DE3912218A1 - Lastmessvorrichtung - Google Patents
LastmessvorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Lastmeßvorrichtung mit
einer Basisplatte, insbesondere auf eine Lastmeßvorrichtung
mit einer fest mit einem Lastträgerabschnitt verbundenen Ba
sisplatte, mit deren Hilfe die Größe einer Last, ausgedrückt
durch eine elektrische Größe, bestimmt werden kann.
Zur Erfüllung von Struktur- und Genauigkeitsanforderungen
sind verschiedene Ausgestaltungen eines Dehnungsmeßab
schnitts einer Kraftmeßvorrichtung vorgeschlagen worden und
in Benutzung, beispielsweise eine kleine oder dünne Lastmeß
vorrichtung.
Bei der üblichsten Art der zum Messen einer schweren Last
verwendeten Lastmeßvorrichtung ist ein Dehnungsmeßelement an
einem Scherungsbalken befestigt, der an beiden Enden fest
eingespannt ist da auf diese Weise eine Bewegung eines Last
aufbringungspunkts am wirksamsten verhindert wird.
In Fig. 6 der Zeichnung ist eine Draufsicht auf eine Lastmeß
vorrichtung dargestellt, während Fig. 7 einen Schnitt längs
der Linie X-X von Fig. 6 zeigt; diese Zeichnungsfiguren zei
gen die Konstruktion der Hauptabschnitte einer bekannten
Lastmeßvorrichtung mit einem an beiden Enden fest eingespann
ten Scherungsbalken.
Wie in diesen Zeichnungsfiguren dargestellt ist, enthält
eine Lastmeßvorrichtung 1 einen zylindrischen Außengehäuse
abschnitt 2 zum Tragen einer Last, einen Lastsitz 3, der zur
Aufnahme einer zu messenden Last in der Mitte des Außenge
häuseabschnitts 2 angeordnet ist, einen Lastübertragungsab
schnitt 4, der koaxial zum Lastsitz 3 angeordnet und ein
stückig mit diesem ausgebildet ist, damit eine von dem Last
sitz 3 aufgenommene Last zu einem später zu beschreibenden
Dehnungsmeßabschnitt übertragen wird, vier kreuzförmige
Scherungsbalken 5, 6, 7 und 8, die mit dem Außenumfang des
Lastübertragungsabschnitts 4 und mit dem Innenumfang des
äußeren Gehäuseabschnitts 2 verbunden sind. Die Mittelab
schnitte der Scherungsbalken 5 bis 8 dienen als Dehnungsmeß
abschnitte 5 a, 6 a, 7 a bzw. 8 a, und an jedem der Dehnungsmeß
abschnitte 5 a bis 8 a ist ein Dehnungsmeßelement SG Parallel
zur jeweiligen Lastachse zum Erfassen einer Scherungsbean
spruchung angebracht. Die jeweiligen Dehnungsmeßelemente SG
sind so befestigt, daß ihre Lasterfassungsachsen in Winkeln
von 45° bzw. 135° zu den Lastachsen verlaufen.
Die Arbeitsweise der bekannten Kraftmeßvorrichtung 1 läßt
sich wie folgt beschreiben: Wenn eine zu messende Last W auf
den Lastsitz 3 zur Einwirkung gebracht wird, wird die Last W
auf die inneren Enden der Scherungsbalken 5 bis 8 über den
Lastübertragungsabschnitt 4 übertragen, der eine größere
Steifigkeit hat. Die Reaktionskraft, die hinsichtlich der
Größe mit der Last W übereinstimmt, hinsichtlich der Rich
tung zur Last W jedoch entgegengesetzt verläuft, wird zu den
äußeren Enden der Scherungsbalken 5 bis 8 durch den Außen
gehäuseabschnitt 2 übertragen. Demgemäß wirkt auf die Sche
rungsbalken 5 bis 8 eine Scherungskraft ein, die zur Erzeu
gung einer Scherungsbeanspruchung an den Dehnungsmeßabschnit
ten 5 a bis 8 a führt. Die auf diese Weise erzeugte Scherungs
beanspruchung wird in eine elektrische Größe (eine Änderung
eines elektrischen Widerstandes) umgesetzt und von den Deh
nungsmeßelementen SG an den Dehnungsmeßabschnitten 5 a bis 8 a
erfaßt.
