SE445263B - Anordning for metning av en kraft med ett mot dennas riktning snedstellt kraftupplosningsplan - Google Patents

Description

8301812-7 utan att vågbalkar, hävarmar, pendelbyglar, pannor med eggar, och liknande inom vågtekniken vanliga mekaniska anordningar krävs härför. Ytterligare fördelar erhålles genom den låga konstruktionen för den hydrostatiska stagningen eller stödet för en våg för tunga laster som i motsats till motsvarande konventionella vågar kan undvara en dyrbar och djup våggrop, såväl som genom det totala vågsystemets optimala dämpnings- egenskaper.

«Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma pen förbättrande vidareutveckling av en våg av inledningsvis nämnt slag i syfte att under bibehållande av alla fördelarna med hydrostatiska kraftupplösningsanordningar undvika den här- för erforderliga kostnaden, i synnerhet kostnaden för en hydraulisk anläggning, såväl som fördessenergibehov och be- roende av en energimatning. I Detta uppnås vid en anordning För mätning av en kraft med ett mot dennas riktning snedställt kraftuppiösningsplan av inledningsvis nämnt slag genom att det mellan varandra till- ordnade ytor på funktionselementen är anordnat åtminstone ett elastiskt verkande mellanlägg och genom att mätsystemet förg kraftmätanordningen är så utformat att det under belastning arbetar nästintill väglöst.

Med anordningen enligt uppfinningen uppnår man på överraskande sätt att alla fördelarna hos en hydrostatisk kraftupplösnings- och mätanordning bibehålles. Utformningen enligt uppfinningen möjliggör nämligen i samverkan mellan de med elastiskt verkande mellanlägg utrustade funktionselementen och ett nästintill väglöst arbetande mätsystem en exakt och praktiskt taget friktionsfri, och därför felfri kraftupplös- ning såsom förutsättning för en felfri kraftmätning. Av den kraft som skall mätas utnyttjas endast en i förhållande till kraften liten komposant för mätningen, vilken i förhållande till upplösningsplanets vinkel mot kraftriktningen kan hållas godtyckligt liten. Detta tillåter på fördelaktigt sätt anord- nandet av en i motsvarande grad liten och därmed känslig mät- och visarapparat._Üärvid erhåller_man såsom en ytterligare fördel en ytterst låg bygghöjd för vågen, eftersom inga våg- 8301812-7 balkar, hävarmar, pendelbyglar, pannor med eggar och liknande mekaniska vågelement erfordras. Vidare bibehålles fördelen med den optimala dämpningen av möjliga vibrationer vid kraft- inledningen, eftersom det elastiska mellanlägget har utom- ordentligt gynnsamma, maximala dämpningsegenskaper. Anord- ningen enligt uppfinningen erfordrar dessutom inte någon energi och är till följd härav oberoende av energiinmatning.

Den fördelaktiga funktionen för anordningen enligt uppfinningen erhålles på överraskande sätt genom att det elastiska mellanlägget är nästintill inkompressibelt vinkel- rätt mot kraftupplösningsplanet, medan det i riktningen för detta plan uppvisar en elasticitet vid minimala rörelse- toleranser, exempelvis mindre än 0,2 millimeter, vad som nästintill motsvarar flytförmågan för en vätskefilm.

Vid en fördelaktig utformning av anordningen är det så anordnat att såsom funktionselement är ett kraftinlednings- element såväl som ett stödelement och mellan dessa ett kraft- upplösningselement med kilformiga ytor anordnade.

Därvid kan mellanlägget sträcka sig över den totala ytan för ett funktionselement och uppvisa formen av en plan kudde eller dyna.

En optimal funktion för anordningen enligt uppfinningen uppnås genom att mellanlägget består av ett elastiskt fast material såsom en elastomer, gummi, plast och företrädesvis av silíkonkautschuk med en hårdhet mellan 20 och 45 °Shore, före- trädesvis approximativt 20 °Shore.

En ytterligare förbättring av elasticiteten i rikt- ningen för en förskjutning av kraftupplösningselementet i kraftupplösningsplanet erhålles genom att mellanlägget bildas av åtminstone en elastisk ihålig kropp med en fyllning av fluid eller ett fast material med gelatinlik beskaffenhet.

Denna fyllning med fluid eller ett superflexibelt fast material gör mellanlägget så gott som inkompressibelt i en riktning vinkelrät mot kraftupplösningsplanet, medan en rörelse i riktningen för kraftupplösningsplanet mÖjli99Öï@5 Praktiskt taget friktionsfritt vid mycket små sträckor, exempelvis mindre än 0,2 millimeter. _ ._.........-.... V ._ .._.....__... .._ ._ ..._ -_......._..a., ._ H ...._..._ ...__... 8501812-7 Därmed erhålles egenskaper för det elastiska mellan- lägget, vilka approximativt är lika med de för en hydrostatisk fvätskefilm.

