DE3602073A1

DE3602073A1 - Force measuring device

Info

Publication number: DE3602073A1
Application number: DE19863602073
Authority: DE
Inventors: Hans W Haefner
Original assignee: Pfister GmbH
Current assignee: Pfister GmbH
Priority date: 1986-01-24
Filing date: 1986-01-24
Publication date: 1987-07-30
Also published as: JPS62179625A

Abstract

Device for measuring a force exerted essentially perpendicularly on a force-introducing plate, having a lower part which exhibits an inclined surface, an intermediate member which is arranged between a cover plate and the lower part, has an inclined underside and is connected in the direction of its longitudinal axis to a force measuring device which is arranged fixed in relation to the lower part. Intermediate layers which have an elastic action are arranged between the cover plate, the wedge and the inclined surface of the lower part. The inclined surface of the lower part and the inclined underside of the intermediate member are provided with mutually complementary ribs which are lined up in a row with a saw-toothed cross-section and are parallel to a side of the rectangularly designed force measuring device. At least on the sides parallel to the ribs, the lower part is provided in each case with an upwardly projecting rim. Accommodated in at least one of the rims is at least one force measuring element which is acted upon by the intermediate member when the device is subjected to a force. Only one inclined surface of each sawtooth-shaped rib respectively having the same inclination is provided with a relatively thin coating of elastomeric material.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftmeßeinrichtung gemäß dem Ober begriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a force measuring device according to the Ober Concept of claim 1.

Die DE OS 32 12 099 offenbart in einer Ausführungsform eine der artige Kraftmeßeinrichtung im Prinzip. Auf einem horizontalen Fundament ist ein keilförmiges Unterteil befestigt, dessen Schrägfläche einer dazu parallelen Schrägfläche an der Unter seite eines Keils gegenüberliegt, dessen horizontale obere Fläche parallel zu einer darüber angeordneten Krafteinleitungs platte verläuft. Zwischen dem Unterteil, dem Keil und der Kraft einleitungsplatte ist je eine elastische Zwischenlage angeordnet, die eine Dicke in der Größenordnung der mittleren Dicke des Keils besitzt. Der Keil steht in Richtung seiner Längsachse mit einer Kraftmeßvorrichtung in Verbindung, die am Fundament verankert ist. Die Zwischenlage besteht dabei aus einer abwechselnd lagenweisen Schichtung von elastomerem Material und Metall-Lamellen. Mit dieser bekannten Einrichtung ergeben sich zwar gegenüber Waagen mit mechanischem Übertragungsgestänge Vorteile bezüglich des Aufbaus, der Bauhöhe und der Kosten. Dennoch wäre eine weitere Verbesserung hinsichtlich dieser Gesichtspunkte wünschenswert. Die Einrichtung ist ferner nicht geeignet eventuell auftretende horizontale Kraftkomponenten ohne Beeinflussung des Meßergebnisses abzuleiten. Die große Dicke der Zwischenlagen macht besondere Maßnahmen erforderlich, die ein seitliches Herausquellen des elastischen Materials verhindern. Bei einer weiteren in dieser Druckschrift beschriebenen Ausführungsform sind auf dem horizon talen Fundament in bestimmtem Abstand und parallel zueinander eine Anzahl von Keilen aufgesetzt, denen eine entsprechende An zahl von Keilen gegenüberliegen, die auf der Unterseite einer Krafteinleitungsplatte befestigt sind. In den verhältnismäßig großen Zwischenräumen, zwischen den sich gegenüberliegenden Keilen sind jeweils Federn eingefügt, die bei Anwendung einer Kraft auf die Krafteinleitungsplatte nachgeben. Ein Kraftmeßelement ist einerseits mit der in horizontaler Richtung beweglichen Kraft einleitungsplatte und andererseits mit einem vom Fundament nach oben ragenden Ansatz verbunden, so daß auf das Kraftmeßelement eine horizontale Kraftkomponente einwirkt, die sich auf Grund der Kräftezerlegung durch die Keile ergibt. Auch diese Kraftmeßein richtung ist empfindlich gegenüber eventuell auftretenden hori zontalen Kraftkomponenten. Die zwischen die Keile eingefügten Federn sind kostenaufwendig und der Zusammenbau ist umständlich.In one embodiment, DE OS 32 12 099 discloses one of the like force measuring device in principle. On a horizontal A wedge-shaped lower part is attached to the foundation Sloping surface of a parallel sloping surface on the lower opposite side of a wedge, its horizontal top Surface parallel to an applied force transmission plate runs. Between the lower part, the wedge and the force inlet plate, an elastic intermediate layer is arranged, which is a thickness on the order of the average thickness of the wedge owns. The wedge is in the direction of its longitudinal axis with a Force measuring device in connection, which is anchored to the foundation. The intermediate layer consists of alternating layers Layering of elastomeric material and metal slats. With this known device arises compared to scales with mechanical transmission linkage advantages regarding Construction, the height and the cost. Yet another would be Improvement in these aspects is desirable. The facility is also not suitable for any occurring horizontal force components without influencing the measurement result to derive. The large thickness of the intermediate layers makes them special Measures are required to prevent the prevent elastic material. Another in this one Embodiment described are on the horizon tale foundation at a certain distance and parallel to each other put on a number of wedges to which a corresponding type number of wedges facing each other on the underside of a Force transmission plate are attached. In the proportionate large spaces between the opposing wedges springs are inserted, which are applied when a force is applied give way to the force transmission plate. A force measuring element is on the one hand with the force moving in the horizontal direction inlet plate and on the other hand with one from the foundation connected projecting approach, so that on the force measuring element a horizontal force component acts, which due to the Decomposition of forces by the wedges. This force measurement too direction is sensitive to hori that may occur zontal power components. Those inserted between the wedges Springs are expensive and assembly is cumbersome.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Kraftmeßeinrich tung der gattungsgemäßen Art bezüglich der Bauhöhe, des Gewichts, der Herstellung und der Querlastempfindlichkeit wesentlich zu verbessern. The invention has for its object a Kraftmeßeinrich tion of the generic type in terms of height, weight, the manufacture and the cross-load sensitivity significantly improve.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Kraft meßeinrichtung mit den Merkmalen des Kennzeichens des Patentan spruchs 1.According to the invention, this object is achieved by a force measuring device with the features of the characterizing part of the patent saying 1.

Bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftmeßein richtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Preferred developments of the force measurement according to the invention direction are marked in the subclaims.

Durch die Aneinanderreihung einer Vielzahl kleiner Teilelemente läßt sich eine flächenwirksame Kräftezerlegung unter Nutzung der Steifigkeit des Fundaments der Fahrbahn, Bühne oder der gleichen bei äußerst niedriger Bauhöhe realisieren. Die zumin dest in horizontaler Richtung fixierte Lage der Krafteinleitungs platte bezüglich des Fundaments gewährleistet eine absolute Ab leitung von eventuell auftretenden horizontalen Kraftkomponenten, so daß diese das Meßergebnis nicht verfälschen können. Die elastomeren Zwischenschichten sind verhältnismäßig dünn, so daß die Bauhöhe weiter reduziert wird und ein Herausquellen des elastomeren Materials vermieden wird. Das Zwischenglied kann als Strangprofilelement hergestellt werden mit sehr engen Toleranzen, was zu einer hohen Meßgenauigkeit führt. Die Herstellungskosten sind dabei äußerst gering. Trotz eines erheblich verminderten Gewichts können sehr hohe Lasten bis zu beispielsweise 10 000 kN mit guter Genauigkeit gemessen werden. Andererseits lassen sich auch Kraftmeßeinrichtungen für beispielsweise 1 kN nach dem erfindungsgemäßen Prinzip herstellen.By lining up a large number of small sub-elements an area-effective force decomposition can be used the rigidity of the foundation of the carriageway, platform or the realize the same with an extremely low overall height. The at least least in the horizontal direction fixed position of the force application plate with respect to the foundation ensures an absolute ab management of any horizontal force components that may occur, so that they cannot falsify the measurement result. The elastomeric intermediate layers are relatively thin, so that the overall height is further reduced and the elastomeric material is avoided. The pontic can be as Extruded profile elements are manufactured with very tight tolerances, which leads to a high measuring accuracy. The manufacturing cost are extremely small. Despite a significantly reduced one Weight can be very high loads up to 10,000 kN, for example can be measured with good accuracy. On the other hand, also force measuring devices for example 1 kN after Manufacture principle according to the invention.

Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Kraftmeßein richtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigenFurther features and advantages of the force measurement according to the invention direction emerge from the following description of Exemplary embodiments with reference to the drawing. Show it

Fig. 1 eine Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Kraft meßeinrichtung in prinzipieller Darstellung mit einem Schnitt in senkrechter Ebene, Fig. 1 is a perspective view of a force measuring device according to the invention in a principle view with a section in a vertical plane,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt längs der Linie II-II in Fig. 3 einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftmeß einrichtung, FIG. 2. 3 means a vertical section along the line II-II in Fig an embodiment of force measuring according to the invention,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Kraftmeßeinrichtung nach Fig. 2, Fig. 3 is a plan view of the force-measuring device according to Fig. 2,

Fig. 4 einen Vertikalschnitt zur Erläuterung von Einzelheiten ähnlich demjenigen einer Ausführungsform einer erfindungsge mäßen Kraftmeßeinrichtung, FIG. 4 similarly shows a vertical section illustrating details of one embodiment, that of a erfindungsge MAESSEN force measuring device,

Fig. 5 einen Vertikalschnitt längs der Linie V-V der Fig. 6 durch eine weitere Ausführungsform der erfindungsge mäßen Kraftmeßeinrichtung und Fig. 5 is a vertical section along the line VV of FIG. 6 by a further embodiment of the inventive force measuring device and

Fig. 6 eine Draufsicht auf die Kraftmeßeinrichtung nach Fig. 5. Fig. 6 is a plan view of the force-measuring device according to Fig. 5.

Fig. 1 zeigt im Prinzip eine erfindungsgemäße Kraftmeßeinrichtung 10 mit einem sehr flachen schalenförmigen Unterteil 12, das be vorzugt aus Metall beispielsweise Stahl hergestellt ist. Das Unterteil 12 ist mit einer verhältnismäßig dünnen Platte 16 etwa aus Stahlblech abgedeckt. Im Inneren des Unterteils 12 be findet sich ein Zwischenglied 14, das ebenfalls bevorzugt aus Metall, etwa rostfreiem Stahl, besteht. Der Boden des Unterteils 12 ist an seiner Oberseite mit zueinander parallelen Rippen ver sehen, die sich vorzugsweise über die gesamte Breite des Inneren des Unterteils 12 erstrecken und im senkrechten Schnitt gesehen sägezahnförmig mit exakt gleicher Steigung der (flacheren) Schrägflächen ausgebildet sind. Fig. 1 shows in principle an inventive force measuring device 10 with a very flat bowl-shaped lower part 12 , which is preferably made of metal, for example steel. The lower part 12 is covered with a relatively thin plate 16, for example made of sheet steel. Inside the lower part 12 there is an intermediate member 14 , which is also preferably made of metal, such as stainless steel. The bottom of the lower part 12 is seen at its top with mutually parallel ribs, which preferably extend over the entire width of the interior of the lower part 12 and are sawtooth-shaped in vertical section with exactly the same slope of the (flatter) inclined surfaces.

Die Unterseite des Zwischengliedes 14 ist entsprechend komplemen tär zum Boden des Unterteils 12 geformt, das heißt, ebenfalls mit zueinander parallelen Rippen mit sägezahnförmigem Querschnitt versehen.The underside of the intermediate member 14 is shaped correspondingly complemen tary to the bottom of the lower part 12 , that is, also provided with mutually parallel ribs with a sawtooth-shaped cross section.

Zwischen der Unterseite der Abdeckplatte 16 und der Oberseite des Zwischengliedes 14 ist eine verhältnismäßig dünne Schicht aus elastomerem Material vorgesehen, das sich - abgesehen von einer geringen Randzone über die gesamte Fläche erstreckt und mit 18 bezeichnet ist. Schichten 20 aus ähnlichem oder gleichen elastomeren Material sind zwischen den flachen Schrägflächen des Unterteils 12 und des Zwischengliedes 14 angeordnet (vgl. auch Fig. 4). Die verhältnismäßig steilen (gegebenenfalls senk rechten) Anstiegskanten des Sägezahns sind nicht beschichtet, so daß sich an diesen Stellen ein freier Zwischenraum zwischen dem Zwischenglied und dem Unterteil ergibt.Between the underside of the cover plate 16 and the top of the intermediate member 14 , a relatively thin layer of elastomeric material is provided which, apart from a small edge zone, extends over the entire surface and is designated by 18 . Layers 20 of similar or the same elastomeric material are arranged between the flat inclined surfaces of the lower part 12 and the intermediate member 14 (cf. also FIG. 4). The relatively steep (possibly vertical right) rising edges of the sawtooth are not coated, so that there is a free space between the intermediate member and the lower part at these points.