Die bekannte Kraftmeßvorrichtung 1 hat folgende Nachteile:
Es ist oft unmöglich, die erforderliche Steifigkeit des
äußeren Gehäuseabschnitts 2 aufrechtzuerhalten, so daß der
äußere Gehäuseabschnitt 2 manchmal verformt wird, wodurch
ein Moment erzeugt wird, das ein Verwerfen der Dehnungsmeß
abschnitte 5 a bis 8 a hervorruft, auch wenn die Last W in
der Richtung der Lastachsen zur Einwirkung gebracht wird.
Die auf das beschriebene Biegemoment zurückzuführenden Feh
ler gehen in das Lasterfassungs-Ausgangssignal ein oder wer
den zu diesem Signal hinzuaddiert.
Die oben beschriebene Lastmeßvorrichtung 1 erlaubt einer
normalen Deformation, wie sie in Fig. 8 dargestellt ist, die
Erzeugung einer Scherungsbeanspruchung (eines Biegemoments)
der Dehnungsmeßabschnitte 5 a bis 8 a, so daß ein der Sche
rungsbeanspruchung äquivalentes Dehnungsausgangssignal unter
Verwendung der oben erwähnten Dehnungsmeßstreifen erhalten
werden kann, wenn der äußere Gehäuseabschnitt 2 fest an
einem massiven Körper angebracht ist und sich dadurch nicht
bewegen kann.
Wenn es unmöglich ist, eine zufriedenstellende Steifigkeit
des äußeren Gehäuseabschnitts 2 aufgrund von Beschränkungen
seiner äußeren Gestalt aufrechtzuerhalten, entsteht beim
Aufbringen einer Last W im Uhrzeigersinn ein Biegemoment M
auf seiten des Lastübertragungsabschnitts 4 des Dehnungsmeß
abschnitts 6 a, wie Fig. 9 zeigt, wodurch am Dehnungsmeßab
schnitt 6 a sowohl eine Biegebeanspruchung als auch eine
Scherungsbeanspruchung gemessen wird, wenn auf den äußeren
Gehäuseabschnitt 2 des Dehnungsmeßabschnitts 6 a ein entge
gengesetzt dem Uhrzeigersinn verlaufendes Biegemoment M′ ein
wirkt. Da die auf die Biegemomente M und M′ zurückzuführende
Beanspruchung durch eine Reibung zwischen einer Außenfläche
des gemessenen Objekts und der zugewandten Fläche des äuße
ren Gehäuseabschnitts 2 beeinflußt wird, ist die auf diese
Weise erzeugte Dehnungsbeanspruchung der aufgebrachten Last
nicht proportional, so daß ein genaues elektrisches Meßer
gebnis der Last mittels einer Wheatstone-Brücke nicht erhal
ten werden kann und resultierende Fehler zum Lasterfassungs-
Ausgangssignal hinzuaddiert werden.
Beim Versuch, die Steifigkeit des äußeren Gehäuseabschnitts 2
zu vergrößern, damit der oben erwähnte erste Nachteil besei
tigt wird, muß die Wandstärke des äußeren Gehäuseabschnitts
2 in der Lastachsrichtung oder der radialen Richtung vergrö
ßert werden, jedoch muß dann, wenn ein genaueres Lasterfas
sungs-Ausgangssignal benötigt wird, die Wandstärke des äuße
ren Gehäuseabschnitts 2 stark vergrößert werden, was wegen
der daraus resultierenden Einschränkung der zu messenden Ob
jekte ein in der Praxis einsetzbarer Weg zur Lösung der obi
gen Probleme ist.
