DE3336069A1 - FORCE MEASURING LOAD CELL FOR ELECTRONIC SCALES AND THE LIKE - Google Patents
FORCE MEASURING LOAD CELL FOR ELECTRONIC SCALES AND THE LIKEInfo
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T1 Ο·» If*· · f* ·* -" *-'* Patentanwälte und JiT 1 Ο · » If * · · f * · * -" * - '* Patent Attorneys and Ji
IEDTKE - DUHLING " l\ll*NE " IaRUPE ·„· .· Vertreter beim EPA fi IEDTKE - DUHLING "l \ ll * NE" IaRUPE · „·. · Representative at the EPO fi
Φ »***><>* ** paa a <sΦ »***> <> * ** paa a <s
ή /"* *.** O .:.*..* ■"»->"%." Dipl.-Ing. H.Tiedtke ι ή / "* *. ** O.:. * .. * ■"»->"%." Dipl.-Ing. H. Tiedtke ι
ΊΡΈΙΛ-ΜΑΝΝ - CIRAMS - OTRUIF Dipl.-Chem. G. Bühling ΊΡΈΙΛ-ΜΑΝΝ - CIRAMS - OTRUIF Dipl.-Chem. G. Bühling
Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Ing R GrupeDipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Ing R Grupe
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4. Oktober 19ΠOctober 4th 19Π
DE 3340
case 1615 CGDE 3340
case 1615 CG
Kaj. E.H. Blomster
Helsinki / FinnlandKaj. EH Blomster
Helsinki / Finland
Kraftmessende Wägezelle für elektronische Waagen u. dgl.Force measuring load cell for electronic scales and the like.
Die Erfindung bezieht sich auf eine kraftmessende Wägezelle für elektronische Waagen und dergleichen, die auf der Messung der Dehnung und der Zusammendrückung in der Oberflächenschicht eines belasteten MeGkörpers basiert, wie sie von der Anwendung der Widerstandsdehnungsmeßtechnik bekannt ist, bei der der Widerstand des Dehnungsmessers mittels einer WiderstandsmeÖbrücko qomessen wird.The invention relates to a force-measuring load cell for electronic scales and the like that are based on the measurement the expansion and compression in the surface layer of a loaded MeGkörper based, as determined by the Application of resistance strain measurement is known at the resistance of the extensometer by means of a resistance meter will measure.
Dresdner Bank (München) Klo. 3939844 G/4Dresdner Bank (Munich) loo. 3939844 G / 4
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- 4 - DE 5-54Ü- 4 - DE 5-54Ü
Es gibt eine große Anzahl won Meßkörpern oder Belastungszellen verschiedenster Gestalt, die als dieser Typ kraftmessender Wägezellen bekannt sind. Aber außer, daß sie ziemplieh teuer sind, haben sie gewisse Nachteile. Z.B. bei Längsbelastung zylindrischer Meßkörper ist die Oberflächenspannung in verschiedene Richtungen ausgebildet, deshalb ist es erforderlich, daß die Widerstandsdehnungsmesser in verschiedene Richtungen angeordnet werden, deren AnordnungThere are a large number of measured bodies or load cells of various shapes that can be used as this type of force-measuring Load cells are known. But besides that they are too much are expensive, they have certain disadvantages. E.g. with longitudinal loading of cylindrical measuring bodies, the surface tension is formed in different directions, so it is necessary that the resistance strain gauge in different directions are arranged, their arrangement
ig nicht immer gut möglich ist. Es gibt auch diagonal belastete quadratische Dehnungsmeßzellen,wie sie in der US-Patentschriffc 2 986 931 (73-141) beschrieben sind. Außer, daß sie relativ teuer ist, hat letztere jedoch den Nachteil ihrer quadratischen Form,die außer der Biegung noch einer Zug- und Druckspannung unterworfen ist. Der erfindungsgemäße Meßkörper unterscheidet sich von ihr unter anderem in den dünnen Seiten, d.h. die Meßseiten des schiefen Parallelogramms bilden einen 90° Winkel mit der diagonalen Meßrichtung und sind fast nur reiner Biegung unterworfen.ig is not always possible. There are also diagonally loaded ones square strain gauges as described in US Pat 2,986,931 (73-141). In addition to being relatively expensive, the latter has its disadvantage square shape which, in addition to bending, is also subject to tensile and compressive stress. The inventive The measuring body differs from it, among other things, in the thin sides, i.e. the measuring sides of the oblique parallelogram form a 90 ° angle with the diagonal measuring direction and are almost only subject to pure bending.