DE3824636A1 - Force pick-up, especially for balances - Google Patents

Force pick-up, especially for balances

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Abstract

A force pick-up, especially for balances, comprises a bending body formed as a double-bending beam with strain gauges arranged thereon. Furthermore, the bending body has on its two opposing ends two end pieces connected to it permanently and axial aligned, which serve for the self-supporting clamping of the force pick-up or for the introduction of force into the bending body. The end pieces are in this case made of a material different from that of the bending body and are respectively connected to the latter in a positively locking manner. This in a positively locking manner connection between the bending body and the end pieces is achieved by means of axially aligned, cylindrical spigots which engage in corresponding holes.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftaufnehmer, insbesondere für Waagen mit einem als Doppelbiegebalken ausgebildeten Biegekörper, mit auf diesem angeordneten Dehnungsmeßstreifen und mit zwei an einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Biegekörpers in axialer Ausrichtung vorgesehenen Endstücken, die der freitragenden Aufspannung des Kraftaufnehmers bzw. der Krafteinleitung in den Biegekörper dienen, wobei die Entstücke aus anderem Werkstoff als der Biegekörper be­ stehen und jeweils formschlüssig mit letzterem verbunden sind.The invention relates to a force transducer, in particular for scales with a double bending beam Bending body, with strain gauges arranged on it and with two opposite sides of the Bending body provided in axial alignment end pieces, that of the self-supporting clamping of the force transducer or serve the introduction of force into the bending body, the Pieces made of a different material than the flexible body stand and each positively connected to the latter are.

Derartige Kraftaufnehmer, die insbesondere mit höherer Auflösung arbeiten sollen, sind aus der DE-PS 36 34 123 bekannt. Dabei sind die Endstücke mittels einander hinter­ greifender, quer zur Längsachse des Kraftaufnehmers und in einer Querschnittsebene verlaufender Anlageflächen mit dem eigentlichen Biegekörper verbunden. Zusätzlich wird der entstehende Formschluß noch durch eine Klebeverbindung ergänzt.Such force transducers, especially those with higher ones Resolution to work are from DE-PS 36 34 123 known. The end pieces are behind one another by means of gripping, transverse to the longitudinal axis of the force transducer and in a cross-sectional plane of contact surfaces with the actual bending body connected. In addition, the resulting positive connection still by an adhesive connection added.

Es hat sich gezeigt, daß lokale, mechanische Spannungen, die in der Nähe der Biegezonen des Biegekörpers auftreten, einen störenden Einfluß auf die Funktion des Kraftaufnehmers, insbesondere dessen Genauigkeit ausüben können. Da die be­ kannte Nutverbindung in der Praxis unter hoher Belastung keine vollflächige, sondern eine mehr oder weniger punk­ tuelle Verbindung darstellt, kann hierdurch das Auftreten lokaler Spannungen begünstigt werden. Abgesehen davon, be­ dingt die Herstellung einer Nutverbindung, insbesondere bei größeren Wägezellen und hochfesten Materialien einen erheblichen Aufwand bei der Bearbeitung.It has been shown that local mechanical stresses, that occur in the vicinity of the bending zones of the bending body, a disruptive influence on the function of the force transducer, in particular can exercise its accuracy. Since the be Known groove connection in practice under high loads not a full area, but a more or less punk  represents a real connection, the occurrence local tensions. Apart from that, be requires the creation of a groove connection, in particular one for larger load cells and high-strength materials considerable effort in processing.

Die erwähnten, lokalen Spannungen sind insbesondere dann störend, wenn sie sich im Laufe der Zeit verändern. Dies kann insbesondere bei Kraftaufnehmern für hohe Lasten vor­ kommen, bei denen die Endstücke mit dem Biegekörper ver­ klebt sind.The local tensions mentioned are especially then annoying if they change over time. This can be used especially for load cells for high loads come in which the end pieces ver with the bending body are stuck.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungs­ gemäßen Kraftaufnehmer, insbesondere einen Kraftaufnehmer höherer Auflösung so zu verbessern, daß sich die wägetech­ nischen Eigenschaften durch die Art der Verbindung zwischen dem Biegekörper und seinen Endstücken nicht verändern.The invention has for its object a genus appropriate force transducer, in particular a force transducer to improve higher resolution so that the weighing tech properties by the type of connection between do not change the flexible body and its end pieces.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die formschlüssige Verbindung zwischen dem Biegekörper und den Endstücken durch axial ausgerichtete, zylindrische Zapfen erfolgt, die in entsprechende Bohrungen eingreifen. Von Vorteil ist es dabei, die Zapfen am Biegekörper und die Bohrungen an den Endstücken vorzusehen und die Zapfen in die Bohrungen einzuschrumpfen.The object is achieved in that the positive connection between the flexible body and the End pieces through axially aligned, cylindrical pins takes place, which engage in corresponding holes. From The advantage here is the pin on the flexible body and the Provide holes in the end pieces and the pins in shrink the holes.