Die Erfindung wurde unter Berücksichtigung der obigen Um
stände gemacht, und es ist daher ein Hauptziel der Erfin
dung, eine einfach konstruierte, leichte und kleine Lastmeß
vorrichtung zu schaffen, bei der eine Deformation des Last
trägerabschnitts auch dann verhindert werden kann, wenn die
Aufrechterhaltung einer erforderlichen Steifigkeit des Last
trägerabschnitts unmöglich ist, so daß das Einführen von
Meßfehlern, die auf Biegemomente aufgrund einer solchen De
formation im erfaßten Ausgangssignal verursacht werden, ver
hindert werden; ferner soll das Einführen von Meßfehlern
verhindert werden, die von einer Deformation oder Neigung
eines zu messenden Objekts im erfaßten Ausgangssignal verur
sacht werden, damit eine genaue Messung erhalten wird.
Zur Erreichung dieses Ziels ist die erfindungsgemäße Kraft
meßvorrichtung, die geeignet ist, eine Last mit Hilfe eines
Dehnungsmeßelements zu erfassen und die Größe der Last in
eine elektrische Größe umzuwandeln dadurch gekennzeichnet,
daß durch einen steifen Lasteinführungsabschnitt mit zylin
drischer Form ein Lastmeßabschnitt gebildet wird, der eine
mit der Lastachse zusammenfallende axiale Mitte aufweist,
daß ein steifer Lastträgerabschnitt so gebildet ist, daß er
den Lasteinführungsabschnitt in einem gewissen Abstand um
gibt, daß von dem Lasteinführungsabschnitt ein Dehnungsmeß
abschnitt in radialer Richtung ausgeht, der ein einstückig
mit dem Lasteinführungsabschnitt verbundenes Innenende und
ein einstückig mit dem Lastträgerabschnitt verbundenes
Außenende aufweist und elastisch verformbar ist, wenn auf
dem Lasteinführungsabschnitt längs der Lastachse eine Last
einwirkt und der Lastträgerabschnitt unterstützt ist, daß
eine Basisplatte vorgesehen ist, die einen in ihrer Mitte
gebildeten Halsabschnitt aufweist, wobei die Mitte mit der
Lastachse zusammenfällt und zwei parallele, plattenförmige
steife Abschnitte so gebildet sind, daß sie den Hals klemmen
können, daß ein Teil des plattenförmigen steifen Abschnitts
der Basisplatte mit dem Lastträgerabschnitt in Kontakt ge
bracht ist und einstückig an diesem befestigt ist, und daß
an dem Dehnungsmeßabschnitt, der an dem Lastmeßabschnitt ge
bildet ist, Dehnungsmeßelemente angebracht sind, damit eine
auf dem Lasteinführungsabschnitt zur Einwirkung gebrachte
Last erfaßt und die Größe der gemessenen Last in eine elek
trische Größe umgesetzt wird.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielshalber
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt längs der Linie U-U von Fig. 2,
wobei die Konstruktion einer ersten Ausfüh
rungsform einer Lastmeßvorrichtung mit einer
Basisplatte nach der Erfindung dargestellt ist,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie Y-Y von Fig. 1,
Fig. 3 eine auf der rechten Seite zur Hälfte geschnit
tene Vorderansicht zur Veranschaulichung der
Konstruktion einer zweiten Ausführungsform
einer Lastmeßvorrichtung mit einer Basisplatte
nach der Erfindung,
Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie Z-Z von Fig. 3,
Fig. 5 einen Schnitt zur Veranschaulichung der Kon
struktion einer Abwandlung der in den Fig.
1 und 2 dargestellten Ausführungsform,
Fig. 6 eine Draufsicht auf die Konstruktion der be
kannten Lastmeßvorrichtung,
Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie X-X von Fig. 6
und
Fig. 8 und 9 vergrößerte Schnitte zur Erläuterung der Nach
teile der bekannten Kraftmeßvorrichtung.
