DE3141767A1 - POWER CONVERTER - Google Patents

POWER CONVERTER

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DE3141767A1
DE3141767A1 DE19813141767 DE3141767A DE3141767A1 DE 3141767 A1 DE3141767 A1 DE 3141767A1 DE 19813141767 DE19813141767 DE 19813141767 DE 3141767 A DE3141767 A DE 3141767A DE 3141767 A1 DE3141767 A1 DE 3141767A1
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Germany
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measuring
section
sections
receiver
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DE19813141767
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German (de)
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David Edward Warley West Midlands Smith
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Avery Weigh Tronix Ltd
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W&T Avery Ltd
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01G3/00Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances
    • G01G3/12Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing
    • G01G3/14Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing measuring variations of electrical resistance
    • G01G3/1402Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
    • G01G3/1412Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being parallelogram shaped
    • GPHYSICS
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    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G01L1/2206Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
    • G01L1/2243Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being parallelogram-shaped
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  • Measurement Of Force In General (AREA)

Description

KraftwandlerForce converter

Die Erfindung befaßt sich mit der Kraftmessung und insbesondere mit Verbesserungen bei Kraftwandlern (Meßwertumformern), bei denen die angewendete Kraft zwischen einer Vielzahl von
Meßelementen aufgeteilt werden kann, in der "Weise, daß eine verbesserte Genauigkeitkeit erreicht
werden kann und/oder die Meßelemente wahlweise ' benutzt werden können, um beispielsweise eine
Mehrbereichs-Skala zu schaffen.
The invention is concerned with force measurement and, in particular, with improvements in force transducers (measuring transducers) in which the force applied is between a plurality of
Measuring elements can be divided in such a way that an improved accuracy is achieved
can be and / or the measuring elements optionally 'can be used, for example, a
To create a multi-range scale.

Bei dem erfindungsgemäßen Kraftwandler (Meßwertumformer) sind N Meßabschnitte in Kaskadenart
zusammengeordnet, wobei der N-te Abschnitt mit einem Kraftempfänger verbunden ist, an dem die zu messende Kraft angewendet wird, und daß der M-te Abschnitt (wobei M kleiner ist als N) mit dem Kraftempfänger über einen Kraftübertragungsweg gekoppelt ist, der durch die verbleibenden Abschnitte aus N-M gebildet ist und/oder mit j dem Kraftempfänger koppelbar ist durch einen
In the force transducer (measuring transducer) according to the invention, N measuring sections are cascaded
arranged together, wherein the N-th section is connected to a force receiver to which the force to be measured is applied, and that the M-th section (where M is less than N) is coupled to the force receiver via a force transmission path that passes through the remaining sections is formed from NM and / or can be coupled to the force receiver by a

! zweiten Kraftübertragungsweg, der als by-pass ■! second power transmission path, which is called by-pass ■

zu den verbleibenden Abschnitten aus N-M ge-25 führt ist, wenn die angewendete Kraft den vorLeading to the remaining sections from N-M ge-25 is when the force applied is the above

hergehenden Abschnitt über einen bestimmten Grad hinaus beansprucht.The previous section is claimed beyond a certain degree.

Die Erfindung kann insbesondere bei Meßabschnitten angewendet werden, die im Ansprechen auf die Anwendung einer Kraft einer Biegebeanspruchung unterworfen werden, und bei einer typischenIn particular, the invention can be applied to measuring sections which, in response to the application be subjected to a force of bending stress, and at a typical

Ausführungsform der Erfindung können die Meßabschnitte je einen auslegerartigen Biegebalken enthalten, der mit einem oder mehreren Dehnungsmeßstreifen versehen ist, um einen elektrischen Meßwert der Biegebeanspruchung zu schaffen, die durch die angewendete Kraft in den Balken induziert wird. Bei einer solchen Anordnunq kann jeder Meßabschnitt einem entsprechenden Teil des Gesamtmeßbereiches des Kraftwandlers zugeordnet sein und die Schaltung kann vorgesehen sein für eine wahlweise Aufbereitung der Ausgangsinformationen der Meßabschnitte, so daß für eine gegebene angewendete Kraft die Ausgangsinformation des zugehörigen Abschnittes verwendet wird.Embodiment of the invention, the measuring sections each contain a cantilever-like bending beam, which is provided with one or more strain gauges to an electrical To provide a measurement of the bending stress induced in the beam by the applied force will. With such an arrangement, each measuring section can correspond to a corresponding part of the Total measuring range of the force transducer can be assigned and the circuit can be provided for an optional preparation of the output information of the measuring sections, so that used for a given Force the output information of the associated section is used.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Meßabschnitte gruppenweise derart angeordnet, daß, wenn der P-te Meßabschnitt auf die angewendete Kraft anspricht, wenigstens der (P - 1) -te Abschnitt ebenfalls Biegebeanspruchungen unterworfen wird, so daß seine Ausgangsinformation gleichzeitig mit der Ausgangsinformation des P-te Abschnittes zunimmt. Auf diese Weise kann ein glatter Übergang vom P-ten Abschnitt zum (P - 1) -ten Abschnitt erzeugt werden, wenn der erstere sich der Grenze seines Biegungsausschlages nähert.In a preferred embodiment, the measuring sections are arranged in groups such that when the P-th measuring section is applied to the Force responds, at least the (P-1) -th section also subjected to bending stresses so that its output information is simultaneous with the output information of the P th section increases. In this way, a smooth transition can be made from the P-th section to the (P-1) -th Section are generated when the former approaches the limit of its deflection.