Bei Krafteinleitung auf die Deckplatte 16 wird diese Kraft durch das Zwischenglied 14 zerlegt, wobei die Horizontalkomponente auf nicht gezeigte, etwa in Öffnungen 22, 24 eingesetze Kraft meßelemente wirkt.When force is applied to the cover plate 16 , this force is broken down by the intermediate member 14 , the horizontal component acting on force elements, not shown, used in openings 22 , 24, for example.

Die Fig. 2 und 3 zeigen schematisch ein erstes Ausführungs beispiel der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung in rechteckiger Ausführung. Hierbei erstrecken sich die sägezahnförmigen Rippen 32 in Richtung der Breite, so daß eine auf die Abdeckplatte 16 ausgeübte Kraft derart zerlegt wird, daß eine Horizontalkompo nente auf ein Kraftmeßelement 34 wirkt, das in der sehr nie drigen senkrechten Wandung 36 in Ausrichtung mit der Mitten längsachse II-II der Einrichtung untergebracht ist. Bei dieser Ausführungsform drückt das Zwischenglied 14 gegen das Kraft meßelement 34. Alternativ dazu könnte ein auf Zug beanspruch bares Kraftmeßelement in entsprechender Position, in der der Wandung 34 gegenüberliegenden Wand eingesetzt sein. Figs. 2 and 3 show schematically a first execution example of the measuring device according to the invention in a rectangular embodiment. Here, the sawtooth-shaped ribs 32 extend in the direction of the width, so that a force exerted on the cover plate 16 is disassembled such that a horizontal component acts on a force measuring element 34 , which in the vertical wall 36 , which is never very urgent, in alignment with the center longitudinal axis II-II of the facility is housed. In this embodiment, the intermediate member 14 presses against the force measuring element 34 . Alternatively, a force measuring element that can be subjected to tension could be inserted in a corresponding position in the wall opposite the wall 34 .

Bei Verwendung nur eines Kraftmeßelements wird das Zwischen glied 14 bevorzugt seitlich Parallel geführt über Schichten 38, die zwischen den seitlichen Stirnflächen des Zwischen gliedes 14 und den Innenflächen der Längswände des Unterteils 12 angeordnet sind.When using only one force measuring element, the intermediate member 14 is preferably guided laterally in parallel via layers 38 which are arranged between the lateral end faces of the intermediate member 14 and the inner surfaces of the longitudinal walls of the lower part 12 .

Es ist zu beachten, daß bevorzugt die Abdeckplatte 16 zumindest in Richtung der wenn auch nur minimalen Bewegung des Zwischen gliedes 14 am Unterteil 12 gesichert ist, so daß jegliche Horizontalkomponenten der auf die Abdeckplatte 16 ausgeübten Kraft direkt vom Unterteil 12 aufgenommen werden und das Meß ergebnis nicht verfälschen.It should be noted that preferably the cover plate 16 is secured at least in the direction of the, albeit minimal, movement of the intermediate member 14 on the lower part 12 , so that any horizontal components of the force exerted on the cover plate 16 are absorbed directly by the lower part 12 and the measurement result do not falsify.

Anstelle eines Kraftmeßelements 34 können symmetrisch zur Achse II-II auch mehrere Kraftmeßelemente in Wand 36 vorgesehen sein.Instead of a force measuring element 34 , several force measuring elements can also be provided in wall 36 symmetrically to axis II-II.

Eine derartige Anordnung empfiehlt sich besonders bei quadra tischer Ausführung der Kraftmeßeinrichtung oder dann wenn die Rippen in Richtung der Längserstreckung der Einrichtung ver laufen. Eine derartige Ausführungsform ist in den Fig. 5 und 6 gezeigt mit entsprechenden Rippen 42, Kraftmeßelementen 44 und seitlichen Führungsschichten 48 aus elastomerem Material. Bei Verwendung mehrerer Kraftmeßelemente 44 werden deren Aus gangssignale bekannterweise zur Bildung der Gesamtkraft zu sammengefaßt.Such an arrangement is particularly recommended when the force measuring device is designed in a square manner or when the ribs run in the direction of the longitudinal extent of the device. Such an embodiment is shown in FIGS . 5 and 6 with corresponding ribs 42 , force measuring elements 44 and lateral guide layers 48 made of elastomeric material. When using several force measuring elements 44 , their output signals are known to be summarized to form the total force.