Die nachstehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungs­ form der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:The following description of a preferred embodiment form of the invention is used in connection with the attached Drawing of the further explanation. Show it:

Fig. 1 in schaubildlicher und auseinandergezogener Ansicht einen Biegekörper mit zwei End­ stücken und Fig. 1 pieces in a diagrammatic and exploded view a bending body with two ends and

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seiten­ ansicht des mit seinen Endstücken verbundenen Biegekörpers aus Fig. 1. Fig. 2 is a partially sectioned side view of the connected with its end pieces flexure body in FIG. 1.

Der auf der Zeichnung dargestellte Kraftaufnehmer 1, der für den Einbau in eine Waage bestimmt ist, umfaßt in an sich bekannter Weise drei wesentliche Bestandteile, nämlich einen als Doppelbiegebalken ausgebildeten Biegekörper 2 und zwei mit diesem stirnseitig verbundene Endstücke 3, 4. Das Endstück 3 dient der freitragenden Aufspannung des Kraft­ aufnehmers 1 auf einem Waagengestell 5, beispielsweise mittels Schrauben 6. In das am freien Ende des Kraftauf­ nehmers vorgesehene Endstück 4 wird die zu messende Kraft F eingeleitet.The force transducer 1 shown in the drawing, which is intended for installation in a balance, comprises, in a manner known per se, three essential components, namely a bending body 2 designed as a double bending beam and two end pieces 3 , 4 connected to the front side thereof. The end piece 3 is used for the self-supporting clamping of the force transducer 1 on a scale frame 5 , for example by means of screws 6 . In the end piece 4 provided at the free end of the force transducer, the force F to be measured is introduced.

An den Biegezonen des Biegekörpers 2 sind in üblicher Weise Dehnungsmeßstreifen 7 angeordnet, die in einer Brücken­ schaltung miteinander verbunden sind und ein zur Kraft F, beispielsweise dem Gewicht einer Ware, proportionales Meß­ signal liefern. Zwischen den beiden Endstücken 3, 4 ist der Biegekörper durch einen Faltenbalg 8 (Fig. 2) abgedeckt. Die Verbindung des Biegekörpers 2 mit den Endstücken 3, 4 erfolgt mit Hilfe zweier längsaxial vom Biegekörper ab­ stehender, kreiszylindrischer Zapfen 11, 12, die in ent­ sprechende Bohrungen 13 bzw. 14 der Endstücke 3,4 eingefügt werden. Die einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Biegekörpers 2 einerseits und der Endstücke 3 andererseits sind vorzugsweise weitgehend plan ausgebildet und gelangen dabei in gegenseitige Anlage.At the bending zones of the bending body 2 strain gauges 7 are arranged in a conventional manner, which are connected to each other in a bridge circuit and provide a measuring signal proportional to the force F , for example the weight of a product. Between the two end pieces 3 , 4 , the flexible body is covered by a bellows 8 ( FIG. 2). The connection of the flexure body 2 with the end pieces 3, 4 takes place by means of two longitudinally axially from the bending body from stationary, circular-cylindrical pin 11, 12, which are inserted into ent speaking bores 13 and 14 of the end pieces 3,4. The mutually opposite end faces of the bending body 2 on the one hand and the end pieces 3 on the other hand are preferably largely flat and thereby come into mutual contact.

Der Durchmesser der Zapfen 11, 12 wird geringfügig größer als der Durchmesser der Bohrungen 13, 14 gewählt. Das Über­ maß kann beispielsweise 0,01 bis 0,05 mm betragen. Die Zapfen 11, 12 werden thermisch in die zugeordneten Boh­ rungen 13, 14 eingeschrumpft. Hierzu werden entweder die Endstücke 3, 4 erhitzt, was den Bohrungsdurchmesser ver­ größert, oder es wird der Biegekörper 2 abgekühlt, was den Zapfendurchmesser verringert. Die so hergestellte Ver­ bindung ist derart formschlüssig und stabil, daß auch bei Kraftaufnehmern mit hoher Auflösung keine Verschlechterung der Meßeigenschaften durch Reibung oder ungleichmäßige Spannungsverteilung im Verbindungsbereich festgestellt wird.The diameter of the pin 11 , 12 is chosen slightly larger than the diameter of the bores 13 , 14 . The oversize can be, for example, 0.01 to 0.05 mm. The pins 11 , 12 are thermally shrunk into the associated drilling stanchions 13 , 14 . For this purpose, either the end pieces 3 , 4 are heated, which increases the bore diameter, or the flexible body 2 is cooled, which reduces the pin diameter. The connection thus produced is so form-fitting and stable that even with force transducers with high resolution, no deterioration in the measuring properties due to friction or uneven stress distribution in the connection area is found.