Es ist beabsichtigt, daß in den meisten Anwendungsfällen die Steifigkeit der Meßabschnitte vom N-ten bis zum ersten Abschnitt propressiv zunimmt.It is intended that in most applications, the rigidity of the measuring sections from the Nth increases propressively up to the first section.

Die Erfindung sei im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigenThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing. Show it

Fig. 1 eine Schemadarstellung einer erstenFig. 1 is a schematic representation of a first

Ausführungsform des erfindungsgemäßenEmbodiment of the invention

Kraftwandlers;Force converter;

Fig. 2 eine graphische Darstellung zur Verj anschaulichung des Verhältnisses2 shows a graphic representation to illustrate the relationship

; zwischen der elektrischen Ausgangs-; between the electrical output

; information und der angewendeten Be-; information and the applied

lastung bei einem-Wandler gemäß Fig.1;load in a converter according to Figure 1;

j 10j 10

Fig. 3 eine Schemadarstellung einer modiFig. 3 is a schematic representation of a mode

fizierten Ausführungsform des in Fig.1 gezeigten Wandlers;fied embodiment of the in Fig.1 shown converter;

Fig. 4 eine graphische Darstellung, die sichFig. 4 is a graph showing

auf die elektrische Ausgangsinformation für die angewendete Last bezieht, entsprechend dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3;relates to the electrical output information for the applied load, accordingly the embodiment according to FIG. 3;

2020th

Fig. 5 eine Schemadarstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wandlers;5 shows a schematic representation of a further embodiment of the invention Converter;

Fig. 6 eine Schemadarstellung von einem nochFig. 6 is a schematic representation of a still

anderen Ausführungsbeispiel.another embodiment.

Der Wandler gemäß Fig. 1 enthält ein erstes Paar von mit vertikalem Abstand und parallel angeordneten Biegungsstreifen 10, 12, die je an ihrem einen Ende mit einer festen Abstützung 14 starr verbunden sind; im Falle einer Waage können sie an der Basis der Maschine montiert sein. Die Biegungsstreifen 10, 12The transducer of FIG. 1 includes a first pair of with vertical spacing and parallel bending strips 10, 12, each at one end are rigidly connected to a fixed support 14; in the case of a scale they can be at the base of the Machine mounted. The bending strips 10, 12

erstrecken sich nach Auslegeart von der Abstützung 14, und ihre entgegengesetzten Enden sind in Parallelogrammart durch ein sich in vertikaler Richtung erstreckendes Querelement 16 vereinigt, von dem ein zweites Paar von mit vertikalem Abstand und parallel angeordneten Biegungsstreifen 18, 20 sich nach Auslegeart erstreckt. Die freien Enden der Biegungsstreifen 18, 20 sind starr verbunden mit einem Kraftempfänger (Kraftaufnahmeelement) 22 in Form eines vertikalen Querelements, das im Falle einer Waage die Waagschale oder Plattform tragen kann.extend cantilevered from support 14 and their opposite ends are in FIG Type of parallelogram united by a transverse element 16 extending in the vertical direction, of which a second pair of vertically spaced and parallel flexural strips 18, 20 extends according to the type of interpretation. The free ends of the bending strips 18, 20 are rigidly connected with a force receiver (force absorbing element) 22 in the form of a vertical transverse element, which in the case of a scale, the weighing pan or Platform can carry.