En ytterligare förbättring av denna egenskap uppnås genom att mellanlägget uppvisar en alternerande lagervis skiktning av elastomer-skikt och lameller av fast material, såsom metall-lameller. i Härigenom förhindrar man att mellanläggets elastiskt verkande materialdelar kan vika åt sidan till följd av elas- tisk deformering vid kraftpåverkan vinkelrätt mot upplösnings- planet. Lamellerna förhindrar en dylik formförändring och understödjer därmed det elastiska mellanläggets fördelaktiga egenskap att detta i en riktning vinkelrätt mot kraftupplös- ningsplanet kan upptaga höga och högsta belastningar, varvid det praktiskt taget friktionsfritt möjliggör förskjutnings- ' rörelser i kraftupplösningsplanets riktning vid små rörelse- toleranser.

Vid en utformning av anordningen enligt uppfinningen är det vidare så anordnat att i stället för ett mellanlägg i ett stycke eller ett mellanlägg försett med en fyllning kan en fjädermatta vara anordnad, vilken är sammansatt av ett flertal fjäderelement. , Slutligen är det även så anordnat att ett flertal an- ordningar kan länkas ihop till en lastkedja och via en kraft- mätanordning kan vara förbundna med ramen.

Utföringsexempel av uppfinningen beskrives närmare nedan i anslutning till bifogade ritningar, på vilka: Fig. 1 visar en utföringsform av anordningen enligt uppfinningen, delvis i vy och delvis i snitt, med ett elas- tiskt mellanlägg i form av en plan dyna, fig. 2 i snitt visar en anordning enligt fig. 1 men med ett av en elastisk ihålig kropp bildat mellanägg med en fyllning av fluid, fig. 3 i snitt visar ett liknande utförande likaledes med en elastisk ihålig kropp såsom mellanlägg och med fast material av gelatinliknande beskaffenhet såsom fyllning, fig. 4 likaledes i snitt visar en anordning med ett 8501812-7 kraftinledningselement, ett stödelement och mellan dessa ett kraftupplösningselement med kilformiga ytor, såväl som mellan- lägg av alternerande lagervis skiktning av elastomer-skikt och metall-lameller, fig. 5 visar en planvy av stödelementet enligt fig. 4 med elastiskt mellanlägg och en vätskeliknande fyllning av fast material med gelatinlik beskaffenhet, fig. 6 visar en anordning med fjädermatta såsom mellan- lägg i sidovy, och fig. 7 delvis i snitt och delvis i vy visar en anord- ning enligt uppfinningen såsom personvåg med åtskilt anordnade elastiska mellanlägg.

Anordningen enligt fig. 1 är uppbyggd av en enkel ram 1. På denna är ett kilformigt stödelement 2 fastsatt,vars övre yta 3 i förhållande till ett horisontalplan är snedställd och bildar en vinkel. Därpå befinner sig det elastiska mellan- lägget 4 i form av en plan, högelastisk gummikudde. Denna upp- bär vid sin ovansida 6 kraftinledningselementet 5. Mellan stödelementet 2 resp. dess övre yta 3 och kraftinlednings- elementet 5 resp. dess nedre yta 6' sträcker sig kraftupplös- ningsplanet E. Det förlöper sålunda approximativt genom mitten på mellanlägget 4. Vid kraftinledningselementets 5 frontsida 7 är en ansats 8 fastsatt och liggande mittemot denna är vid ramen 1 en ansats 9 fastsatt. Mellan de bägge ansatserna 8 och 9 är med hjälp av en rent schematiskt visad bygel 26, 26' kraftmätanordningen 10 inspänd.

Fig. 2 visar en liknande anordning med ramen 1 såväl som med ett kilformigt stödelement 2, med mellanlägget 4 såväl som med kraftinledningselementet 5. Vid detta utförings- exempel består mellanlägget 4 av en elastisk ihålig kropp i form av manschetten 12. Denna omsluter en fyllning 13 bestående av en fluid. Det rör sig vid föreliggande exempel om en silikonolja med låg viskositet. Andra delar av anordningen, i synnerhet exempelvis kraftmätanordningens 10 arrangemang är vid samma funktion betecknade med samma hänvísningstecken som i fig. 1.