Die in Fig. 1 im Schnitt längs der Linie U-U von Fig. 2 und
in Fig. 2 im Schnitt längs der Linie Y-Y von Fig. 1 dar
gestellte Lastmeßvorrichtung 9 weist einen zylindrisch ge
formten Körper auf, der einstückig mit den anschließend be
schriebenen Teilen verbunden ist. Mit 10 ist ein steifes
Lasteinführungsglied in Form eines massiven (nicht hohlen)
Zylinders bezeichnet, der so geformt ist, daß seine Mittel
achse mit der Lastachse zusammenfällt. Ein steifer Lastträ
gerabschnitt 11 in Form eines massiven Zylinders umgibt den
Lasteinführungsabschnitt 10 in einem bestimmten Abstand.
Ringförmige Nuten 12 und 13 mit bestimmter Tiefe sind zwi
schen dem Lasteinführungsabschnitt 10 und dem Lastträgerab
schnitt 11 so gebildet, daß von einer Endfläche unter recht
winkliger Überkreuzung der Lastachse zu den anderen Endflä
chen in der Mitte eine feste Dicke aufrechterhalten wird (in
Fig. 1 bezieht sich dies auf die obere bzw. die untere Flä
che). Ein relativ dünner Abschnitt zwischen den jeweiligen
Bodenflächen der ringförmigen Nuten 12 und 13 wird als Deh
nungsmeßabschnitt 14 bezeichnet. Die Unterflächen der Nuten
12 und 13 sind im wesentlichen V-förmig, wenn sie im Schnitt
betrachtet werden.
Der Dehnungsmeßabschnitt 14 erstreckt sich vom Lasteinfüh
rungsabschnitt 10 aus in radialer Richtung, und sein Innen
ende (der Innenumfang) ist einstückig mit dem Lasteinfüh
rungsabschnitt 10 verbunden, während sein Außenende (der
Außenumfang) einstückig mit dem Lastträgerabschnitt 11 ver
bunden ist.
In der Mitte des Dehnungsmeßabschnitts 14 sind in radialer
Richtung mittlere Löcher 15 mit kleinem Durchmesser ange
bracht, deren Mitten auf dem gleichen Radius und im gleichen
Winkelabstand voneinander liegen. An den Innenwänden jedes
zweiten Lochs 15 sind beispielsweise durch Kleben, Aufbrin
gen oder Aufsprühen durch das entsprechende Loch 15 hindurch
mehrere Dehnungsmeßelemente SG zum Erfassen von Scherungsbe
anspruchungen angebracht, deren Lasterfassungsachsen in Win
keln von 45° und 135° zur Lastachse ausgerichtet sind.
Der obere Teil des Lasteinführungsabschnitts 10 ist ein
stückig mit einem steifen Lastaufnahmesitz 16 verbunden, der
die Form eines massiven (nicht hohlen) Zylinders hat, dessen
Mitte mit der Lastachse zusammenfällt.
In dieser Ausführungsform sind der Lasteinführungsabschnitt
10, der Dehnungsmeßabschnitt 14 und der Lastträgerabschnitt
11 als einteilige Einheit ausgebildet, so daß diese Teile
anschließend in ihrer Gesamtheit als "Lastmeßabschnitt" be
zeichnet werden.
Der Lasteinführungsabschnitt 10 und der Lastaufnahmesitz 16
sind ebenfalls als einstückige Einheit ausgeführt, was be
deutet, daß auch der Lastaufnahmesitz 16 und der Lastmeßab
schnitt eine einstückige Einheit sind, so daß diese Abschnit
te anschließend in ihrer Gesamtheit als "Hauptkörper der
Lastmeßvorrichtung" bezeichnet werden.
Die ringförmigen Nuten 12 und 13 werden mit Hilfe einer Dreh
bank hergestellt.
