht jeder Dehnungsmeßstreifen 48 aus einer kontinuierlichen Länge eines feinen Widerstandsdrätes 56, der zickzackartig mit geringem gegenseitigem Abstand mit einem Klebemittel auf der Oberfläche des Schaftes 40 befestigt ist. Die Dehnungsmeßstreifen 48a und 48c sind in Längsrichtung bezüglich der Achse des Bolzens 24 angeordnet, wobei ihre Mittelpunkte um 180° auseinanderliegen. Die Dehnungsmeßstreifen 48b und 48d verlaufen seitlich bzw. in Umfangsrichtung bezüglich der Achse des Bolzens. Wenn auf den Bolzen 24 keine Kraft ausgeübt wird, dann befindet sich die Brückenschaltung in der Abgleichstellung und es wird kein Signal an den Verstärker 52 und das Meßgerät 54 geliefert. Wenn eine axiale Kompressivkraft auf den Bolzen 24 ausgeübt wird, dann wird die Längsabmessung des Schaftes 40 etwas kürzer, und zwar proportional zur ausgeübten Kraft, und der Umfang vergrößert sich gemäß dem Poissonschen Gesetz ein wenig.As can be seen from Fig. 3, each strain gauge 48 consists of a continuous length of a fine one Resistance wires 56, which are zigzag with little mutual Distance is attached to the surface of the shaft 40 with an adhesive. The strain gauges 48a and 48c are arranged in the longitudinal direction with respect to the axis of the bolt 24, with their midpoints by 180 ° be apart. The strain gauges 48b and 48d run laterally or in the circumferential direction with respect to the Axis of the bolt. If no force is exerted on the bolt 24, then the bridge circuit is in the Adjustment and no signal is supplied to amplifier 52 and meter 54. When an axial compressive force is exerted on the bolt 24, then the longitudinal dimension of the shaft 40 becomes somewhat shorter, namely proportional to the force exerted, and the circumference increases a little according to Poisson's law.

Wenn die Längsabmessung des Schaftes 40 vermindert wird, wird auch die Länge der in Längsrichtung ausgerichtetenIf the longitudinal dimension of the shaft 40 is reduced, will also be the length of the longitudinally aligned

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Widerstandsdrähte 56, die die Dehnungsmeßstreifen 48a und 48c bilden und am Schaft 40 aufgeklebt sind, entsprechend vermindert. Gleichzeitig vergrößert sich die Umfangsabmessung des Schaftes 40 und die Länge der seitlich ausgerichteten Widerstandsdrähte 56, welche die Dehnungsmeßstreifen 48b und 48d bilden, wird gestreckt.Resistance wires 56, which form the strain gauges 48a and 48c and are glued to the shaft 40, accordingly reduced. At the same time, the circumferential dimension of the shaft 40 and the length of the laterally aligned Resistance wires 56 forming the strain gauges 48b and 48d are stretched.

Wenn die Widerstandsdrähte 56 der Dehnungsmeßstreifen 48a und 48c durch axiales Zusammenpressen des Bolzens 24 verkürzt werden, dann nimmt der elektrische Widerstand dieser Dehnungsmeßfühler entsprechend ab. Wenn die Widerstandsdrähte 56, die die Dehnungsmeßstreifen 48b und 48d bilden, infolge der Vergrößerung der Umfangsabmessung des Schaftes 40 bei axialer Kompression des Bolzens 24 gestreckt werden, dann wird der elektrische Widerstand dieser Dehnungsmeßstreifen entsprechend vergrößert. Der Abfall des Widerstandes der Dehnungsmeßstreifen 48a und 48c und das Anwachsen des Widerstandes der Dehnungsmeßstreifen 48b und 48d bringt die Brückenschaltung in das Ungleichgewicht und es fließt ein Brückenstrom, und es wird über die Drähte 50 dem Verstärker 52 und dem Meßgerät 5^ eir. elektrisches Signal geliefert. Das Signal ist im wesentlichen proportional zu der auf den Abstandsbolzen 24 ausgeübten Kraft und das Meßgerät 5^ ist in Krafteinheiten geeicht, so daß sich eine direkte Ablesung entsprechend der auf den Abstandshalter 24 ausgeübten Kraft ergibt.When the resistance wires 56 of the strain gauges 48a and 48c are shortened by axially compressing the bolt 24, then the electrical resistance thereof decreases Strain gauge accordingly. When the resistance wires 56 that form the strain gauges 48b and 48d, are stretched as a result of the increase in the circumferential dimension of the shaft 40 upon axial compression of the bolt 24, then the electrical resistance of these strain gauges is increased accordingly. The drop in resistance the strain gauges 48a and 48c and the increase in resistance of the strain gauges 48b and 48d imbalances the bridge circuit and a bridge current flows and it becomes through wires 50 the amplifier 52 and the measuring device 5 ^ eir. electrical Signal delivered. The signal is essentially proportional to the force exerted on the spacer bolt 24 and the measuring device 5 ^ is calibrated in units of force, so that gives a direct reading corresponding to the force exerted on spacer 24.