Die zu messende Kraft (bzw. Last) F wird auf den Kraftempfänger 22 angewendet, und es ist so zu verstehen, daß die Biegungsstreifen 10, 12, 18, 20 dadurch Biegebeanspruchungen ausgesetzt werden. Der obere Biegungsstreifen 10, 18 jedes Paares ist mit einem oder mehreren elektrischen Widerstands-Dehnungsmeßstreifen 24, 26 an der Ober- und/oder Unterseite versehen, wodurch eine elektrische Messung der Biegebeanspruchungen und daher der zu erzielenden angewendeten Kraft ermöglicht wird, z.B. durch Verwendung der Dehnungsmeßstreifen in einer Wheatstone'sehen Brückenschaltung oder dergleichen.. Zwei separate Ausgangsinformationen bzw. Ausgangssignale können erzielt werden, und zwar eine bzw. eines von jedem Satz Dehnungsmeßstreifen 24, 26, wobei Fig.2 ein typisches Ansprechen der Dehnungsmeßstreifen 24, 26 in einer Situation veranschaulicht, in der die Biegungsstreifen 18, 20 weniger steif sind als die Streifen 10, 12, d.h. die BiegungsstreifenThe force (or load) F to be measured is applied to the Force receiver 22 applied, and it is to be understood that the bending strips 10, 12, 18, 20 are thereby exposed to bending stresses. The upper bending strip 10, 18 of each pair is with one or more electrical resistance strain gauges 24, 26 provided on the top and / or bottom, whereby an electrical measurement of the bending stresses and therefore the applied force to be achieved is made possible, for example by using the strain gauges in a Wheatstone bridge circuit or the like .. Two separate pieces of output information or output signals can be obtained, one of each set of strain gauges 24, 26, FIG illustrates a typical response of the strain gauges 24, 26 in a situation in which the flexure strips 18, 20 are less stiff than the strips 10, 12, i.e. the flexure strips

3H17673H1767

ί 1 können so ausgebildet sein, daß ein Paar einί 1 can be designed so that a pair

j größeres Ausgangssignal liefert als das andere.j provides a larger output signal than the other.

ι Die Ausgangssignale von jedem Paar Biegungsstrei-ι The output signals from each pair of flexural stripes

! 5 fen können beispielsweise in der Weise verwendet! 5 fen can for example be used in the manner

j werden, daß das Ausgangssignal vom Meßstreifen 26j will be that the output signal from the measuring strip 26

I über einen Anfangsteil des Lastbereiches benutztI used over an initial part of the load range

i wird, d.h. bis zu einem vorgewählten Belastungs-i, i.e. up to a preselected load

I niveau, während das Ausgangssignal der MeßstreifenI level while the output of the gauge

10 24 über dieses Niveau hinaus benutzt wird. Es10 24 is used beyond this level. It

I ist vorstellbar, daß die Ausgangssignale inI it is conceivable that the output signals in

; Kombination benutzt werden können, beispielsweise; Combination can be used, for example

i zwischen bestimmten Grenzen innerhalb des Lastbe-i between certain limits within the load

: reiches.: rich.

I 15I 15

Es läßt sich erkennen, daß die beiden Paare vonIt can be seen that the two pairs of

Biegungsstreifen 10, 12 und 18, 20 an der Abstützung 14 tatsächlich gruppenweise angeordnet sind und daß diese Ausbildung und AnordnungFlexural strips 10, 12 and 18, 20 on the support 14 actually arranged in groups are and that this training and arrangement

20 zwei Meßabschnitte schafft, wodurch es dem20 creates two measuring sections, making it the

Wandler ermöglicht wird, eine Doppelkapazitätseinrichtung und/oder eine größere Genauigkeit zu erreichen, die z.B. am unteren Ende des Lastbereiches erzielt werden kann. In diesem Zusammen-Converter is made possible, a double capacitance device and / or greater accuracy that can be achieved, for example, at the lower end of the load range. In this context

25 hang kann das größere elektrische Ausgangssignal25 hang the larger electrical output signal

von den Meßstreifen 26 am unteren Ende des Bereiches verwendet werden, wo das Ausgangssignal der Meß-can be used by the measuring strips 26 at the lower end of the range where the output signal of the measuring

I streifen 24 vergleichsweise klein sein kann.I strip 24 can be comparatively small.