Ein äußerer Zylinderabschnitt 17, der dünner als der Last
trägerabschnitt 11 ausgebildet ist, jedoch eine zufrieden
stellende Dicke und Steifigkeit hat, ist mit der oberen Fla
che des Lastaufnahmeabschnitts 11 in Kontakt gebracht; die
äußeren Umfangsflächen der einander berührenden Teile sind
bis zu einer erforderlichen Tiefe beispeilsweise durch Elek
tronenstrahlschweißen oder Laserstrahlschweißen miteinander
verschweißt. Ein innerer Zylinderabschnitt 18, der relativ
dick ist, ist der Außenumfangsfläche des Lastaufnahmesitzes
16 angepaßt, und die oberen Ränder der auf diese Weise zu
sammengefügten Teile sind in der gleichen Weise verschweißt,
wie oben angegeben ist. Zwischen dem inneren Zylinderab
schnitt 18 und dem äußeren Zylinderabschnitt 17 bilden zwei
dünne scheibenförmige Membranen 19 und 20 eine einstückige
Verbindung, wobei diese Membranen parallel zueinander ange
ordnet sind und mit den oberen und unteren Enden der Zylin
der verbunden sind. Das den äußeren Zylinderabschnitt 17,
den inneren Zylinderabschnitt 18 und die Membranen 19 und 20
aufweisende Bauteil wird anschließend als "Parallelogramm-
Membran" bezeichnet.
Eine Basisplatte 21, die eine Reaktion auf eine von einem zu
messenden Objekt aufgebrachte Last empfängt, steht in fester
Schweißverbindung mit der unteren Endfläche des oberen Last
trägerabschnitts 11, wobei zum Schweißen ein ähnliches Mit
tel angewendet wird, wie es oben erwähnt wurde, nämlich das
Elektronenstrahlschweißen und dergleichen. In der Basisplat
te 21 ist durch Anbringen einer Nut 22 mit einer gewissen
Tiefe in der Mitte des dicken zylindrischen Teils in Rich
tung zur axialen Mitte von der äußeren Umfangsfläche aus ein
Hals 23 gebildet. Als Ergebnis entstehen zwei plattenförmige
steife Abschnitte 24 und 25, die im wesentlichen parallel
zueinander verlaufen und die Fähigkeit haben, den Hals 23 zu
klemmen.
An der Unterseite der Teile sind nahe des Randes der plat
tenförmigen steifen Abschnitte 24 und 25 mehrere Gewindelö
cher 26 gebildet, in die (nicht dargestellte) Befestigungs
schraubbolzen geschraubt sind, damit der Hauptkörper der das
zu messende Objekt haltenden Lastmeßvorrichtung mittels der
Basisplatte 21 fixiert werden kann.
Die Arbeitsweise und die Wirkungen der obigen ersten Ausfüh
rungsform wird nun beschrieben.
Wenn eine Last eines zu messenden Objekts auf dem Lastauf
nahmesitz 16 des Hauptkörpers der Lastmeßvorrichtung aufge
bracht wird, wird die Last über den Lasteinführungsabschnitt
10 auf den Dehnungsmeßabschnitt 14 übertragen. Die Reaktion
auf die von der Basisplatte 21 von der anderen Fläche des
(nicht dargestellten) gemessenen Objekts empfangene Last
wird andererseits über die Basisplatte 21 und den Lastträ
gerabschnitt 11 auf den Dehnungsmeßabschnitt 14 übertragen,
so daß als Ergebnis im Dehnungsmeßabschnitt 14 eine Sche
rungsbeanspruchung hervorgerufen wird. Diese Scherungsbean
spruchung wird in eine elektrische Größe (eine Änderung
eines elektrischen Widerstandes) mit Hilfe des am Dehnungs
meßabschnitt 14 befestigten Dehnungsmeßelements SG umgesetzt.
Beispielsweise wird dieser umgesetzte Wert mittels einer
(nicht dargestellten) Wheatstone-Brückenschaltung erhalten,
die aus vier Dehnungsmeßelementen SG zusammengesetzt ist.
Wenn auf die Lastmeßvorrichtung 9 in dieser Ausführungsform
eine seitliche oder unsymmetrische Last einwirkt, werden der
Lastaufnahmesitz 16 und der Lasteinführungsabschnitt 10 zu
sammen relativ zur Lastachse gekippt, jedoch ist die Neigung
des Lastaufnahmesitzes 16 und des Lasteinführungsabschnitts
10 eingeschränkt, da die Membranen 19 und 20 einstückig mit
einander zwischen dem Außenumfang des Lastaufnahmesitzes 16
und dem äußeren Zylinderabschnitt 17 so angeformt sind, daß
sie axial in einem gewissen Abstand voneinander liegen und
somit eine Parallelogramm-Membran bilden. Als Ergebnis ist
die Auswirkung einer seitlichen oder unsymmetrischen Last
reduziert, und am Dehnungsmeßabschnitt 14 wird eine Sche
rungsbeanspruchung erzeugt, die einer in der Axialrichtung
aufgebrachten Last äquivalent ist.