Vorzugsweise besitzt der Bolzen 24 eine Mittelbohrung 49, die koaxial vom Kopf 36 durchläuft und sich über die gleiche Länge erstreckt wie der zylindrische, mit Gewinde versehene Abschnitt 34, und am unteren Ende, am Ansatz des Schaftes 40 befindet sich ein schräges Loch 5I. Die DrähtePreferably, the bolt 24 has a central bore 49 which passes through the head 36 coaxially and extends over the same Length extends like the cylindrical, threaded portion 34, and at the lower end, at the approach of the Shank 40 is an inclined hole 5I. The wires

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50 sind durch das schräge Loch 51 und die axiale Bohrung 49 geführt und aus dieser über ein Loch im Kopfteil 36.50 are through the inclined hole 51 and the axial bore 49 and out of this via a hole in the head part 36.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausfuhrungsbexspiel ruht die Maschine 10 auf vier Beinen 12, die auf je einem Schwingungsdämpfer 16 mit Lastfühler ruhen, und es ist je ein getrenntes Meßgerät 54 vorhanden, um das Signal von den jeweiligen Schwingungsdämpfern 16 zu empfangen. Die durch die Meßgeräte 54 hindurchtretenden Signale können in einer Reihenschaltung auch einem Meßgerät 62 zugeführt werden, welches die Gesamtlast anzeigt, welche auf den vier Schwiiigungsdämpfern 16 ruht.In the embodiment shown in Fig. 1 rests the machine 10 on four legs 12, each resting on a vibration damper 16 with load sensor, and it is ever a separate meter 54 is provided to receive the signal from the vibration dampers 16, respectively. the Signals passing through the measuring devices 54 can also be fed to a measuring device 62 in a series connection which shows the total load that rests on the four vibration dampers 16.

Wenn eine Maschine 10 auf vier mit Lastfühlern ausgerüsteten Schwingungsdämpfern 16 ruht, dann werden die Lastablesungen in bezug auf jede Abstützung beobachtet, und es kann auf einmal aus einer solchen Ablesung festgestellt werden, ob das Gewicht der Maschine 10 gleichmäßig verteilt ist. Wenn ungleichmäßige Lastablesungen erhalten werden, dann müssen die Verriegelungsmuttern 46 der Schwingungsdämpfer 16 gelöst werden und der Distanzbolzen muß in der einen oder anderen Weise verdreht werden, um den betreffenden Fuß anzuheben oder abzusenken, um eine optimale Gewichtsverteilung zu erlangen.When a machine 10 is equipped with load sensors on four Vibration dampers 16 are at rest, then the load readings are observed with respect to each support, and it it can be determined at once from such a reading whether the weight of the machine 10 is evenly distributed is. If uneven load readings are obtained, then the locking nuts 46 of the Vibration damper 16 are released and the spacer bolt must be rotated in one way or another to raise or lower the foot in question in order to achieve optimal weight distribution.

Der Verstärker 52, die individuellen Meßgeräte 54 und das Hauptmeßgerät 62 sind normalerweise in einem Gehäuse 66 untergebracht, wie in Fig. 1 dargestellt und wie strichliert in Fig. 5 angegeben. Das Gehäuse 66 wird zweckmäßigerweise in der Nähe der Maschine, beispielsweise an einer benachbarten Wand oder an der Maschine selbst, angebracht. Statt dessen kann das Meßgerät auch auf einem Ständer 68The amplifier 52, the individual meters 54 and the Main meters 62 are normally in a housing 66 housed, as shown in FIG. 1 and as indicated by dashed lines in FIG. The housing 66 is expediently attached near the machine, for example on an adjacent wall or on the machine itself. Instead, the measuring device can also be placed on a stand 68