30 Obwohl- wie oben beschrieben - die Biegungsstreifen so ausgeführt sind, daß für eine gegebene Last das Ausgangssignal vom Paar der Streifen 18, 20 das größere ist, ist es beabsichtigt, daß es unter30 Although - as described above - the bending strips are designed in such a way that for a given load the Output from the pair of strips 18, 20 is the larger, it is intended that it be below

■ ·:· 3U1767■ · : · 3U1767

manchen Umständen für die Ausgangssignale wünschenswert sein kann, daß sie im wesentlichen gleich sind oder daß das Ausgangssignal der Streifen 10, 12 das größere ist. Auf diese Weise können die Streifen 10, 12 die gleiche oder eine geringere Steifigkeit haben als die Streifen 18, 20. Während außerdem die Streifen 18, 20 so veranschaulicht sind, daß sie außerhalb der Streifen 10, 12 liegen, kann die Anordnung auch davon abweichen, d.h. die Streifen 18, 20 können innerhalb'der oder in ineinandergreifendem Verhältnis (Parallelschaltung) zu den Streifen 10, 12 angeordnet sein, wobei in solchen Fällen der Kraftempfänger 22 in geeigneter Weise angepaßt ist. Weiterhin ist es so zu verstehen, daß die Erfindung weder auf die Verwendung von Biegungsstreifen (andere Biegungsformen sind möglich) noch auf die Verwendung von Biegungselement-Paaren begrenzt ist.In some circumstances it may be desirable for the output signals to be substantially the same or that the output of the strips 10, 12 the bigger one is. In this way, the strips 10, 12 can have the same or a lower stiffness as strips 18,20. While also strips 18,20 are illustrated as if they are outside the strips 10, 12, the arrangement can also differ, i.e. the strips 18, 20 can within'der or in interlocking Ratio (parallel connection) to the strips 10, 12 be arranged, in such Cases of the force receiver 22 is adapted in a suitable manner. Furthermore, it is to be understood as that the invention does not apply to the use of bending strips (other bending shapes are possible) is still limited to the use of flexure pairs.

Fig. 3 veranschaulicht eine Modifikation der Anordung gemäß Fig. 1, wobei Mittel vorgesehen sind, um die Ablenkung eines Paares von Biegungselementen zu begrenzen, um auf diese Weise deren Überbelastung zu verhindern. Es werden dieselben Bezugszeichen verwendet, um gleiche Teile in den Fig. 1 und 3 zu bezeichnen. In dieser Ausführungsform enthalten die genannten Mittel ein Widerlager 126, das, wenn die weniger steifen Biegungselemente 18, 20 einem bestimmten Ablenkungsgrad unterworfen worden sind, mit dem Kraftempfänger 22 in Eingriff kommt und einen zweiten Weg für eine Kraftübertragung zu den Biegungselementen 10,12 schafft. Auf diese Weise wirkt zunächst die Kraft F auf die Biegungselemente3 illustrates a modification of the arrangement according to Fig. 1, wherein means are provided to deflect a pair of flexure elements to limit in order to prevent their overloading in this way. The same reference numbers are used used to denote like parts in Figs. Included in this embodiment said means an abutment 126 which, when the less rigid bending elements 18, 20 a have been subjected to a certain degree of deflection, engages with the force receiver 22 and creates a second path for power transmission to the flexure elements 10, 12. In this way First the force F acts on the bending elements

-tr--tr-

10, 12 lediglich durch Vermittlung der Biegungselemente 18, 20; wenn aber die Leerbewegung aufgenommen worden ist und der Kraftempfänger mit dem Widerlager 126-in Eingriff kommt, wird die Kraft.10, 12 only through the intermediary of the bending elements 18, 20; but when the empty movement is taken up has been and the power receiver with the Abutment 126-comes into engagement, the force becomes.

auf die Biegungselemente in erster Linie durch das Widerlager übertragen, wodurch eine weitere Ablenkung der Biegeelemente aufgehoben oder zu-. mindest auf ein Minimum herabgesetzt wird.transferred to the bending elements primarily through the abutment, creating a further Deflection of the bending elements canceled or closed. is at least reduced to a minimum.

IQ Bei dieser Ausführung ist das Widerlager 126 in Form einer Anschlagschiene, die an ihrem einen Ende mit dem Querelement 16 starr verbunden ist und sich nach Auslegeart durch Öffnungen in der Abstützung 14 und im Kraftempfänger 22 erstreckt. IQ In this embodiment, the abutment 126 in the form of a stop rail which is rigidly connected at its one end to the cross member 16 and extending through openings in the support 14 and in the motor receiver 22 is to Auslegeart.

Um die Wirkungen exzentrischer Lasten auf ein Minimum herabzusetzten, wenn die Anschlagschiene 126 in den Betriebszustand gelangt, ist letztere vorzugsweise so positioniert, daß ihre Achse in derselben vertikalen Ebene liegt wie die horizontalen Mittellinien der Biegungselemente 10, 12, 18, 20.To minimize the effects of eccentric loads when the stop rail 126 enters the operating state, the latter is preferably positioned so that its axis in lies in the same vertical plane as the horizontal center lines of the bending elements 10, 12, 18, 20.

