DE3226046A1 - Lastzelle - Google Patents

Description

GB-PA 8121492

AT: 13. JuIi 1981 . 11293/Dr.v.B/Ro.

DEFIANT WEIGHING LIMITED

Vestry Estate, Otford Road, Sevenoaks, Kent TN14 5EL .. (England)

Lastzelle
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lastzelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Durch die Erfindung wird eine Lastzelle oder ein Kraftgeber angegeben, welcher zwei parallele, im Abstand voneinander verlaufende Teile (Stirnteile) enthält, die zum Anbringen an einer Halterung bzw. einem lastaufnehmenden Bauteil oder Element ausgebildet sind, um eine Last zu messen, die in einer Richtung parallel zu diesen Teilen wirkt. Die parallelen Stirnteile sind miteinander durch mehrere, in Bezug aufeinander parallele Querteile so verbunden, daß sich eine Art von Parallelogrammgelenkanordnung ergibt. Mindestens eines der Querteile ist mit mindestens einem Kraft- oder Dehnungsfühler, insbesondere einem Dehnungsmeßstreifen versehen, um die Last zu messen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die einander parallel gegenüberliegenden Stirnteile an ihren Enden durch zwei zueinander parallele Querteile verbunden, so daß sich eine rechteckige Struktur ergibt., und in einem mittleren Bereich ist ein weiterer Querteil vorgesehen, an dem der oder die Dehnungsfühler angebracht sind.

Bei einer speziellen Ausführungsform enthält der mittlere Teil zwei Querteile, von denen jeder zwischen einer Mittel-

ebene der Zelle und einem zugehörigen Endteil angeordnet und an der diesem Endteil zugewandten Seite mit mindestens einem Dehnungsfühler versehen ist. Die Dehnungsfühler sprechen auf die Biegung der Querteile an, die auf einer Scherbelastung der Zelle resultiert. Bei einer anderen Ausfuhrungsform enthält der mittlere Teil ein einziges Querteil mit I-förmigem Querschnitt, auf dessen Steg Dehnungsfühler zur Messung der Scherung angebracht sind.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Lastzelle gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Querschnitt in einer Ebene II-II der Fig. 1;

Fig. 3 eine Ansicht in Richtung eines Pfeiles III in Fig.1; 20

Fig. 4 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der Lastzelle gemäß der Erfindung und

Fig. 5 einen Querschnitt in einer Ebene V-V der Fig. 4.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Lastzelle oder Kraftgeberanordnung hat im wesentlichen die Form eines Rechteckes bzw. eines Quaders und enthält zwei parallele Endoder Stirnteile 1, 2 mit ebenen Befestigungsflächen 3 bzw.4.

Die einander mit Abstand gegenüberliegenden Stirnteile 1/ sind durch einen oberen und einen unteren Querteil 5 bzw. verbunden, die sich über die volle Breite der Zelle erstrecken, und ferner durch eine mittlere Querteilanordnung, welche ein oberes und ein unteres Teil 7 bzw. 8 enthält, die, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, eine Breite von etwa

einem Drittel der Breite der Zelle aufweist- Die Bereiche, an denen die Endteile 1, 2 mit den Querteilen 5 bis 8 in Verbindung stehen, sind ausgekehlt, wie bei 9 dargestellt ist, zum Teil um die Gefahr des Auftretens von Spannungskonzentrationen zu vermeiden, vor allem aber um die Querteile an speziellen Stellen zu schwächen, so daß sich de- finierte Biegepunkte ergeben. Die nach innen gerichteten Seiten der Teile 1, 2 haben im Mittelbereich der Zelle bogenförmige Vertiefungen 10. Die beschriebene Anordnung ist als einstückige Einheit, z.B. durch Fräsen, hergestellt und kann, je nach Anwendung, aus irgendeinem geeigneten Material bestehen, wie einer Aluminiumlegierung oder Stahl.

An der oberen bzw. unteren Seite des oberen bzw. unteren der beiden mittleren Querteile 7, 8 ist jeweils ein Paar von Dehnungsfühlern 11,12, 13, 14, insbesondere Dehnungsmeßstreifen, und zwar jeweils einer an jedem Ende angebracht.

Es ist ersichtlich, daß die in der oben beschriebenen Weise konstruierte Zelle wie eine Parallelogrammgelenkanordnung arbeitet. Bei Verwendung der Zelle wird die eine der ebenen Außenflächen, z.B. die Fläche 3, an einer Halterung, z.B. einer Wand, einem Bügel oder Ständer befestigt und die zu messende Last wird durch eine geeignete, an der anderen Außenfläche 4 angebrachten Vorrichtung zur Einwirkung gebracht, z.B. eine Schale oder einem auskragenden Balken (Waagbalken) zur Änderung einer zu messenden Last. Die Flächen haben jeweils vier Bohrungen 15, die mit einem Gewinde oder, wie dargestellt, mit wendeiförmigen Einsätzen 16 zur Aufnahme von Befestigungsbolzen versehen sein können. Es ist ersichtlich, daß die für ein direktes Anbringen an einer Haiterungsflache bzw. einer Belastungsanordnung vorgesehenen Flächen 3, 4 eine besonders kompakte und zweckmäßige Anordnung ergeben,

insbesondere wenn nur ein begrenzter Raum, zur Verfügung steht. Bei manchen Anwendungen kann es zweckmäßig sein, zwei, drei oder mehr Lastzellen zur Aufnahme einer Last oder zur Halterung eines lastführenden Bauteils vorzusehen.

