DE3226046C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Lastzelle mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Merkmalen.

Eine solche Lastzelle ist aus der DE 28 09 655 A1 bekannt. Bei dieser bekannten Lastzelle wird die Biegebeanspruchung des Steges eines einen I-förmigen Querschnitt aufweisenden Querteiles oder Trägers gemessen.

Aus der GB 15 49 495 ist eine Lastzelle mit einem mittleren Querteil bekannt, welches einen rechteckigen Querschnitt hat und an seiner Oberseite mit Dehnungsfühlern versehen ist.

Aus der US 35 54 026 ist eine Lastzelle bekannt, die ein streifenförmiges mittleres Querteil hat, an dessen großen Seitenflächen Dehnungsfühler angebracht sind.

Schließlich ist aus der DE 25 52 170 B2 ein Kraftmeß- Biegebalken bekannt, der mindestens drei im Abstand und parallel zueinander verlaufende Meßfedern aufweist, an denen Dehnungsmeßstreifen angebracht sind, welche in einer Brückenschaltung liegen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Meßempfindlichkeit einer gattungsgemäßen Lastzelle zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird bei einer Lastzelle mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Merkmalen durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

Bei der Lastzelle gemäß der Erfindung erfolgt die Lastmessung auf Scherungsbasis. Die Lastzelle gemäß der Erfindung zeichnet sich durch eine sehr hohe Meßempfindlichkeit aus, während sie gleichzeitig relativ unempfindlich gegen Störeinflüsse ist.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

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

Fig. 2 einen Querschnitt in einer Ebene V-V der Fig. 1.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Lastzelle oder Kraftgeberanordnung hat im wesentlichen die Form eines Rechteckes bzw. eines Quaders und enthält zwei parallele End- oder Stirnteile 1, 2 mit ebenen Befestigungsflächen 3 bzw. 4. Die einander mit Abstand gegenüberliegenden Stirnteile 1, 2 sind durch einen oberen und einen unteren Querteil 5 bzw. 6 verbunden, die sich über die volle Breite der Zelle erstrecken, und ferner durch einen einzigen mittleren Querteil oder Träger 17, der eine Breite von etwa einem Drittel der Breite der Zelle hat.

Der einzige mittlere Träger 17 hat Ausnehmungen 18 in den seitlichen Flächen, so daß ein Verbindungsglied mit I-Querschnitt oder Doppel-T-Querschnitt gebildet wird. Die Kraftmessung erfolgt 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 21 vorgesehen.

Die Bereiche, an denen die Endteile 1, 2 mit den Querteilen 5 bis 8 in Verbindung stehen, sind ausgekehlt, zum Teil um die Gefahr des Auftretens von Spannungskonzentrationen zu vermeiden, vor allem aber um die Querteile an zwei speziellen Stellen zu schwächen, so daß sich definierte Biegepunkte ergeben. Die nach innen gerichteten Seiten der Teile 1, 2 haben im Mittelbereich der Zelle bogenförmige Vertiefungen. 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.

Zwei Ausnehmungen, die gesehen in Fig. 1, jeweils von der Vorderseite zur Rückseite der Zelle bleiben, begrenzen die Querteile 5 und 6 sowie die Auskehlungen an deren Enden.

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 wendelförmigen Einsätzen 16 zur Aufnahme von Befestigungsbolzen versehen sein können. Es ist ersichtlich, daß die für ein direktes Anbringen an einer Halterungsfläche 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 eine Scherung des mittleren Trägers 17.

Die Dehnungsfühler können zweckmäßigerweise in eine Brückenschaltung geschaltet werden, so daß die Unterschiede der Widerstandsänderungen der Dehnungsfühler gemessen werden können, 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.

Die Anordnung der Dehnungsfühler auf dem mittleren Träger 17 erhöht die Unempfindlichkeit gegen Torsionsbelastungen und verringert auch die Empfindlichkeit für von außen einwirkende Biegemomente, da der Träger näher an der neutralen Achse liegt.

Claims (1)

1. Lastzelle mit einem Träger (17), der einen I-förmigen Querschnitt hat, einen Steg (20), an dem Dehnungsfühler (19) angebracht sind, aufweist und zwei parallele Endteile (1, 2) verbindet, deren nach außen gerichtete Seiten (3, 4) zum Anbringen an einer Halterung bzw. einem lastübertragenden Bauteil dienen, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (17) mit I-förmigem Querschnitt die Endteile (1, 2) in einem mittleren Bereich derart verbindet, daß der Steg (20) des Trägers senkrecht zu den nach außen gerichteten Seiten (3, 4) der Endteile (1, 2) verläuft; daß die Endteile (1, 2) an ihren Enden durch zwei zueinander parallele Querteile (5, 6) unter Bildung einer rechteckigen Struktur verbunden sind, welche, wenn sie einer Scherkraft parallel zu den Endteilen (1, 2) und senkrecht zu den Querteilen (5, 6) ausgesetzt wird, sich nach Art einer Parallelogrammgelenkeinheit verformt; daß der Steg (20) des Trägers (17) in der Mitte der Parallelogrammgelenkeinheit liegt; und daß die Dehnungsfühler (19) auf dem Steg (20) des Trägers (17) so angeordnet und so elektrisch geschaltet sind, daß sie auf eine durch die Scherkraft verursachte Scherung des Trägers (17) ansprechen.