Fig. 4 zeigt die Änderung des elektrischen Ausgangssignales der Dehnungsmeßstreifen 24, 26 mit einer Last für die Ausführungsform gemäß Fig. 3. Es läßt sich erkennen, daß, wenn der Kraftempfänger 22 mit der Anschlagschiene 126 in Eingriff kommt, das Ausgangssignal von den Meßstreifen 26 ausnivelliert. Wegen der Natur der mechanischen Anschlaganordnung kann in der Praxis die Last, bei der das Ausnivellieren auftritt, nicht genau wiederholbar sein, und in Fig. 4 zeigen die Phantomlinien solche ÄnderungenFig. 4 shows the change in the electrical output signal the strain gauges 24, 26 with a load for the embodiment of FIG. 3. It leaves recognize that when the force receiver 22 with the stop rail 126 comes into engagement, the output signal from the measuring strips 26 is leveled out. Because of the nature of the mechanical stop arrangement, in practice the load at which the leveling does not occur exactly repeatable, and in Fig. 4 the phantom lines show such changes

* an, wie sie in der Praxis auftreten können« Dies ist jedoch kein Nachteil, da die Ausgangssignale von den Meßstreifen 24, 26 in der Weise verarbeitet werden können, daß der Ausgang von den Meßstreifen 24 zur Anwendung kommt, z.B. bei dem Lastpunkt a, bevor irgendeine Ausnivellierung des anderen Ausgangssignales stattfinden kann.* to how they can occur in practice «However, this is not a disadvantage, as the output signals of the gauges 24, 26 can be processed in such a way that the output from the gauges 24 is used, e.g. at load point a, before any leveling of the other output signal can take place.

Fig. 5 veranschaulicht eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wandlers, bei dem wiederum zwei Meßabschnitt verwendet werden. Bei dieser Ausführung wird ein Meßabschnitt durch parallele, einen vertikalen Abstand aufweisende Biegungsstreifen 30, 32 gebildet, mit denen der Kraft- Fig. 5 illustrates another embodiment of the converter according to the invention, in which in turn two measuring sections can be used. In this version, a measuring section is defined by parallel, a vertically spaced bending strips 30, 32 formed, with which the force

I^ empfänger 34 verbunden ist. Der zweite Meßabschnitt enthält eine Wandlergestaltung der Type, wie sie in der älteren britischen Patentanmeldung Nr. 79 06 621 (derselben Anmelderin) offenbart ist, auf die wegen weiterer Einzelheiten bezug genommen : wird. Der zweite Meßabschnitt ist starr angeordnet zwischen einer festen Abstützung 36 und einem Querelement 38, durch das die Biegungselemente bzw, Biegungsstreifen 30, 32 starr vereinigt sind. Wie bei den Ausführungen gemäß den Fig. 1 und 3 sind. I ^ receiver 34 is connected. The second measurement section includes a transducer design of the type disclosed in earlier British Patent Application No. 79 06 621 (assigned by the same applicant), to which reference is made for further details. The second measuring section is rigidly arranged between a fixed support 36 and a transverse element 38, by means of which the bending elements or bending strips 30, 32 are rigidly united. As in the embodiments according to FIGS. 1 and 3 are.

die beiden Meßabschnitte gruppenweise zusammengeordnet. the two measuring sections arranged in groups.

Kurz gesagt enthält der zweite Meßabschnitt insbesondere einen im wesentlichen U-förmigen Teil 40, der zwei Biegungsstreifen 42, 44 enthält, die mit Dehnungsmeßstrexfen versehen sind. Diese Biegungsstreifen 42, 44 erstrecken sich in vertikaler In short, the second measuring section includes, in particular, a substantially U-shaped part 40, containing two flexure strips 42, 44 provided with strain gauges. These bending strips 42, 44 extend vertically