Die parallelogrammartig angeordneten Membranen 19 und 20
können zwar eine seitliche oder unsymmetrische Last gemäß
den obigen Ausführungen einschränken, jedoch können sie ganz
weggelassen werden, wenn die Belastung symmetrisch ist. Die
se Elemente können jedoch die Dehnungsmeßelemente SG zusätz
lich zur Einschränkung der Belastung gegen Feuchtigkeit
schützen, so daß sie vorzugsweise verwendet werden.
Da das untere Ende des Lastträgerabschnitts 11 fest mit dem
plattenförmigen steifen Abschnitt 24 verbunden ist, ergeben
sich keine durch Erzeugung eines Biegemoments gemäß Fig. 8
verursachte nachteilige Auswirkungen auf das Ausgangsmeßsi
gnal, auch wenn eine schwere Last einwirkt. Der Dehnungsmeß
abschnitt 14 erzeugt daher eine Scherungsbeanspruchung ent
sprechend der zu messenden Last, und er kann die Scherungs
beanspruchung unter Verwendung der Dehnungsmeßelemente SG
genau erfassen.
Auch wenn die Berührungsfläche eines zu messenden Objekts,
das mit der Basisplatte 21, genauer mit der Unterfläche des
plattenförmigen steifen Abschnitts 25 in Kontakt gebracht
wird, weich oder uneben ist und dadurch eine unsymmetrische
Lastverteilung verursachen kann, ermöglicht es die oben be
schriebene Konstruktion, die Last auf den Hals 23 zu konzen
trieren und im wesentlichen unter Ausnutzung des plattenför
migen steifen Abschnitts 26 zu verteilen und so auf den
Lastträgerabschnitt 11 eine symmetrische Last zu übertragen,
wodurch die vom Kontakt zwischen dem zu messenden Objekt und
der Basisplatte 21 hervorgerufene Wirkung drastisch redu
ziert wird.
Auch wenn die Lastmeßvorrichtung 9 gemäß der bevorzugten
Ausführung unter ungünstigen Bedingungen angewendet wird,
beispielsweise bei einer hohen Temperatur oder bei hoher
Feuchtigkeit, wird das obere Ende des Lastmeßabschnitts von
der Parallelogramm-Membran abgeschlossen, und das untere
Ende des Lastmeßabschnitts wird durch die Basisplatte 21 ab
geschlossen, wodurch das Eindringen von Feuchtigkeit in die
inneren Teile durch Löcher 15 verhindert wird, in dem die
Dehnungsmeßelelemente befestigt sind, und ein Isolationsfeh
ler aufgrund einer Absorption von Feuchtigkeit oder aufgrund
von Oxidation wird wirksam eliminiert, so daß eine stabile
Genauigkeit über eine lange Zeitperiode erhalten wird.
Fig. 3 zeigt eine auf der rechten Seite geschnittene Vorder
ansicht der Konstruktion der erfindungsgemäßen Lastmeßvor
richtung, und Fig. 4 zeigt einen Schnitt längs der Linie Z-Z
von Fig. 3.
Die Grundkonstruktion der Lastmeßvorrichtung 27 nach der
zweiten Ausführungsform ist die gleiche wie bei der Lastmeß
vorrichtung 9 nach der ersten Ausführungsform. Die Lastmeß
vorrichtung 27 enthält einen Lasteinführungsabschnitt 28,
einen Lastträgerabschnitt 29, ringförmige Nuten 30 und 31,
einen Dehnungsmeßabschnitt 32, durchgehende Löcher 33 und
Dehnungsmeßelemente SG wie in der ersten Ausführungsform.