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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

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in der Nähe der Maschine 10 aufgestellt werden, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist.be set up in the vicinity of the machine 10, as can be seen from FIG.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 6 dargestellt. Hier ruht ein L-förmiger Fuß 70 einer nicht dargestellten Maschine auf der Abstützung. Der Fuß 70 weist eine Öffnung 72 auf, durch die ein mit Gewinde versehener Distanzbolzen 74 hindurchsteht. Der Distanzbolzen 74 besitzt einen inneren hexagonalen Vorsprung 76 sxi der Oberseite,der durch einen geeigneten Schlüssel erfaßt werden kann, um den Bolzen 74 in der einen oder anderen Richtung zu drehen.A second embodiment of the invention is shown in FIG. Here an L-shaped foot 70 of a machine (not shown) rests on the support. The foot 70 has an opening 72 through which a threaded spacer bolt 74 protrudes. The spacer bolt 74 has an inner hexagonal projection 76 sxi of the top which can be grasped by a suitable key to rotate the bolt 74 in one direction or the other.

Auf der gegenüberliegenden Seite besitzt der Distanzbolzen 7^ einen zylindrischen Schaft 76 verminderten Durchmessers, wobei ein einstückig hiermit geformter Lagervorsprung 7β versteht. Wie im Falle des Schaftes 40 gemäß Fig. 2, 3 und 4· ist der Schaft 76 mit vier im Abstand zueinander angeordneten Dehnungsmeßstreifen 80 ausgestattet, die am Schaft 76 angeklebt und abwechselnd in der gleichen Weise wie die Meßstreifen 48a bis d orientiert sind.On the opposite side, the spacer bolt 7 ^ has a cylindrical shaft 76 of reduced diameter, a bearing projection 7β formed in one piece therewith understands. As in the case of the shaft 40 according to FIGS. 2, 3 and 4 · the shaft 76 is arranged with four spaced apart Strain gauges 80 are fitted that are glued to shaft 76 and alternate in the same manner how the gauges 48a-d are oriented.

Der Distanzbolzen 74 ist in einen Träger 82 eingeschraubt, auf dem der Fuß 70 ruht. Eine Verriegelungsmutter 84 kann auf das Gewinde des Distsnzbolzens 74 aufgeschraubt sein, das über die Öffnung 72 vorsteht, und die Mutter kann gegen den Fuß 70 verspannt werden, um den Distanzbolzen 74 gegen eine Verdrehung zu versetzen, die sonst durch Vibration oder Betriebsdynamik der abgestützten Maschine verursacht werden könnte.The spacer bolt 74 is screwed into a carrier 82, on which the foot 70 rests. A locking nut 84 can be screwed onto the thread of the spacer bolt 74, which protrudes through the opening 72, and the nut can against the foot 70 are braced around the spacer bolt 74 to offset against a rotation that would otherwise be caused by vibration or operational dynamics of the supported machine could be.

Der Lagervorsprung 78 des Distanzbolzens 74 ruht auf einerThe bearing projection 78 of the spacer bolt 74 rests on one

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Lagerplatte 86. Diese kann einen Teil eines Vibrationsdämpfers darstellen, der eine elastische Grundplatte 86 besitzt, oder die Lagerplatte kann in einem speziell mit Kissen versehenen Boden der Fabrik eingelassen werden, gekennzeichnet mit dem Bezugszeichen 86. Die Dehnungsmeßstreifen 80 liegen in einer Wheatstonesehen Brückenschaltung, wie oben erwähnt, und in gleicher Weise dienen die von der Brückenschaltung ausgehenden Signale dazu,den Meßgeräten geeignete Lastdaten zu übermitteln.Bearing plate 86. This can represent part of a vibration damper which has an elastic base plate 86 or the bearing plate can be embedded in a specially cushioned factory floor, labeled with the reference numeral 86. The strain gauges 80 are located in a Wheatstone bridge circuit, as mentioned above, and in the same way the signals emanating from the bridge circuit are used to generate the To transmit suitable load data to measuring devices.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist der elastische Boden nicht notwendigerweise ein Teil der Kombination und der Lestfühler kann unter gewissen Umständen auch zweckmäßig in der Anordnung dort sein, wo Vibrationen oder Arbeitsbelastungen eine solche Vibrationsdämpfung nicht erfordern, wo aber ein Lastausgleich für die Maschinenstabilität wichtig ist oder wo eine Mißausrichtung des Maschinenaufbaues unter allen Umständen vermieden werden muß.In the embodiment of FIG. 6, the elastic The floor is not necessarily a part of the combination and the reading probe can also be useful in certain circumstances be in the arrangement where vibrations or workloads do not require such vibration dampening, but where a load balancing is important for the machine stability or where a misalignment of the machine structure must be avoided at all costs.