Richtung, und ein Paar von mit vertikalem Abstand angeordneten, horizontalen Biegungsstreifen 46, 48 (die gewöhnlich ohne Meßstreifen sein werden) sind vorgesehen, um- einen Parallelogrammaufbau mit der Abstützung 36 und dem Querelement 38 zu bilden, wodurch letzteres gezwungen wird, sich im wesentlichen in vertikaler Richtung zu bewegen, wenn es einer Belastung ausgesetzt wird. Wenn das Querelement durch die Last abgelenkt wird, dann lenken die Streifen 42 r 44 seitlich nach der einen Seite aus, um ein Maß der angewandten Kraft zu erhalten, die von den zugehörigen Meßstreifen zu erzielen ist. Nach einer allgemeinen Regel wird die Anordnung und Ausbildung der Streifen 42, 44 derart sein, daß sie eine wesentlich größere Steifigkeit besitzen als die Biegungsstreifen 30, 32. Auf diese Weise kann das Ausgangssignal von den Biegungsstreifen 30, 32 für Kräfte am unteren Endbereich benutzt werden, während das Ausgangssignal der Biegungsstreifen 42, 44 bei höheren Lasten verwendet werden kann.Direction, and a pair of vertically spaced, horizontal flexure strips 46, 48 (which will usually be without gauges) are provided to form a parallelogram configuration with support 36 and cross member 38, forcing the latter to substantially collapse to move in the vertical direction when subjected to a load. When the transverse element is deflected by the load, then the strip 42 r 44 deflect laterally to one side, in order to obtain a measure of the applied force, which is to be obtained from the associated measuring strip. As a general rule, the arrangement and configuration of the strips 42, 44 will be such that they have a substantially greater rigidity than the flexure strips 30, 32. In this way, the output signal from the flexure strips 30, 32 can be used for forces at the lower end region , while the output of flexure strips 42, 44 can be used at higher loads.

Wie in Fig. 3 ist auch das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 mit Mitteln zur Verhinderung einer Überlast der Biegungsstreifen 30, 32 mit niedriger Steifigkeit versehen. In diesem Falle enthalten die Mittel einen starr mit dem Querelement 38 verbundenen Bügel 50 und einen Anschlagzapfen 52, der mit dem Bügel 50 in Eingriff kommt, wenn die Biegungsstreifen 30, 32 einem bestimmten Ablenkungsgrad unterworfen worden sind.As in FIG. 3, the exemplary embodiment according to FIG. 5 is also provided with means for preventing an overload the flexure strips 30, 32 are provided with low rigidity. In this case, the Means a rigidly connected to the cross member 38 bracket 50 and a stop pin 52, which with the bracket 50 engages when the flexure strips 30,32 have a certain degree of deflection have been subjected.

3U1-7673U1-767

χ Wie in den Fig. 1, 3 und 5 gezeigt ist, enthält jeder Wandler zwei kaskadenartige Meßabschnitte, die nach Gruppenart zusammengeordnet sind, so daß die auf den Kraftempfänger anzuwendende Kraft auf den ersten Meßabschnitt durch Vermittlung des zweiten Meßabschnittes übertragen wird, und im Falle der Fig. 3 und 5 direkt auf den ersten Meßabschnitt (über die Widerlager/Leerbewegungs-Anordnung), wenn der zweite Meßabschnitt über einen bestimmten Grad hinaus beansprucht worden ist. Bei einer Modifikation können mehr als zwei Meßabschnitt vorhanden sein, und ganz allgemein gesehen können N Meßabschnitt gruppenweise verbunden sein, wobei der N-te mit dem Kraftempfänger verbunden ist, während der M-te Abschnitt (wobei M kleiner ist als N) mit dem Kraftempfänger durch Zwischenschaltung der übrigen N-M Abschnitt verbunden ist. In einer solchen Anordnung können Überlast/Leerbewegungs-Einrichtungen zwischen jedem aufeinanderfolgenden Paar von Meßabschnitten vorgesehen sein, so daß, wenn der P-te Abschnitt (wobei P gleich ist zu 2 zu N) sich seiner überlastgrenze nähert, ein neuer Kraftübertragungsweg vom Kraftempfänger zu dem (P - 1)-ten Abschnitt geschaffen wird, wodurch tatsächlich eine bypass-Führung zum P-ten Abschnitt erfolgt. χ As shown in Figs. 1, 3 and 5, each transducer contains two cascade-like measuring sections which are grouped together so that the force to be applied to the force receiver is transmitted to the first measuring section through the intermediary of the second measuring section, and in the event 3 and 5 directly to the first measuring section (via the abutment / idle movement arrangement) when the second measuring section has been stressed beyond a certain degree. In a modification, there may be more than two measuring sections and, generally speaking, N measuring sections can be connected in groups, the Nth being connected to the force receiver, while the Mth section (where M is less than N) is connected to the force receiver connected by interposing the remaining NM section. In such an arrangement, overload / idle devices may be provided between each successive pair of sensing sections so that when the Pth section (where P equals 2 to N) approaches its overload limit, a new power transmission path from the force receiver to the (P-1) -th section is created, thereby actually bypassing to the P-th section.