Fig. 4 zeigt in vergrößerter Darstellung eine bevorzugte Anord nung eines Kraftmeßelements 54, das in der Wand des Unterteils 12 integriert ist. Hierzu ist in der Wand eine Öffnung 60 aus gebildet, in die ein Krafteinleitungsteil 56 mit einigem Spiel paßt. Am Boden der Öffnung 60 befindet sich die eigentliche Kraftmeßzelle 62, etwa ein piezo-elektrisches oder piezo-resi stives Element. Der Raum in der Öffnung 60 zwischen dem Kraft einleitungselement 56 und der Kraftmeßzelle 62 sowie der Öff nungswandung und dem Mantel des Krafteinleitungselements 56 ist mit elastomerem Material 58 gefüllt. Über eine mittels einer Abdeckplatte 64 abgeschlossene Öffnung 66 läßt sich die Kraft meßzelle 62 austauschbar in die Wand des Unterteils 12 ein setzen. Fig. 4 shows an enlarged view of a preferred arrangement of a force measuring element 54 , which is integrated in the wall of the lower part 12 . For this purpose, an opening 60 is formed in the wall, into which a force introduction part 56 fits with some play. At the bottom of the opening 60 is the actual load cell 62 , such as a piezo-electric or piezo-resistive element. The space in the opening 60 between the force introduction element 56 and the load cell 62 and the opening opening and the wall of the force introduction element 56 is filled with elastomeric material 58 . Via a cover plate 64 closed by an opening 66 , the force measuring cell 62 can be replaced interchangeably into the wall of the lower part 12 .

Fig. 4 veranschaulicht wiederum deutlich das Zwischenglied 14, das mit seiner Stirnseite 68 gegen das Krafteinleitungselement 56 drückt, die am Unterteil 12 gesicherte Abdeckplatte 16, über die die zu messende Kraft eingeleitet wird, den mit sägezahn förmigen Rippen versehenen Boden des Unterteils 12 und die ver hältnismäßig dünnen Schichten 18 bzw. 20 aus elastomerem Material. Insbesondere ist deutlich, daß zwischen den steilen Flanken der Sägezahnform ein gewisser Spielraum 70 vorhanden ist, der eine ungehinderte Bewegung des Zwischengliedes 14 in Fig. 4 nach rechts ermöglicht. Bevorzugt werden Kraftmeßelemente verwendet, die nur einen äußerst geringen Hub, etwa in der Größenordnung von Zehntel Millimetern aufweisen. Die Federkonstante des elasto meren Materials, die eine gewisse Temperaturabhängigkeit auf weist, geht dann praktisch nicht in die Messung ein. Fig. 4 again clearly shows the intermediate member 14 , which presses with its end face 68 against the force introduction element 56 , the cover plate 16 secured to the lower part 12 , via which the force to be measured is introduced, the bottom of the lower part 12 provided with sawtooth-shaped ribs and the ver relatively thin layers 18 and 20 of elastomeric material. In particular, it is clear that there is a certain clearance 70 between the steep flanks of the sawtooth shape, which allows unimpeded movement of the intermediate member 14 to the right in FIG. 4. Force measuring elements are preferably used which have only an extremely short stroke, approximately in the order of magnitude of tenths of a millimeter. The spring constant of the elasto meren material, which has a certain temperature dependence, is then practically not included in the measurement.

Da die elastomeren Schichten verhältnismäßig dünn, etwa in der Größenordnung von 0,2-3 mm sind, tragen sie in der Höhe praktisch nicht auf und es besteht nicht die Gefahr eines seitlichen Her ausquellens.Since the elastomer layers are relatively thin, for example in the Are of the order of 0.2-3 mm, they carry height practically not on and there is no risk of a lateral fro swell.

Als elastomeres Material für die Schichten 18, 20, 38 und 48 kommen Stoffe in Frage wie sie aus der DE OS 32 19 099 oder aus der DE OS 33 44 901 bekannt sind.As an elastomeric material for the layers 18 , 20 , 38 and 48 , substances come into question as are known from DE OS 32 19 099 or from DE OS 33 44 901.