Mit besonderem Vorteil wird der Biegekörper 2 als Feinguß­ teil hergestellt, weil hierdurch an dem hochwertigen, den Biegekörper 2 bildenden Material gespart werden kann und auch kein nennenswerter Zerspanungsaufwand für die end­ gültige Formgebung mehr anfällt. Diese Gesichtspunkte spielen bei der Herstellung der Endstücke 3, 4, die aus geringwertigerem Material gefertigt werden können, keine im Vordergrund stehende Rolle.It is particularly advantageous for the flexible body 2 to be produced as an investment casting, because this saves on the high-quality material forming the flexible body 2 and also means that no significant machining effort is required for the final shaping. These aspects do not play a major role in the manufacture of the end pieces 3 , 4 , which can be made from lower quality material.

Bei der bevorzugten Ausführungsform eines Kraftaufnehmers werden die Zapfen 11, 12 am Biegekörper 2 und die Bohrungen 13, 14 an den Endstücken 3, 4 ausgebildet. Grundsätzlich ist jedoch auch eine umgekehrte Anordnung, also die Ausbildung der Zapfen an den Endstücken und der Bohrungen am Biegekörper möglich.In the preferred embodiment of a force transducer, the pins 11 , 12 are formed on the flexible body 2 and the bores 13 , 14 on the end pieces 3 , 4 . In principle, however, an inverted arrangement is also possible, that is, the formation of the pins on the end pieces and the bores on the flexible body.

Die Materialien für den Biegekörper 2 und die Endstücke 3, 4 werden in ihren Eigenschaften entsprechend ihrem Verwendungs­ zweck ausgewählt, beispielsweise im Hinblick auf gute Feder­ eigenschaften des Biegekörpers und gute Korrosionsfestigkeit der Endstücke.The materials for the flexible body 2 and the end pieces 3 , 4 are selected in their properties according to their intended use, for example with regard to good spring properties of the flexible body and good corrosion resistance of the end pieces.

Claims (6)

1. Kraftaufnehmer, insbesondere für Waagen mit einem als Doppelbiegebalken ausgebildeten Biegekörper, mit auf diesem angeordneten Dehnungsmeßstreifen und mit zwei an einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Biege­ körpers in axialer Ausrichtung vorgesehenen Endstücken, die der freitragenden Aufspannung des Kraftaufnehmers bzw. der Krafteinleitung in den Biegekörper dienen, wo­ bei die Endstücke aus anderem Werkstoff als der Biege­ körper bestehen und jeweils formschlüssig mit letzterem verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die formschlüssige Verbindung zwischen dem Biege­ körper (2) und den Endstücken (3, 4) durch axial aus­ gerichtete, zylindrische Zapfen (11, 12) erfolgt, die in entsprechende Bohrungen (13, 14) eingreifen.1. force transducers, in particular for scales with a bending body designed as a double bending beam, with strain gauges arranged on the latter and with two end pieces provided on opposite sides of the bending body in axial alignment, which serve for the self-supporting clamping of the force transducer or the introduction of force into the bending body, where the end pieces are made of a different material than the bending body and are each positively connected to the latter, characterized in that the positive connection between the bending body ( 2 ) and the end pieces ( 3 , 4 ) by axially directed cylindrical pins ( 11 , 12 ) which engage in corresponding bores ( 13 , 14 ). 2. Kraftaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfendurchmesser geringfügig größer als der Bohrungsdurchmesser ist.2. Force transducer according to claim 1, characterized in that the pin diameter is slightly larger than that Bore diameter is. 3. Kraftaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschied zwischen Zapfen- und Bohrungsdurch­ messer zwischen 0,01 und 0,05 mm liegt.3. Force transducer according to claim 1, characterized in that the difference between the pin and bore diameter knife is between 0.01 and 0.05 mm. 4. Kraftaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (11, 12) in die Bohrung (13, 14) einge­ schrumpft ist. 4. Force transducer according to claim 1, characterized in that the pin ( 11 , 12 ) in the bore ( 13 , 14 ) is shrunk. 5. Kraftaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegekörper (2) als Feingußteil hergestellt ist.5. Force transducer according to claim 1, characterized in that the flexible body ( 2 ) is made as an investment casting. 6. Kraftaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (11, 12) am Biegekörper (2) und die Boh­ rungen (13, 14) an den Endstücken (3, 4) ausgebildet sind.6. Force transducer according to claim 1, characterized in that the pins ( 11 , 12 ) on the flexible body ( 2 ) and the Boh stanchions ( 13 , 14 ) on the end pieces ( 3 , 4 ) are formed.
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