Jeder solcher Meßabschnitt kann exakt bemessen bzw. geeicht werden, und eine Schaltung kann vorgesehen werden zur wahlweisen Verarbeitung derEach such measuring section can be precisely dimensioned or calibrated, and a circuit can be provided are used to optionally process the

3H17673H1767

Ausgangssignale von den Meßabschnitten entsprechend der Meßgröße der angewandten Kraft, so daß z.B. der Ausgang (Aüsgangssignal) vom P-ten Abschnitt nur dann benutzt wird, wenn der vorhergehende Abschnitt begonnen hat, sich dem Punkt zu nähern, oder den Punkt erreicht hat, bei dem er - in bypass-Form durch die Überlasteinrichtung überbrückt wird, und nur so lange, bis der P-te Abschnitt selbst begonnen hat, sich seinem zugehörigen bypass-Punkt zu nähern oder diesen erreicht hat.Output signals from the measuring sections according to the measured quantity of the applied force, so that e.g. The output (output signal) from the P-th section is only used if the previous section has started to approach the point or has reached the point at which it - in bypass form the overload device is bridged, and only until the P-th section itself has started to approach or has reached its associated bypass point.

In einer weiteren Modifikation, die unter Bezugnahme auf die Schemadarstellung in Fig. 6 verständlich wird, können die Meßabschnitte, anstatt gruppenartig gekoppelt zu sein, unabhängig voneinander, an einer festen Abstützung in Kaskadenform angeordnet sein, wobei ein Abschnitt 62 direkt mit dem Kraftempfänger 64 verbunden ist und ein Abschnitt oder mehrere Abschnitte 66, 68 ... für eine Kraftmessung aktiv gemacht wird bzw. aktiv gemacht werden, wenn der vorhergehende Abschnitt bis zu einem ausreichenden Ausmaß abgelenkt worden ist, um eine Leerbewegung dazwischen aufzunehmen, z.B. mittels eines Widerlagers 70. In einer solchen Anordnung kann jedes nachfolgende Biegungselement steifer sein als das vorhergehende, wobei das Biegungselement 62 am wenigsten steif ist.In a further modification, which can be understood with reference to the schematic representation in FIG. 6 instead of being coupled in groups, the measuring sections can be independently of one another, be arranged on a solid support in cascade form, with a portion 62 directly is connected to the force receiver 64 and a section or more sections 66, 68 ... for a force measurement is made active or made active if the previous section has been deflected to a sufficient extent to accommodate empty motion in between, e.g. be stiffer than the previous one, with flexure 62 being the least stiff.

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Claims (9)