Fig. 3 visar en liknande utformning av anordningen psso1s12-7 enligt uppfinningen. Härvid består stödelementet 2 och last- upptagningselementet 5 av ett planparallellt P1attPaI- Det elastiska mellanlägget 4 består av ett slutet,runtom löpande kantparti 14 mellan ytan 16 hos den undre plattan 2 och ytan 16' hos den övre plattan 5, vilket bildar en elastisk ihålig kropp med en fyllning 13. Fyllningen 13 består vid det visade exemplet av ett fast material av gelatinlik beskaffenhet, exempelvis ett silikonkautschuk-polymerisat med en hårdhet av 20 till 25 °Shore. Detta fasta material har vid små rörelse- toleranser egenskaper som i stor utsträckning är lika de för en hydrostatisk vätskefilm. vinkeln el för kraftupplösnings- planet E bildas genom ett kilformigt, metalliskt mellanlägg 15 mellan ramen 1 och undersidan 16 på stödelementet 2. Ramens 1 fasta arm 9 är utrustad med en justeranordning i form av en skruv 17 med räfflat huvud, vilken inskruvas i kraftmät- anordningen 10, och på detta sätt möjliggöres en exakt justering av kraftmätanordningens10 nollpunkt.

Fig. 4 visar anordnandet av en kraftupplösningskil 18 med kilformiga ytor 18 resp. 18'. Denna är anordnad innanför de bägge mellanläggen 4, 4'. Dessa mellanlägg 4, 4' är i form av slutna kantpartier 14, 14' utformade såsom elastiska l ihåliga kroppar med fyllningar 13. 13'. Kantpartierna 14, 14' består av lagervisa skiktningar av elastomer-skikt 18, 18' med inbäddade metall-lameller 19, 19'. Kraftinledningselementet 5 är försett med en tillslutbar kanal 21 för påfyllning av fyll- ningen 13, 13'. En eventuell ytterligare anordnad parallell avluftningskanal kan vara anordnad, vilken emellertid inte visas på figuren i syfte att öka överskâdligheten.

För upptagning av kraften 11 är en fördjupning 22 an- ordnad i kraftinledningselementet 5 vilken mottager en tryck- kula 23.mot vilken kraftinledningskroppen 24 verkar. Kilen 18 är med sin dragsidiga ände 25 förbunden med en kraftmätanord- ning 10 via ett förbindningselement 26. Det rör sig om en för _ böjning utsatt, väglöst arbetande s k DMS-givare. Vid anord- ningen enligt fig. 4 är i övrigt samma funktionselement be- tecknade med samma hänvisningssiffror. Kilens väg från noll- last till maximilast uppgår till maximalt 1 - 1o'2 mm. 8301812-7 Fig. 5 visar en planvy av en yta hos stödelementet 2 resp. en yta hos kilen 18 med det, elastiska mellanlägget 4 bildande kantpartiet 14. Detta består enligt fig. 4 av en lagervis skiktning av elastomer och metall-lameller. Illustra- tionen visar huvudsakligen formen på kantpartiet 14 och det omslutna utrymmet för fyllningen 13.

Fig. 6 visar en anordning enligt uppfinningen vid vilken mellanlägget är bildat av ett arrangemang av separata fjädrar 27. Dessa är anordnade mellan snedställda ytor 28, 28'.

Lutningsvinkeln d-för ytorna 28, 28' bestämmer samtidigt rikt- ningen för (det icke visade) kraftupplösningsplanet. I enlig- het därmed erhålles en kraftupplösningstriangel med den spetsiga vinkeln vars kraftvektor 11 upplöses i en komposant 11' vinkelrätt mot kraftupplösningsplanet och en komposant 11” i dettas riktning. Komposanten 11" mäts med hjälp av kraft- mätanordningen 10, vilken är inspänd mellan kraftinlednings- elementet 5 och ramen 1.

För uppfinningen är det väsentligt för funktionen att det såsom kraftmätanordning 10 endast används sådana vars mätsystem under belastning arbetar nästintill väglöst. Såsom nästintill väglöst skall i uppfinningens bemärkelse förstås en väg mindre än 0,2 mm. Kraftmätanordningar med denna er- forderliga egenskap är kända i ett stort antal inom teknikens ståndpunkt. Exempelvis kommer för detta ändamål i fråga: tryck- och/eller töjningsmätare (DMS), gyromätceller, piezo- elektriska kraftgivare etc.

Såsom ett användningsexempel av uppfinningen som är värt att lägga märke till visar slutligen fig. 7 en personvåg.

Denna består av ett stödelement 2 och ett kraftinlednings- element 5. Båda delarna är inbördes likadant utformade och är företrädesvis i ett stycke av plast tillverkade plattor med sneda stödstycken 29 med lutande ytor 28, 28'.

Däremellan är mellanlägg med stor volym i form av fjäder- element 27 anordnade, vilka i tvärriktningen upptar bredden för den av kraftinledningselementet 5 bildade vågplattformen.