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine besonders billige und genaue, d.h. eine konkurrenzfähige Belastungszelle zu schaffen. Ein billiger Weg der Herstellung i-.'ird erreicht, indem man die Zellen oder Meßkörper durch Abschneiden, dem gewünschten Meßbereich angepaßten Stücke,aus einem gezogenen profilierten Metallstab hergestellt, wobei die verschiedenen Meßbereiche kein extra Profilziehwerkzeug erfordern. Charakteristisches Merkmal der Erfindung ist es, daß sie eine kraftmessende Wägezelle umfaßt, die aus einem diagonal belasteten, schiefen parallel förmigen Körper besteht, der an seinen zwei gegenüberliegenden Seiten dick und verhältnismäßig unelastisch ist, während er an den anderen Seiten, den sogenannten Meßseiten, an denen die MeBstreifen angebracht sind, dünn ist und einen 90° Winkel mit der Belastungslinie bildet. DerThe object of the invention is to provide a particularly cheap and precise, i.e. a competitive load cell create. A Cheaper Way of Manufacture i-. '’Is achieved by the cells or measuring body by cutting off pieces adapted to the desired measuring range from a drawn one profiled metal rod manufactured, whereby the different measuring ranges no extra profile drawing tool require. Characteristic feature of the invention is it that it includes a force-measuring load cell that consists of consists of a diagonally loaded, leaning parallel-shaped body, which at its two opposite Sides is thick and relatively inelastic, while on the other sides, the so-called measuring sides, to which the measuring strips are attached, is thin and forms a 90 ° angle with the load line. Of the
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Meßkörper kann bei Bedarf ho gestaltet sein, daß zwei ausgebildete Oberflächen als Überlastschutz dienen, bei dem die Oberflächen, wenn sie »ich berühren, die VerformungMeasuring body can be designed if necessary ho that two trained Surfaces serve as overload protection, in which the surfaces, when they touch »I, the deformation
beschränken.
5restrict.
5
Die Erfindung wird im folgenden anhand von schematischen Zeichnungen an verschiedenen Ausführungsbeispielen beschrieben,
wobei sich die Bezugszeichen auf die beiliegenden Zeichnungen beziehen.
10The invention is described below with reference to schematic drawings of various exemplary embodiments, the reference symbols relating to the accompanying drawings.
10
Rig. 1 zeigt schematisch die Verformung einer erfindungsgemäßen Zelle im unbelasteten, im mit Druckspannung belasteten und im mit Zug-Rig. 1 shows schematically the deformation of an inventive Cell in the unloaded, in the loaded with compressive stress and in the tensile
, c ■ ■ spannung belasteten Zustand., c ■ ■ voltage loaded condition.
Fig. 2 zeigt achsonometrisch ein Anwendungsbeispiel der Zelle.Fig. 2 shows an axonometric example of application of the cell.
_„ Fig. 3, 4 und 5 zeigen drei verschiedene Anwendungsbeispiele der Zelle. 3, 4 and 5 show three different application examples of the cell.
Fig. 6, 7 und 8 zeigen den oberen Teil einer Zelle, an der keine, eine und zwei Verengungen an der dünnen Seite angeordnet sind.Figures 6, 7 and 8 show the upper part of a cell in which none, one and two constrictions are arranged on the thin side.
Fig. 9, 10 und 11 zeigen den oberen Teil einer Zelle, bei der die dünnen Seiten verschiedene Winkel mit der Eielastungslinie bilden.Figures 9, 10 and 11 show the upper part of a cell with the thin sides at different angles with the egg load line.
Fig. 12, 13 und 14 zeigen verschiedene AnordnungenFigures 12, 13 and 14 show different arrangements
für den Überlastschutz.for overload protection.
Die erfindungsgemäße Wägezelle kann sowohl bei Druckbelastung als auch bei Zugbelastung benutzt werden. Fig. 1 zeigt sehr übertrieben, wie die unbelastete Wägezelle links durch Druck-The load cell according to the invention can be used both under pressure as well as with tensile load. Fig. 1 shows very exaggerated how the unloaded load cell on the left by pressure
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und Zugbelastung verformt wird. Zum Überlastschutz bei Druckbelastung ist die Wägezelle in ihrer Mitte mit parallelen, senkrecht zur Belastungsrichtung stehenden ebenen Flächen p- 1 ausgebildet, die sich im Falle der Überlast gegenseitig berühren um zu verhindern, daß dünne Seiten 2 weiter gebogen werden oder brechen. Die Überlastgrenze kann und muß natürlich so eingestellt werden, daß keine bleibende Verformung in den dünnen Seiten 2 vorkommt. Für die Zugiq belastung kann dieser einzelne Überlastschutz nicht verwendet werden und die Überlastung muß durch andere Einrichtungen verhindert werden.and tensile load is deformed. For overload protection at Pressure load is the center of the load cell with parallel, flat surfaces perpendicular to the direction of the load p- 1 formed, which mutually in the event of overload touch to prevent thin sides 2 from bending or breaking. The overload limit can and must of course be set so that no permanent deformation occurs in the thin sides 2. For the Zugiq load, this single overload protection cannot be used and the overload must be caused by other devices be prevented.