"· - /:· 3U1767"· - / : · 3U1767 Patentansprüche:Patent claims: Kraftwandler,
dadurch gekennzeichnet,
Force converter ,
characterized,
daß N Meßabschnitte nach Kaskadenart zusammen-that N measuring sections are combined according to the cascade type geordnet sind, wobei der N-te Abschnitt mit einem Kraftempfänger verbunden ist, an dem die zu messende Kraft angewendet wird, und daß der M-te Abschnitt (wobei M kleiner ist als N) mit dem Kraftempfänger über einenare ordered, the N-th section being connected to a force receiver to which the force to be measured is applied, and that the M-th section (where M is smaller as N) with the force receiver via a Kraftübertragungsweg gekoppelt ist, der durch die verbleibenden Abschnitte aus N-M gebildet ist und/oder mit dem Kraftempfänger koppelbar ist durch einen zweiten Kraftübertragungsweg, der als bypass zu den verbleibenPower transmission path is coupled, which is formed by the remaining sections of N-M is and / or with the force receiver can be coupled through a second power transmission path, which acts as a bypass to the remaining den Abschnitten aus N-M geführt wird, wenn die angewendete Kraft den vorhergehenden Abschnitt über einen bestimmten Grad hinaus beansprucht. the sections from N-M is performed if the force applied stresses the previous section beyond a certain level.
2. Kraftwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßabschnitte gruppenweise derart zusammengeordnet sind, daß, wenn der P-te Abschnitt auf die angewendete Kraft anspricht, wenigstens der(P - 1)-te Abschnitt2. Force converter according to claim 1, characterized in that that the measuring sections are arranged in groups in such a way that when the P-th section responds to the force applied, at least the (P-1) th section ebenfalls Biegebeanspruchungen unterworfen wird, so daß seine Ausgangsinformation gleichzeitig mit der Ausgangsinformation des P-ten Abschnittes zunimmt.is also subjected to bending stresses, so that its output information is simultaneous with the output information of the P-th section increases. 3. Kraftwandler, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kraftempfänger mit einer Abstützung durch3. Force converter, characterized in that a force receiver with a support through Zwischenschaltung von wenigstens zwei gruppenweise verbundenen Meßabschnitten verbunden ist und daß Mittel vorhanden sind, durch die der Kraftempfänger automatisch mit einer StelleInterposition of at least two measuring sections connected in groups is connected and that there are means by which the force receiver automatically with a point j .5 zwischen benachbarten Meßabschnitten koppelbar ist, wenn die angewandte Kraft einen vorbe-j .5 can be coupled between adjacent measuring sections if the applied force has ' stimmten Wert übersteigt, so daß eine Be- ' exceeds a certain value, so that a certain anspruchung des Meßabschnittes oder der Meß-stress on the measuring section or the measuring ; abschnitte, die zuströmseitig von dieser Stelle; sections upstream from this point ; 10 angeordnet sind, begrenzt wird, insbesondere; 10 are arranged, is limited, in particular ι zwischen der genannten Stelle und dem Kraftι between the named place and the force empfänger .recipient . 4. Kraftwandler nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Überwachung der Ausgangssignale4. Force converter according to claim 3, characterized by Devices for monitoring the output signals der Meßabschnitte und zur Anwendung der Ausgangssignale wenigstens eines zuströmseitigen Meßabschnittes, wenn die angewendete Kraft unterthe measuring sections and for the application of the output signals of at least one upstream measuring section, when the applied force is below ι dem vorbestimmten Wert oder nahe diesem Wertι the predetermined value or close to this value liegt, wobei Ausgangssignale wenigstens einesis, with output signals at least one abströmseitigen Meßabschnittes benutzt werden, wenn die angewendete Kraft oberhalb des vorbestimmten Wertes oder in der Nähe dieses Wertes liegt.Downstream measuring section are used when the applied force is above the predetermined Value or near this value. 2525th 5. Kraftwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßabschnitte in übereinanderliegendem Verhältnis zueinander angeordnet sind.5. Force converter according to one of claims 1 to 4, characterized in that the measuring sections are arranged in superimposed relationship to one another. 3030th 6. Kraftwandler nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelungseinrichtung eine Leerbewegungskoppelung enthält,6. Force converter according to one of claims 3 to 5, characterized in that the coupling device contains an idle motion coupling, die nur eine Koppelung zwischen dem Kraftempfänger und der genannten Stelle schafft, wenn der Kraftempfänger einer angewendeten Kraft ausgesetzt wird, die größer ist als der erwähnte vorbestimmte Wert.which only creates a link between the force receiver and the named body if the Force receiver is subjected to an applied force that is greater than that mentioned predetermined value. 7. Kraftwandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelungseinrichtung ein Widerlagerelement enthält, das mit der genannten Stelle oder dem Kraftempfänger verbunden ist und das in eine öffnung hineinragt, die zum Kraftempfänger oder zu der genannten Stelle gehört, wodurch das Anschlagelement mit einer Grenzfläche der öffnung in Eingriff kommt, wenn die erwähnte Leerbewegung aufgenommen worden ist.7. Force converter according to claim 6, characterized in that that the coupling device contains an abutment element with the said Place or the force receiver is connected and that protrudes into an opening to the force receiver or belongs to said point, whereby the stop element with an interface the opening comes into engagement when the aforementioned idle movement has been taken up. 8. Kraftwandler nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steifigkeit des oder jedes zuströmseitigen Meßabschnittes kleiner ist als die des oder jedes abström-8. Force converter according to one of claims 3 to 7, characterized in that the rigidity of the or each upstream measuring section is smaller than that of the or each outflow seitigen Meßabschnittes.lateral measuring section. 9. Kraftwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Meßabschnitt wenigstens ein längliches Biegungselement enthält und daß die Biegungselemente nachfolgender Meßabschnitte mit ihren benachbarten Enden starr mit einem Zwischenelement vereinigt sind, wobei die genannte Koppelungseinrichtung so ausgebildet und angeordnet ist, daß sie zwischen dem Kraftempfänger und dem Zwischenelement wirkt.9. Force converter according to one of claims 1 to 8, characterized in that each measuring section contains at least one elongate bending element and that the bending elements are subsequently Measuring sections are rigidly united with their adjacent ends with an intermediate element, said coupling means being constructed and arranged to be between the force receiver and the intermediate element acts.
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