Die zu messende Last, wie eine Gewichtskraft, wirkt in Fig. 1 nach unten und bewirkt eine parallelogrammartige Verformung der Zelle. Die dabei auf die Zelle ausgeübte . Scherkraft bewirkt ein Biegen, der mittleren Querteilanordnung 7, 8, insbesondere da die ausgekehlten geschwächten Bereiche 9 mit den Biegestellen zusammenfallen.

Das Vorzeichen oder der Sinn des Biegemoments ist an den beiden Enden verschieden: Die Dehnungsfühler können daher zweckmäßigerweise in eine Brückenschaltung geschaltet werden, wobei die beiden Dehnungsfühler 11, 12 einerseits und die beiden Dehnungsfühler 12, 13 andererseits in entsprechende Brückenarme geschaltet werden. Auf diese Weise •20 können die Unterschiede der Widerstandsänderungen der Dehnungsfühler gemessen werden, während gleichzeitig die Empfindlichkeit auf Zug- oder Druckbelastungen und Biegemomente, die auf die Zelle einwirken, weitgehend verringert werden, da diese Beanspruchungen gleichartige Widerstandsänderungen in den beiden Fühlern eines Paares verursachen.

Im Prinzip können die Dehnungsfühler auch auf den äußeren Querteilen 5, 6 angeordnet werden, die Anordnung auf der mittleren Querteilanordnung 7, 8 ergibt jedoch eine bessere ünempfindlichkeit gegen Torsionsbelastungen und verringert auch die Empfindlichkeit für von außen einwirkende Biegemomente, da diese Querteile näher an den neutralen Achsen liegen.

Die in den Fig. 4 bis 6 dargestellte alternative Ausführungsform der vorliegenden Lastzelle ist ähnlich, wie die oben beschriebene Ausführungsform, sie enthält jedoch nur einen einzigen mittleren Querteil 17 mit Ausnehmungen 18 in den seitlichen Flächen, so daß ein Verbindungsglied mit I-Querschnitt oder Doppel-T-Querschnitt gebildet wird. Hier erfolgt die Kraftmessung durch ein Paar von Dehnungsfühlern 19, die so angeordnet sind, daß sie die Scherung im Steg 20 des I-Profils messen. Zum Herausführen der Anschlußdrähte der Dehnungsfühler ist ein Loch 20 vorgesehen.

Claims (6)

1. " ""PATENTANWÄLTE

   DR. DIETER V. BEZOLD

   DIPL. ING. PETER SCHÜTZ

   DIPL. ING. WOLFGANG HEUSLER

   MARIA-THERESIA-STRASSE 22 POSTFACH 86O2 60

   D-8000 MUENCHEN 86

   ZUGELASSEN BEIM EUROPAISCHEN PATENTAMT

   EUROPEAN PATENT ATTORNEYS MANDATAIRES EN BREVETS EUROPEENS

   TELEFON 089/4 7O 60 06 TELEX 522 638
   TELEGRAMM SOMBEZ

   GB-PA 8121492 AT: 13. Juli 1981

   11293/Dr.v.B/Ro.

   DEFIANT WEIGHING LIMITED

   Vestry Estate, Otford Road, Sevenoaks, Kent TN14 5EL

   (England)

   Lastzelle

   Pat e .nt an s ρ r ü c'h e

   Lastzelle mit zwei parallelen Teilen (1,2), die eine "Anordnung zum Anbringen an einer Halterung bzw. einem lastaufnehmenden Bauteil aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (1, 2) einander parallel gegenüberliegen und mit einer Mehrzahl zueinander paralleler Querteile (5 bis 8) eine Art.von Parallelogrammgelenkanordnung bilden und daß an mindestens einem der Querteile ein Dehnungsfühler (11) zum Messen einer Last in einer zu den erstgenannten Teilen (1,2) parallelen Richtung angebracht ist.

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2. 2.) Lastzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die einander gegenüberliegenden Teile (1, 2) an ihren Enden durch in Bezug aufeinander parallele Querteile (5, 6) unter Bildung einer rechteckigen Struktur verbunden sind und daß in einem mittleren Bereich eine Querteilanordnung (7, 8; 17) angeordnet ist, an der der oder die Dehnungsfühler (11 bis 14) angebracht sind.
3. 3.) Lastzelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die mittlere Querteilanordnung ein Paar von Querteilen (7, 8) enthält, von denen jedes zwischen einer Mittellinie der Zelle und einem der Endteile angeordnet sowie an der den betreffenden Endteil zugewandten Fläche mit Dehnungsfühlern versehen ist, welche auf die Biegung der Querteile ansprechen, welche aus einer Scherbelastung der Zelle resultiert.
4. 4.) Lastzelle nach Anspruch 2, dadurch ge ken nzeichnet, daß die Querteilanordnung aus einem einzigen Teil (17) mit I-förmigem Querschnitt besteht und daß die Dehnungsfühler am Stegteil (20) des Mittelteiles (17) angebracht sind, um die Scherung des Querteils zu messen.
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5. 5.) Lastzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einander gegenüberliegenden parallelen Teile (1, 2) und zwei an ihren Enden angeordnete Querteile (5, 6) aus einem einstückigen Körper bestehen.
6. 6.) Lastzelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die die Enden der parallelen Teile (1, 2) verbindenden Querteile (5, 6) an den Stellen, an denen sie an die parallelen Teile angrenzen, einen verringerten Querschnitt (bei 9) aufweisen.