Es sei darauf hingewiesen, daß als Kraftmeßelemente auch andere Kraftmeßelemente wie Dehnungsmeßstreifengeber oder dergleichen in Frage kommen. Auch kann die Kraftmeßzelle 62 bei Verwendung des elastomeren Materials 58 um 90° um eine waagerechte Achse verdreht, also etwa von der Unter- oder Oberseite des Unterteils 12 her zugänglich angeordnet sein, wobei eine Zu gänglichkeit von der Oberseite ein besonders einfaches Aus tauschen auch nach Einbau gestattet.It should be noted that other force measuring elements such as strain gauges or the like can also be used as force measuring elements. Also, the load cell 62 can be rotated by 90 ° about a horizontal axis when using the elastomeric material 58 , that is to say be arranged accessible from the bottom or top of the bottom part 12 , with accessibility from the top also being a particularly simple exchange Installation permitted.

Die erfindungsgemäße Kraftmeßeinrichtung kann für die ver schiedensten Zwecke eingesetzt werden, die von der Badezimmer waage bis zur Straßenfahrzeugwaage und Bunkerwaage reichen. Auf Grund des geringen Gewichts ist sie ohne weiteres trans portabel. Auf eine Steifigkeit des Unterteils wird verzichtet, da dieses auf ein planes Fundament, etwa eine Straße, Bühne oder dergleichen aufgelegt werden kann. Da die Abdeckplatte 16 mit dem Unterteil 12 verbunden ist, läßt sich die Kraftmeßein richtung hermetisch abkapseln und die flächigen Elemente 12, 14 und 16 besitzen eine äußerst geringe Dicke, so daß sich Bauhöhen in der Größenordnung von 5 bis 50 mm ergeben, die auch durch die äußerst dünnen Schichten 18 und 20 nicht erhöht werden.The force measuring device according to the invention can be used for the most diverse purposes, ranging from bathroom scales to road vehicle scales and bunker scales. Due to the low weight, it is easily portable. The lower part is not rigid because it can be placed on a flat foundation, such as a street, stage or the like. Since the cover plate 16 is connected to the lower part 12 , the Kraftmeßein direction can be hermetically encapsulated and the flat elements 12 , 14 and 16 have an extremely small thickness, so that heights of the order of 5 to 50 mm result, which also by the extremely thin layers 18 and 20 are not increased.

Eine weitere Vereinfachung kann sich dadurch ergeben, daß das Krafteinleitungselement 56 einstückig mit dem Zwischenglied 14 ausgebildet wird.A further simplification can result from the fact that the force introduction element 56 is formed in one piece with the intermediate member 14 .

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Kraftmeßeinrichtung ist wie folgt:The operation of the force measuring device according to the invention is as follows:

Bei Anlegen einer im wesentlichen senkrechten Kraft an die Ab deckplatte 16 werden eventuelle Horizontalkomponenten direkt auf das Unterteil 12 abgeleitet, während die zu messende Vertikal komponente ganz auf das Zwischenglied 14 übertragen wird, das auf Grund seiner Keilwirkung eine Kräftezerlegung vornimmt, dessen auf Grund der flachen Schrägflächen verhältnismäßig kleine Horizontalkomponente proportional zur gesamten Vertikal komponente ist. Die Horizontalkomponente wird dann von dem oder den Kraftmeßelement(en) festgestellt.When a substantially vertical force is applied to the cover plate 16 , any horizontal components are derived directly from the lower part 12 , while the vertical component to be measured is transferred entirely to the intermediate member 14 , which, due to its wedge effect, decomposes forces due to the flatness Sloping surfaces are relatively small horizontal component proportional to the total vertical component. The horizontal component is then determined by the force measuring element (s).