Under inflytande av en kraft 11, exempelvis belastningen från enuánniskokropp,försökerkraftinledningselementet5 motsvarande 8301812-'7 en kraftupplösningskomposant 11" vika ut åt höger. Då emellertid kraftinledningselementet 5 och stödelementet 2 via kraftmätanordníngen 10 och genom bygeln 26 är fast förankrade med varandra kommer komposanten 11" genom kraftmätanordningen 10 väglöst att registreras och uppmätas. Utförandet av denna tänkbara enkla personvåg i fig. 7 visar på ett verkningsfullt sätt fördelarna med anordningen enligt uppfinningen. Denna möjliggör på överraskande sätt en synnerligen billig, robust konstruktion, eftersom varje utväxlingshjälpmedel såsom häv- armar, pendelbyglar, pannor, eggar och andra rörliga delar bortfaller. Möjligheten att tillverka huvuddelarna av person- vågen av två inbördes likadana, av ett stycke utförda plast- delar minskar kostnaderna på ett överraskande sätt som hittills inte ansetts vara möjligt, varvid ett mycket noggrant vägnings- resultat kommer till stånd genom en exakt kraftupplösning, vilket beror på den enligt uppfinningen utnyttjade speciella egenskapen hos det elastiska mellanlägget vilket vid mycket små mätsträckor i riktningen för kraftupplösningsplanet verkar såsom en hydrostatisk smörjmedelsfilm utan att det för detta ändamål erfordras någon hydraulisk anläggning vid anordningen enligt uppfinningen.

Claims (9)

8301812-71 PATENTKRAV

1. Anordning för mätning av en kraft med ett mot dennas riktning snedställt kraftupplösningsplan, såväl som med en kraftmätanordning (10) med ett mätsystem för den i upplösninge- planet verkande komposanten av kraften, med åtminstone två i upplösningsplanet eller parallellt därtill ytor uppvisande funktionselement av vilka ett stödelement (2) är fast anordnat vid en anordningen mottagande ram (1) och ett kraftupplösnings- element (5) är förskjutbart anordnat relativt detta i upplös- ningsplanet och är förankrat med ramen via kraftmätanordningen (10), k ä n n e t e c k n a d av att mellan varandra till- ordnade ytor (3, 6, 16, 16', 28, 28') av funktionselementen (2, 5) är åtminstone ett elastiskt verkande mellanlägg (4, 13, 27) anordnat, och av att mätsystemet hos kraftmätanordningen (10) är så utformat att det under belastning arbetar nästintill väglöst.

2. Anordning enligt krav 1, k ä ngn e t e c k n a d av att såsom funktionselement är ett kraftinledningselement (5) såväl som ett stödelement (2) och mellan dessa ett kraftupplös- ningselement (18) med kilformiga ytor (18', 18') anordnade.

3. Anordning enligt något av kraven 1 eller 2, k ä n - n e t e c k n a d av att mellanlägget (4) sträcker sig över den totala ytan för ett funktionselement (2, 5, 18) och upp- visar formen av en plan kudde eller dyna.

4. Anordning enligt något eller några av kraven 1 till 3, k ä n n e t e c k n a d av att mellanlägget (4) består av ett elastiskt fast material såsom elastomer, gummi, plast och före- trädesvis av silikonkautschuk med en hårdhet mellan 20 och 45 0Shore företrädesvis approximativt 20 °Shore.

5. Anordning enligt något eller nägra av kraven 1 till 3, k ä'n n e t e c k n a d av att mellanlägget (4) är bildat av åtminstone en elastisk ihålig kropp (12, 14) med en fyllning (13) av en fluid eller ett East materia] av gelatinlik beskaf- fenhet.

6. Anordning enligt något eller några av kraven 1 till 3, àso1s12-7 10 k ä n n e t e c k n a d av att mellanlägget (4) uppvisar en alternerande lagervis skiktning av elastomer-skikt (19, 19') och lameller (20, 20') av fast material, såsom metall- lameller.

7. Anordning enligt något eller några av kraven 1 till 3, k ä n n e t e c k n a d av att mellanlägget utgöres av en av ett mångfald fjäderelement (27) sammansatt fjädermatta.

8. Anordning enligt något eller nâgra av kraven 1 till 7, k ä n n e t e c k n a d av att mellanlägget (4, 14, 27) vinkelrätt mot delningsplanét (E) uppvisar minimal elasticitet och i riktning med delningsplanet (E) uppvisar maximal elasticitet.

9. Anordning enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att mellanlägget (4, 14, 27) är nästintill inkompressibelt vinkelrätt mot delníngsplanet (E).