Die erfindungsgemäße Konstruktion eines Wägekörpers oder Zelle wird weiter in Figur 2 dargestellt. Außer den schon erwähnten zentralen Flächen 1 und den dünnen Seiten 2 des schiefen Parallelogramms, gibt es noch dicke, praktisch unverformbare Seiten 3 des Parallelogramms. Zwischen den Flächen 1 kann ein Distanzstück 4 als Überlastschutz verwendet werden. An beiden Enden der Wägezelle (d.h. oben und unten) sind Flächen 5 senkrecht zur Belastungsrichtung und dadurch parallel zu den Flächen 1 ausgebildet, die in der Mitte mit einem Gewinde versehene Befestigungslöcher haben, die in Richtung der Belastungslinie angeordnet sind. Wie schon erwähnt, bestehen die Zellen aus rechtwinklig abgeschnittenen Stücken eines gezogenen profilierten Metallstabs geeigneter Dicke, die vom gewünschten Meßbereich abhängt. Die Dicke der Zelle kann auch durch Abschneiden entlang gestrichelter Linien 7 nach Figur 2 verändert werden. Widerstandsdehnungsmesser 8 können günstig an den Stellen, die in Figur 2 gezeigt werden, angebracht werden; aber sie können auch irgendwo auf der dünnen Seite oder an beiden Seiten angebracht werden.The inventive construction of a weighing body or The cell is further shown in FIG. Except for the already mentioned central surfaces 1 and the thin sides 2 of the inclined parallelogram, there are still thick, practically non-deformable sides 3 of the parallelogram. Between A spacer 4 can be used as overload protection for surfaces 1 will. At both ends of the load cell (i.e. top and bottom) there are surfaces 5 perpendicular to the direction of the load and thereby formed parallel to the surfaces 1 having in the center threaded mounting holes which are arranged in the direction of the load line are. As already mentioned, the cells consist of rectangular cut pieces of a drawn profiled Metal rod of suitable thickness, which depends on the desired measuring range. The thickness of the cell can also be increased by cutting it off can be changed along dashed lines 7 according to FIG. Resistance strain gauges 8 can be inexpensive at the locations shown in Figure 2; but they can also be anywhere on the thin side or attached to both sides.
Figur 3 zeigt schematisch eine Zelle mit in zentralen Flächen 1 ohne Distanzstück 4. Figur 4 zeigt eine Zelle ohneFigure 3 shows schematically a cell with in central areas 1 without spacer 4. Figure 4 shows a cell without
•■ft · ft *<• ■ ft · ft * <
id ο βid ο β
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die zentrale Fläche 1, die für Druckbelastung nicht verwendet werden kann. Figur 5 zeigt eine Zelle, bei der die dicken Seiten des schiefen Parallelogramms gekrümmt sind und diethe central area 1, which is not used for pressure loading can be. Figure 5 shows a cell in which the thick sides of the oblique parallelogram are curved and the
mit den Flächen 1 für ein Distanzstück 4 ausgebildet ist. 5is designed with the surfaces 1 for a spacer 4. 5
Figur 6 zeigt den oberen Teil einer Zelle, deren dünne Seite keine Verengungen hat. In Figur 7 hat die dünne Seite eine und in Figur 8 hat sie zwei Verengungen. Diese Verengungen werden meistens bei geringerer Belastung gebraucht, wenn _ eine größere Empfindlichkeit des Wägekörpers benötigt wird. Figur 9 zeigt eine Zelle, bei der die dünnen Seiten im 90° Winkel izur Belastungslinie stehen. In Figur 10 Beträgt der entsprechende Winkel 120° und in Figur 11 60°. Die beiden letzten Fälle sollten jedoch vermieden werden, weil dieFigure 6 shows the upper part of a cell, the thin side of which has no constrictions. In Figure 7, the thin side has one and in Figure 8 it has two constrictions. These constrictions are mostly used when the load is less, when _ a greater sensitivity of the weighing body is required. Figure 9 shows a cell in which the thin sides at 90 ° Stand at an angle to the load line. In Figure 10, the corresponding angle 120 ° and in Figure 11 60 °. However, the last two cases should be avoided because the
,c Ungenauigkeit der Zelle umso mehr zunimmt, je größer die Abweichung von 90° ist. Figur 12 zeigt, wie das Distanzstück 4 des Überlastschutzes vielleicht vorzugsweise in einer Zelle gemäß Figur 3 angeordnet werden kann. Es kann am unteren Ende angeklebt werden und bei Bedarf ausgewechseit werden. Im Fall gemäß Figur 13 ist kein Distanzstück 4 erforderlich, da die mittleren Flächen 1 der Zelle schon so nahe beieinander sind, daß sie schon als Überlastschutz funktionieren. Figur 14 zeigt, wie das Distanzstück 4 in einer Zelle gemäß Figur 5 angeordnet werden kann., c inaccuracy of the cell, the greater the greater the Deviation of 90 °. Figure 12 shows how the spacer 4 of the overload protection maybe preferably in a cell according to Figure 3 can be arranged. It can be glued to the lower end and replaced if necessary will. In the case according to FIG. 13, no spacer 4 is required, since the middle surfaces 1 of the cell already do are so close together that they are already used as overload protection function. FIG. 14 shows how the spacer 4 can be arranged in a cell according to FIG.