Als Material für die elastomeren Schichten 18 und 20 kommen Kunststoffe mit Shore-Härten in der Größenordnung 30 bis 70, vorzugsweise 40 bis 60 in Frage. Ein bevorzugtes Beispiel für einen elastomeren Stoff ist das Silikon RTV-ME 625 der Firma Wacker-Chemie AG, München, BRD. Neben Silikon-Kautschuk ist als elastomeres Material auch ein Natur-, Styrol-, Butadien-, Polysulfid-, Nitril-, Kautschuk-, ein Polyacrylat oder ein Polyurethan oder eine Mischung dieser Stoffe gegebenenfalls mit Silikon verwendbar. Ein weiteres Beispiel eines Silikon- Kautschuks ist das Material RTV-ME 622 der vorgenannten Firma. Plastics with Shore hardnesses of the order of 30 to 70, preferably 40 to 60, can be used as the material for the elastomer layers 18 and 20 . A preferred example of an elastomeric material is the silicone RTV-ME 625 from Wacker-Chemie AG, Munich, FRG. In addition to silicone rubber, a natural, styrene, butadiene, polysulfide, nitrile, rubber, a polyacrylate or a polyurethane or a mixture of these substances, if appropriate with silicone, can also be used as the elastomeric material. Another example of a silicone rubber is the material RTV-ME 622 from the aforementioned company.

Erfindungsgemäß haften die elastomeren Schichten 18 und 20 fest an den Flächen der Metallteile. Hierzu ist das elasto mere Material aufvulkanisiert. Für eine besonders feste Haf tung werden die mit dem elastomeren Material in Kontakt kommenden Metallflächen mit einer Grundierung behandelt, bei spielsweise mit der Grundierung G 790 der Firma Wacker-Chemie München, BRD.According to the invention, the elastomeric layers 18 and 20 adhere firmly to the surfaces of the metal parts. For this purpose, the elastomer material is vulcanized. For particularly firm adhesion, the metal surfaces coming into contact with the elastomeric material are treated with a primer, for example with the primer G 790 from Wacker-Chemie Munich, FRG.

Erfindungsgemäß können die Freiräume 70 auch mit einem ge schäumten Kunststoff ausgefüllt sein.According to the invention, the free spaces 70 can also be filled with a foamed plastic.

Die Genauigkeit der erfindungsgemäßen Kraftmeßeinrichtung kann dadurch verbessert werden, daß beim Aufbringen der Schichten 18, 20 etwaige Luftblasen aus den Schichten entfernt werden. Dies kann entweder durch Anwendung von Vakuum erfolgen oder dadurch, daß die Einrichtung mittels eines Karussells oder dergleichen in Rotation versetzt wird, wobei die Leisten in radialer Richtung ausgerichtet sind.The accuracy of the force measuring device according to the invention can be improved by removing any air bubbles from the layers when the layers 18, 20 are applied. This can be done either by using a vacuum or by rotating the device by means of a carousel or the like, the strips being aligned in the radial direction.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Kraftmeßeinrichtung kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß im Unterteil zuerst diejenigen Flächen, die nicht in Kontakt mit dem elastomeren Material kommen sollen, mit Schaumstreifen belegt oder be schäumt werden. Dann wird auf die freiliegenden Flächen das elastomere Material kurz nach Einleiten der Aushärtung auf gebracht und dann das Oberteil aufgesetzt. Nun wird die Ein richtung entweder in ein Vakuum gebracht oder in Rotation ver setzt, wodurch im elastomeren Material etwa vorhandene Luft blasen entfernt werden und sich homogene Schichten ergeben. Ein Rotationsverfahren zum Entfernen von Blasen aus derartigen elastomeren Schichten ist beschrieben in der EU-A 2-0145001. Obwohl bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel das Unterteil schalenförmig ausgebildet ist und in seiner Seitenwand die Kraftmeßelemente enthält, ist auch die umgekehrte Lösung denk bar, daß das Oberteil diese Schalenform besitzt.The production of the force measuring device according to the invention can be done for example by first in the lower part those areas that are not in contact with the elastomer Material should come, covered with foam strips or be be foamed. Then that is on the exposed surfaces elastomeric material shortly after curing begins brought and then put on the top. Now the one direction either brought into a vacuum or rotated sets, causing any air present in the elastomeric material bubbles are removed and homogeneous layers result. A rotary process for removing bubbles from such elastomeric layers are described in EU-A 2-0145001. Although in the preferred embodiment the base is bowl-shaped and in its side wall Contains force measuring elements, the reverse solution is also possible bar that the upper part has this shell shape.