Der Unterschied zwischen der ersten Ausführungsform und der
zweiten Ausführungsform besteht darin, daß in der zweiten
Ausführungsform vier durchgehende Löcher 33 im Vergleich zu
den acht bei der ersten Ausführungsform vorhandenen Löchern
vorgesehen sind, und daß der Querschnitt der ringförmigen
Nuten 30 und 31 in der ersten Ausführungsform im wesentli
chen V-förmig ist, während in der zweiten Ausführungsform
die Unterflächen eben und nahezu U-förmig sind.
Außerdem ist die Lastmeßvorrichtung 27 nach der zweiten Aus
führungsform nicht mit den in der ersten Ausführungsform
vorgesehenen Parallelogramm-Membranen ausgestattet; dafür
ist als Kappe auf der ringförmigen Nut 30 der Lastmeßvorrich
tung 27 ein ringförmiger Deckel 34 angebracht; die Rückenhö
he des Lastaufnahmesitzes 35 ist erniedrigt.
Die Grundplatte 36 gemäß der zweiten Ausführungsform besteht
aus einem oberen plattenförmigen steifen Abschnitt 37 und
einem unteren plattenförmigen steifen Abschnitt 38. Der un
tere plattenförmige steife Abschnitt 38 ist größer und ragt
seitlich über die Lastmeßvorrichtung 27 hinaus, was ein Un
terschied zur ersten Ausführungsform ist; die durchgehenden
Löcher 39 zur Aufnahme von Schraubbolzen sind in dem ver
längerten Bereich gebildet.
Die Konstruktion der Lastmeßvorrichtung nach der zweiten
Ausführungsform ermöglicht es, alle Wirkungen der ersten
Ausführungsform zu erhalten, mit Ausnahme der Reduzierung
des Einflusses einer seitlichen oder unsymmetrischen Last.
Überdies ermöglicht es diese Konstruktion, die Schraubbolzen
zum Befestigen des zu messenden Objekts an der Basisplatte
36 wegen des erweiterten plattenförmigen steifen Abschnitts
38 leichter zu installieren.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausfüh
rungsbeispiele beschränkt; es können im Rahmen der Erfindung
zahlreiche Abwandlungen vorgenommen werden.
In der ersten Ausführungsform sind der Lastträgerabschnitt 11
und der äußere Zylinderabschnitt 17 der Lastmeßvorrichtung 9
getrennt hergestellt, wie oben beschrieben wurde; diese ge
trennte Konstruktion kann jedoch auch durch eine aus einem
einzigen Körper bestehende Konstruktion ersetzt werden. Auch
der Lastträgerabschnitt 11 und der plattenförmige steife Ab
schnitt 24 der Basisplatte 21 können als ein Körper herge
stellt werden. In diesem Fall können jedoch die Abstände
zwischen der ringförmigen Nut 13 und der unteren Fläche des
Lasteinführungsabschnitts 10 einerseits und des plattenför
migen steifen Abschnitts andererseits nicht maschinell mit
tels einer Drehbank hergestellt werden; die ringförmige Nut
und die Abstände müssen daher beispielsweise unter Anwendung
des Wachsausschmelzverfahrens oder dgl. hergestellt werden.
Bezüglich der Mittel zum Erfassen einer im Dehnungsmeßab
schnitt erzeugten Beanspruchung wird in den obigen Ausfüh
rungsformen eine Scherungsbeanspruchung mit Hilfe eines Deh
nungsmeßelements erfaßt. Gemäß der Modifikation von Fig. 5
können die Dehnungsmeßelemente, die zum Erfassen einer Bie
gebeanspruchung verwendet werden, auch auf der oberen ring
förmigen Nut 12 und der unteren (nicht dargestellten) ring
förmigen Nut, auf beiden Nuten oder auf der Bodenfläche
eines Teils angebracht werden, indem die Lasterfassungsachse
in der radialen Richtung gedreht wird. In diesem Fall können
die durchgehenden Löcher 15 weggelassen werden.
