SE459212C - Device for measuring and / or recording mechanical forces - Google Patents
Device for measuring and / or recording mechanical forcesInfo
- Publication number
- SE459212C SE459212C SE8800860A SE8800860A SE459212C SE 459212 C SE459212 C SE 459212C SE 8800860 A SE8800860 A SE 8800860A SE 8800860 A SE8800860 A SE 8800860A SE 459212 C SE459212 C SE 459212C
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- measuring body
- measuring
- holes
- web
- winding
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 33
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 16
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 8
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 4
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/12—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress
- G01L1/127—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress by using inductive means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/12—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/12—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress
- G01L1/125—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress by using magnetostrictive means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Measurement Of Force In General (AREA)
Description
459 212/ 2 TEKNIKENS TIDIGARE STÅNDPUNKT Anordningar för mätning och/eller registrering av mekaniska krafter är tidigare kända i ett flertal olika utföringsformer. 459 212/2 PRIOR ART OF TECHNOLOGY Devices for measuring and / or recording mechanical forces are previously known in a number of different embodiments.
För att en anordning av detta slag skall få någon större teknisk-ekonomisk betydelse är det högst väsentligt att denna kan uppvisa stor känslighet mot den kraft som skall registreras i förhållande till dess känslighet mot störkrafter av olika slag, såsom förskjutningar i lastens angreppspunkt, sidkrafter, moment o.s.v.In order for a device of this kind to have any major technical-economic importance, it is very important that this can show great sensitivity against the force to be recorded in relation to its sensitivity to interfering forces of various kinds, such as displacements in the load point of attack, lateral forces, torque, etc.
Bland flertalet tidigare kända anordningar omnämnes här en dast den katego- ri där en balk, en mätkropp, är fast inspänd till ett stöd och där mät- kroppens fria ände belastas med den kraft som skall mätas och registreras.Among the several previously known devices, one is mentioned here that the category ri where a beam, a measuring body, is permanently clamped to a support and where the the free end of the body is loaded with the force to be measured and recorded.
Dock uteslutes inte alternativet med en i sina ändar fritt upplagd balk, som belastas på mitten med den kraft som skall mätas och som i övrigt är fonnad för att utvärdera uppträdande tvärkrafter i områden belägna mellan under angreppspunkten för kraften och balkens resp. ände.However, the alternative of a freely supported beam at its ends is not excluded. which is loaded in the middle with the force to be measured and which is otherwise formed to evaluate occurring transverse forces in areas located between below the point of attack of the force and the beam resp. End.
Denna mätkropp är mellan verkanspunkten för kraften och den fasta inspän- ningen, företrädesvis mitt emellan dessa, på sidorna utformad med diamet- ralt orienterade mäturtag, lämnande ett centralt liv mellan mäturtagen, där de av kraftens storlek beroende, och i livet uppträdande tvärkrafterna alternativt skjuvspänningarna utvärderas.This measuring body is between the point of action of the force and the fixed clamping preferably between them, on the sides designed with diameter rally oriented measuring recesses, leaving a central life between the measuring recesses, where they depend on the magnitude of the force, and in life the transverse forces alternatively the shear stresses are evaluated.
Det är tidigare känt att kunna utvärdera dessa skjuvspänningar antingen genom att klistra en trädtöjningsfolie mot livet eller genom att utnyttja magnetoelastiska effekter. Ett exempel på den senare principen är visad och beskriven i den svenska utläggningsskriften 452 508 och ett exempel på den förra principen är visad och beskriven i den svensk a utläggningsskrif- ten 311 573.It is previously known to be able to evaluate these shear stresses either by gluing a tree elongation foil to the waist or by utilizing magnetoelastic effects. An example of the latter principle is shown and described in the Swedish publication 452 508 and an example of the former principle is shown and described in the Swedish a explanatory letter ten 311 573.