Ein drittes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 7 dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel ist in Kombination mit einem Niederhaltebolzen jener Bauart beschrieben, die im Fundament verankert werden.A third embodiment is shown in FIG. This embodiment is in combination with one Hold-down bolts of the type that are anchored in the foundation are described.

Wenn der Aufbau der Maschine derart ist, daß ein direktes Aufspannen auf einem speziellen Fundament des Fabrikbodens erforderlich ist, dann ist es üblich, diese Niederhaltebolzen in dem Betonfundament an vorgewählten Stellen im Abstand der Lagerpunkte der Maschine einzubetten.If the structure of the machine is such that it can be directly clamped on a special foundation of the factory floor is required, then it is customary to use these hold-down bolts in the concrete foundation at preselected locations in the Embed the distance between the bearing points of the machine.

Fig. 7 zeigt einen Abschnitt eines Betonfundamentes 90 und eines darin verankerten Niederhaltebolzens 92, dessen Kopf7 shows a section of a concrete foundation 90 and a hold-down bolt 92 anchored therein, the head thereof

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94 im Betonfundament eingebettet ist und dessen Schaft nach oben über die Betonoberfläche vorsteht. Ein Abschnitt der Basis der Maschine, die abgestützt werden soll, ist mit dem Bezugszeichen 98 versehen. An mehreren gewählten Stellen ist die Basis 98 mit einer Öffnung 100 versehen, die einen ebenen Aufbau 102 zugänglich macht, der ein Gewindeloch 104 aufweist, das den Niederhaltebolzen 92 koaxial hindurchtreten läßt, wobei ein Ringraum gleichmäßiger Abmessung zwischen dem Bolzen 92 und dem Loch 104 verbleibt. 94 is embedded in the concrete foundation and its shaft protrudes upwards over the concrete surface. A section of the base of the machine that is to be supported is provided with the reference number 98. The base 98 is provided with an opening 100 at several selected locations, which makes a planar structure 102 accessible, which has a threaded hole 104, the hold-down pin 92 coaxially can pass through, with an annular space of uniform size between the bolt 92 and the hole 104 remains.

Eine außen mit Gewinde versehene hohle Büchse 106 ist in das Loch 104 eingesetzt, und der Innendurchmesser der Büchse ist so groß, daß der Schaft 96 des Bolzens 92 umschlossen, aber nicht berührt wird. Das obere Ende des Bolzens 96 steht über die Büchse 106 vor und ist dort mit Gewinde versehen, auf das eine Mutter 108 aufgeschraubt ist, die gegen eine Unterlagenscheibe 110 verspannt ist, um einen nach unten gerichteten Druck auf die Oberseite der Büchse 106 auszuüben. Eine Verriegelungsmutter 112 ist auf den äußeren Gewindeteil der Büchse aufgeschraubt und stützt sich auf dem ebenen Abschnitt 102 ab, um eine Drehung der Büchse 106 im Lagerloch 104 zu verhindern.An externally threaded hollow sleeve 106 is shown in FIG the hole 104 is inserted, and the inner diameter of the sleeve is so large that the shaft 96 of the bolt 92 enclosed, but is not touched. The upper end of the bolt 96 protrudes over the sleeve 106 and is there with Provided thread on which a nut 108 is screwed, which is braced against a washer 110, to apply downward pressure to the top of the sleeve 106. A lock nut 112 is screwed onto the outer threaded part of the sleeve and is supported on the flat section 102 to rotate the sleeve 106 in the bearing hole 104 to prevent.