Obgleich oben nicht darauf Bezug genommen ist, können die
durchgehenden Löcher, die zum Zuführen einer Brückenspan
nung zu den Dehnungsmeßelementen (in der Praxis zu einer
Wheatstone-Brückenschaltung aus den Dehnungsmeßelementen)
oder zum Übertragen des von den Dehnungsmeßelementen erhal
tenen Ausgangssignals über ein elektrisches Kabel der Außen
seite der Lastmeßvorrichtung 9 verwendet werden, beispiels
weise in der Seitenwand des Lastträgerabschnitts 11 gebildet
werden, wobei in die durchgehenden Löcher als Dichtung ein
wasserdichter Verbinder oder dgl. eingepaßt wird.
Die Ausgestaltung des Dehnungsmeßabschnitts ist nicht auf
die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt; es
können entweder gerade oder kreuzförmige Balken für diesen
Zweck benutzt werden.
Claims (4)
1. Lastmeßvorrichtung mit einer Basisplatte zum Erfassen
einer Last unter Anwendung von Dehnungsmeßelementen und zum
Umsetzen der Größe der Last in eine elektrische Größe, da
durch gekennzeichnet, daß durch einen steifen Lasteinfüh
rungsabschnitt mit zylindrischer Form ein Lastmeßabschnitt
gebildet wird, der eine mit der Lastachse zusammenfallende
axiale Mitte aufweist, daß ein steifer Lastträgerabschnitt
so gebildet ist, daß er den Lasteinführungsabschnitt in
einem gewissen Abstand umgibt, daß von dem Lasteinführungs
abschnitt ein Dehnungsmeßabschnitt in radialer Richtung aus
geht, der ein einstückig mit dem Lasteinführungsabschnitt
verbundenes Innenende und ein einstückig mit dem Lastträger
abschnitt verbundenes Außenende aufweist und elastisch ver
formbar ist, wenn auf dem Lasteinführungsabschnitt längs der
Lastachse eine Last einwirkt und der Lastträgerabschnitt
unterstützt ist, daß eine Basisplatte vorgesehen ist, die
einen in ihrer Mitte gebildeten Halsabschnitt aufweist, wobei
die Mitte mit der Lastachse zusammenfällt und zwei parallele,
plattenförmige steife Abschnitte so gebildet sind, daß sie
den Hals klemmen können, daß ein Teil des plattenförmigen
steifen Abschnitts der Basisplatte mit dem Lastträgerab
schnitt in Kontakt gebracht ist und einstückig an diesem
befestigt ist, und daß an dem Dehnungsmeßabschnitt, der an
dem Lastmeßabschnitt gebildet ist, Dehnungsmeßelemente ange
bracht sind, damit eine auf dem Lasteinführungsabschnitt zur
Einwirkung gebrachte Last erfaßt und die Größe der gemesse
nen Last in eine elektrische Größe umgesetzt wird.
2. Lastmeßvorrichtung mit einer Basisplatte nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß zwei dünne Membranen parallel
zueinander angeordnet und einstückig mit einem gewissen Ab
stand so miteinander verbunden sind, daß sie den Außenumfang
eines mit dem Lasteinführungsabschnitt verbundenen Teils mit
dem Innenumfang eines mit dem Lastträgerabschnitt verbunde
nen Teils verbinden.
3. Lastmeßvorrichtung mit einer Basisplatte nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der zwei plattenförmi
gen steifen Abschnitte der Basisplatte, der nicht am Last
meßabschnitt befestigt ist, in Form eines großen Flansches
ausgebildet ist, und daß im Umfangsrand des Flansches durch
gehende Löcher gebildet sind, in die zum Befestigen des
Hauptkörpers einer Lastmeßvorrichtung, die ein zu messendes
Objekt hält, Schraubbolzen geschraubt sind.
4. Lastmeßvorrichtung mit einer Basisplatte nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Lastträgerabschnitt und die
Basisplatte mittels eines Wachsausschmelzverfahrens als ein
stückige Einheit hergestellt sind.
Applications Claiming Priority (1)
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