Claims

1. Device for measuring a force exerted substantially perpendicularly on a force introduction plate, with a lower part having an inclined surface, an intermediate member arranged between the introduction plate and the lower part with an inclined underside, which in the direction of its longitudinal axis with a force measuring device arranged fixedly with respect to the lower part device is connected, wherein between the cover plate, the wedge and the inclined surface of the lower part elastically acting intermediate layers are arranged, characterized in that the inclined surface of the lower part ( 12 ) and the inclined underside of the intermediate member ( 14 ) with mutually complementary in Cross-section sawtooth-lined parallel ribs to one side of the rectangular Kraftmeßeinrich device are provided that the lower part ( 12 ) is provided at least on the parallel to the ribs ( 32 , 42 ) sides with an upstanding edge ( 36 , 46 ) that in at least one m of the edges at least one force measuring element ( 34 , 44 , 54 ) is accommodated, on which the intermediate member ( 14 ) acts when the device is subjected to force, an inclined surface of each sawtooth-shaped rib ( 32 , 42 ) having the same inclination in each case with a relatively thin layer ( 20 ) is made of elastomeric material.

2. Device according to claim 1, characterized in that the cover plate ( 16 ), compared to the overall height of the Einrich device, is made relatively thin.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the cover plate ( 16 ) is secured at least on the two to the ribs ( 32 , 42 ) parallel edges ( 46 ) against horizontal movement.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate layer ( 18 ) made of elastomeric material between the cover plate ( 16 ) and the intermediate member ( 14 ), compared to the overall height, is designed as a relatively moderately thin layer.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the one or more force measuring elements ( 34 , 44 , 54 ) respond to pressure and the inclined surfaces of the intermediate member ( 14 ) and the lower part (inserts the layers ( 20 ) made of elastomeric material) 12 ) are inclined downwards in the direction of the force measuring element (s) ( 34 , 44 , 54 ).

6. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the one or more force measuring elements speak to train and the inclined surfaces of the lower part ( 12 ) and the intermediate member ( 14 ) lying opposite one another with the interposition of the layers ( 20 ) made of elastomeric material, to the or the force measuring element (s) are inclined upwards.

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the ribs ( 32 ) extend transversely to the longitudinal direction of the rectangular force measuring device.

8. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the ribs ( 42 ) run parallel to the longitudinal direction of the rectangular force measuring device.

9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the lower part ( 12 ) is provided with a peripheral edge.

10. The device according to claim 9, characterized in that a layer ( 38 ) of elastomeric material is provided between the edge parts of the lower part ( 12 ) extending perpendicular to the ribs of the lower part ( 12 ) and the side surfaces of the intermediate member ( 14 ) at least over part of the surfaces.

11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the or the force measuring element (s) ( 34 , 44 , 54 ) is or are interchangeably installed in the lower part ( 12 ), in particular in the edge thereof.

12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the one or more force measuring element (s) ( 34 , 44 , 54 ) are incorporated in the lower part ( 12 ), in particular in the edge thereof.

13. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the or the force measuring element (s) ( 54 ) have a force introduction member ( 56 ) against which the intermediate member ( 14 ) presses and which is arranged in an intermediate space, elastomeric material ( 51 ) acts on a pressure sensor ( 62 ) which can be inserted into the lower part ( 12 ) from the outside.

14. The device according to claim 13, characterized in that the force introduction member ( 56 ) is inserted with play in an opening and the gap ( 60 ) formed with the wall opening is filled with elastomeric material.

15. The device according to claim 13 or 14, characterized in that the pressure sensor ( 62 ) with its central effective axis perpendicular to the central effective axis of the force introduction member ( 56 ) such the bottom or preferably top of the lower part ( 12 ) or the edge thereof that it can be used from the outside.

16. Device according to one of the preceding claims, there characterized in that the elastomeric material is silicone rubber, or a natural, styrene, butadiene, polysulfide, Nitrile rubber, a polyacrylate or a polyurethane or a mixture of these substances, if necessary with silicone is used.

17. Device according to one of the preceding claims, there characterized in that as force measuring elements with an almost pathless hub.

18. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the interior of the lower part ( 12 ) and the cover plate ( 16 ) are hermetically connected to one another.

19. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the elastomer layers ( 18 , 20 ) firmly adhere to the metal surfaces of the intermediate member and the lower part and the cover plate which are in contact therewith, in particular are vulcanized on.

20. Device according to claim 19, characterized in that with the elastomer layers ( 18 , 20 ) in contact be sensitive metal surfaces have been coated with an adhesive primer prior to vulcanization.

21. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the elastomer layers ( 18 , 20 ) are substantially bubble-free.

22. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the free spaces ( 70 ) formed by the non-abutting metal surfaces of the intermediate member and the lower part are filled with a foam.