Am unteren Ende besitzt die Büchse 106 einen Schaftabschnitt 114 verminderten Durchmessers zwischen dem Gewindeteil und der Lagerabstützung 116. Wie bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen ist der Schaft 114 mit vier Dehnungsmeßstreifen 118 versehen. Die Dehnungsmeßstreifen 118 sind an der Oberfläche des Schaftes 114 in Umfangsrichtung im Abstand zueinander angeordnet und ihre Mittelpunkte weisen einen Winkelabstand von 90 auf, undAt the lower end, the sleeve 106 has a shaft portion 114 of reduced diameter between the threaded portion and the bearing support 116. As with those previously described In embodiments, the shaft 114 is provided with four strain gauges 118. The strain gauges 118 are arranged on the surface of the shaft 114 in the circumferential direction at a distance from one another and their Centers are angularly spaced 90 apart, and

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_ 18 - 271864J_ 18 - 271864J

sie sind abwechselnd in Längsrichtung und in Umfangsrichtung angeordnet. Die Dehnungsmeßstreifen sind in eine Wheatstonesche Brückenschaltung eingebaut, wie dies oben beschrieben wurde.they are alternating in the longitudinal direction and in the circumferential direction arranged. The strain gauges are built into a Wheatstone bridge circuit, as above has been described.

Ein Abschnitt des Bolzens 96 des Zapfens 92, der von der Büchse 106 umschlossen ist, trägt vier weitere Dehnungsmeßstreifen 120, die in der gleichen Weise wie die Dehnungsmeßstreifen 118 auf dem Schaft 114 angeordnet sind. Die Verankerungsbolzeri 92 sind einer Zugbeanspruchung ausgesetzt, weil sie über die Mutter angezogen sind. Daher erfolgt die Streckung und Verkürzung der feinen Widerstandsdrähte in den Meßstreifen in umgekehrter Weise, wie die Deformation der Dehnungsmeßstreifen durch die Druckkraft, der die Büchse 106 ausgesetzt ist. Mit den Dehnungsmeßstreifen 120 verbundene Meßgeräte sind natürlich so geeicht, daß sie die Zugkräfte in geeigneten Einheiten, beispielsweise in Pfund oder Kilogramm, angeben.A portion of the bolt 96 of the pin 92, which is enclosed by the sleeve 106, carries four more strain gauges 120, which are arranged on the shaft 114 in the same way as the strain gauges 118. The anchoring bolts 92 are exposed to tensile stress, because they are attracted to the mother. Therefore, the fine resistance wires are stretched and shortened in the measuring strips in the opposite way as the deformation of the strain gauges by the pressure force, to which the sleeve 106 is exposed. Gauges associated with strain gauges 120 are natural calibrated so that they indicate the tensile forces in suitable units, for example in pounds or kilograms.

Wenn eine Haupteinheit der auf den Büchsen abzustützenden Maschine mit den Verankerungsbolzen 92 am Fabrikboden festgelegt wird, dann besteht der erste Schritt bei der Pegeleirstellung darin, die entsprechenden AbStandsbuchsen 106 einzustellen und die Ablesungen für die Last zu beobachten, die auf jede Abstandsbuchse ausgeübt wird. Dabei wird jede Büchse einzeln in der erforderlichen Weise verdreht, um den gewünschten Gewichtsausgleich herbeizuführen. When a main unit of the machine to be supported on the bushings with the anchor bolts 92 on the factory floor is set, the first step in setting the level is to find the appropriate standoff sockets 106 and observe the readings for the load placed on each spacer sleeve. Included each sleeve is rotated individually in the required manner in order to bring about the desired weight balance.

Fach einer gleichförmigen Verteilung der Last auf die Abstandsbuchsen 106 werden die Muttern 108 gegen die Unterlagsscheiben 110 auf dem Gewindeschaft 96 derCompartment of a uniform distribution of the load on the spacer sleeves 106 are the nuts 108 against the washers 110 on the threaded shaft 96 of the

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ORIG'NAL INSPECTEDORIG'NAL INSPECTED

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Verankerungsbolzen 92 festgezogen. Durch Beobachtung der Ablesung der Zugkraft in jedem Verankerungsbolzen 92 kann der Verankerungsdruck auf jeden Bolzen gleich verteilt werden, wodurch sich eine Kontrolle der Verankerungskraft ergibt, mit der jede Einheit an den Lagerpunkten niedergehalten wird.Anchoring bolt 92 tightened. By observing the tensile force reading in each anchor bolt 92 the anchoring pressure on each bolt can be evenly distributed, thus providing a control of the anchoring force results, with which each unit is held down at the bearing points.