Wenn die Zelle belastet wird, kommen exakt die gleichen Verformuhgen in beiden dünnen Seiten 2 vor. Während die beiden Enden der dünnen Seiten 2 mit den dicken Seiten fest: verbunden sind (siehe Figur 1), werden die dünnen Seiten 2 der Zelle unter Last in S-Forrn gebogen, wie es in Figur 1 gezeigt ist, wo die Verformungen einfach zu messen sind. Die Figuren 1, 2, 6, 7 und 8 geben Beispiele zur ν Anordnung der Widerstandsdehnungsmesser 8 an.When the cell is loaded, exactly the same deformations occur in both thin sides 2. While the Both ends of the thin sides 2 with the thick sides firmly: are connected (see Figure 1), the thin sides 2 of the cell bent under load in S-shape, as shown in Figure 1, where the deformations can easily be measured. Figures 1, 2, 6, 7 and 8 give examples of the ν arrangement the resistance strain gauge 8 on.
Verglichen mit der vorhergehenden Lösung bietet die Erfin-Compared to the previous solution, the invention offers
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dung die folgenden Vorteile:the following advantages:
- Die schräge Parallelogrammform, bei der die dünnen Seiten- The oblique parallelogram shape with the thin sides
2 im rechten Winkel zur Belastungslinie angeordnet sind, b2 are arranged at right angles to the load line, b
liefert sehr genaue Werte.provides very precise values.
- Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Zelle ist es einfach, einen Überlastschutz anzuordnen.- In the case of the cell designed according to the invention, it is easy to to arrange an overload protection.
- Die Herstellung der Zelle ist durch in passende Stücke- The manufacture of the cell is through into fitting pieces
Schneiden eines qezoqenen profilierten Metallstabs beson-10 ders wirtschaftlich.Cutting a qezoqenen profiled metal rod particularly economical.
Eine kraftmessende Wägezelle für elektronische Waagen und dergleichen basiert auf der Messung der Dehnung und der Zusammendrückung in der Oberflächenschicht eines belasteten Meßkörpers auf eine Art, wie sie von der Anwendung der Widerstandsdehnungsmeßtechnik bekannt ist, bei der der Widerstand des Dehnungsmessers (8) mittels einer Widerstandsmeßbrücke gemessen wird. In der erfindunqsgemäßen Ausführung umfaßtA force-measuring load cell for electronic scales and the like is based on the measurement of elongation and the Compression in the surface layer of a loaded measuring body in a way that is caused by the application of resistance strain measurement is known, in which the resistance of the strain gauge (8) by means of a resistance bridge is measured. Included in the embodiment according to the invention
der Meßkörper einen diagonal belasteten, im wesentlichen schiefen 20the measuring body has a diagonally loaded, essentially oblique 20
parallelogrammförmigen Körper mit zwei gegenüberliegenden, dicken und verhältnismäßig steifen Stellen (3) ,wohingegen die andere'n Seiten sogenannte MeGssiten (2) dünn und senkrecht oder fast senkrecht zur Belastungslinie sind. Außerdem kann derparallelogram-shaped body with two opposite, thick and relatively stiff places (3), whereas the other side so-called MeGssiten (2) thin and vertical or are almost perpendicular to the load line. In addition, the
Meßkörper bei Bedarf so gestaltet sein, daß er einen Über-25 Measuring body be designed if necessary so that it has an over-25
lastschutz (1) hat oder mit einem solchen (4) ausgestattet" werden kann.load protection (1) or be equipped with one (4) can.
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Claims (1)
256. A method for producing a load cell according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring body is designed so that it can be made from a drawn, profiled metal rod simply by cutting off pieces that match the desired measuring range.
25th
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