Bei gewissen Maschinenanlagen ist es erwünscht, eine konstante Ablesung der dynamischen Kräfte zu erlangen, die im Betrieb an jedem Lagerpunkt ausgeübt werden. Dies kann dadurch geschehen, daß die Schaltungen der Dehnungsmeßstreifen 118 auf den Abstandsbuchsen 106 und der Dehnungsmeßstreifen 120 am Verankerungsbolzen 92 integriert werden, so daß die Signale die Zugkräfte anzeigen, die auf die Verankerungsbolzen 92 ausgeübt werden, und zwar subtrahiert von den Kompressivkraftsignalen der entsprechenden Abstandshalterbuchsen. Eine solche Integration ermöglicht eine direkte Ablesung der dynamischen Kraft, die an jedem Lagerpunkt entweder kontinuierlich oder in vorgewählten Intervallen während eines Betriebszyklus ausgeübt wird.With certain machine systems it is desirable to have a constant To get a reading of the dynamic forces that are exerted at each bearing point during operation. This can be done by happen that the circuits of the strain gauges 118 on the spacer sleeves 106 and the strain gauges 120 are integrated on the anchor bolt 92 so that the signals indicate the tensile forces that are on the Anchoring bolts 92 are exerted, subtracted from the compressive force signals of the corresponding Spacer Bushings. Such integration allows a direct reading of the dynamic force acting on each Bearing point is exercised either continuously or at preselected intervals during an operating cycle.

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Claims

M J load sensor, which is assigned to a support of a machine, with an anchoring bolt which is slightly deformable in at least one section by the applied forces, characterized in that sensors are applied to the deformable section, which can be connected to a display device to the Measure deformation of this section in units of force.

2. Load sensor according to claim 1, characterized in that the sensors are designed as strain gauges.

3. Load sensor according to claim 1, characterized in that it is designed to be adjustable in height to provide a uniform To enable distribution of the load, the clamping bolt having first and second circumferential sections, wherein the strain gauges on the first sections perpendicular to the strain gauges on the second sections and the strain gauges alternate in their position over the circumference.

4. Load sensor according to claim 3, characterized in that by adjusting the height, the distance between the floor and the machine base can be changed.

5. Load sensor according to claim 4, characterized in that around the circumference of the section subjected to the stretching, four strain gauges at an angular distance of 90 ° are arranged in an alternating position.

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271864 Λ 271864 Λ

6. Load sensor according to claim 3 »characterized in that the height is adjusted by means of a screw thread.

7. Load sensor according to claim 1, characterized in that its support is assigned a vibration damper.

8. Load sensor according to claim 5 »characterized in that the strain gauges in a Wheatstone bridge circuit which is connected to a voltage source and its output to a signal amplifier and a measuring device calibrated in units of force is connected is.

9. Load sensor according to one of claims 1 to 8, characterized in that the static and dynamic Forces of the individual supports are displayed individually and cumulatively together.

10. Load sensor according to claim 9, characterized in that The electrical signals of several bridge circuits are combined in one circuit, which is sent to a measuring device is on, which is calibrated to measure the total cumulative force.

11. Load sensor according to one of claims 1 to 10, characterized in that an anchoring bolt, the one Is exposed to tensile force, is enclosed by a spacer sleeve exposed to a compressive force, and that wear both strain gauges (Fig. 7)

12. Load sensor according to one of claims 1 to 11, characterized characterized in that a support bolt (24) on the

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Base plate (22) of a vibration damper supported and between the cover (22) of the vibration damper and a nut (46) screwed onto the bolt, the height of the machine base (14) is clamped (Fig. 2).

13 · Load sensor according to claim 12, characterized in that the electrical leads after the strain gauges (48) are guided through the hollow interior of the anchoring bolt (24).

14. Load sensor according to claim 12, characterized in that that the sleeve (106) exposed to the compressive force is screwed into an internal thread of the machine base (102) and by means of a clamping nut (112) it can be fixed in a height-adjustable manner that the bushing (106) is on the foundation supported and that the clamping bolt (96) is anchored in the foundation and is on a washer (110) the upper edge of the socket (106) is supported and can be braced thereon by means of a clamping nut (108).

15 · Load sensor according to claim 14, characterized in that that the strain gauges (120) are arranged on the anchoring bolt (96) within the socket (106) and that the strain gauges (118) of the sleeve lie on a recess (114) thereof.

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