Det är allmänt känt att kraftgivare utnyttjande den så kallade skjuvbalks- tekniken av ovan nämnda slag dimensioneras med från sidorna riktade skjuv- spänningshöjande urfräsningar för att en tillräckligt hög nivå på skjuv- spänningarna skall erhållas i förhållande till störande mekaniska spän- ningar härrörande från förflyttning av lastangreppet, sidokrafter och mo- ment. Enligt beskrivningen i exempelvis svensk patentskrift 311 573 er- fordras genom denna endast mâttlig noggrannhet vid placeringen av trâdtöjningsgivaren på urfräsningens botten eller livet och ändå erhål- lande stor okänslighet mot oönskade kraftkomposanter pá mätkroppens last- angreppsyta.It is generally known that power transmitters utilizing the so-called shear beam the technology of the above-mentioned kind is dimensioned with shear-directed shear stress-raising cut-outs to ensure a sufficiently high level of shear the voltages must be obtained in relation to interfering mechanical voltages resulting from the movement of the cargo attack, lateral forces and ment. According to the description in, for example, Swedish patent specification 311 573 is required by this only moderate accuracy in the placement of the wire strain gauge on the bottom of the mill or the web and still obtain great insensitivity to undesirable force components on the load body attack surface.
Det har sålunda konstaterats lämpligt att dimensionera tvärsektionen genom mäturtaget på ett sådant sätt att uppträdande tvärkraft (eller skjuvspän- ning), den kraft som skall mätas, bärs upp av det kvarvarande materialet mellan mäturtagen för att där erhålla stora skjuvspänningar medan däremot böjmomenten, vridmomenten och sidkraften skall tas upp av det utanförlig- gande materialet och därmed tillförsäkras små störspänningar i mäturtagens bottenytor eller i livet.It has thus been found appropriate to dimension the cross section through the measuring recess in such a way that the transverse force (or shear stress) the force to be measured is supported by the remaining material between the measuring recesses to obtain large shear stresses there, while on the other hand the bending moments, the torques and the lateral force shall be taken up by the material and thus small interference voltages in the measuring recesses are ensured bottom surfaces or in the waist.
Man har vidare konstaterat att i det fall dessa tvärkrafter utvärderas med hjälp av trâdtöjningsgivare, d.v.s. en med tråd försedd folie klistras fast mot livet, är det lämpligt att dimensionera mätkroppen och anpassa livets form och tjocklek, så att i detta liv uppträder vid maximerad last maximala skjuvspänningar av storleksordningen 200 N/mmz.It has further been established that in this case these transverse forces are evaluated with using wire strain gauges, i.e. a threaded foil is pasted fixed to the waist, it is appropriate to dimension the measuring body and adjust the shape and thickness of life, so that in this life occurs at maximum load maximum shear stresses of the order of 200 N / mmz.
För att ett så högt värde på skjuvspänningarna skall uppnås har detta inneburit, för erhållande av en för praktiskt bruk lämplig fysisk storlek på lastcellerna, att godstjockleken mellan mäturtagen på exempelvis en 5 tons lastcell tilldelats ett värde av storleksordningen 6 mm.In order for such a high value of the shear stresses to be achieved, this has entailed, in order to obtain a physical size suitable for practical use on the load cells, that the wall thickness between the measuring recesses of, for example, a 5 tonnes of load cell assigned a value of the order of 6 mm.
Som redan omnämnts är det tidigare känt att mäta uppträdande tvärkrafter på tvärbelastade balkformade mätkroppar med hjälp av en magnetoelastiska ! effekter. Såsom exempel på detta hänvisas till svensk utläggningsskrift 452 508, där bottenytorna eller livet på de skjuvspänningshöjande urfräs- ningarna utnyttjas med hjälp av speciella yttre anordningar, E-kärnor, för att registrera de av tvärkraften beroende spänningarna.As already mentioned, it is previously known to measure occurring transverse forces on cross-loaded beam-shaped measuring bodies using a magnetoelastic! effects. As an example of this, reference is made to Swedish exposition 452 508, where the bottom surfaces or the life of the shear stress raising mills The devices are used by means of special external devices, E-cores, for to register the transverse force-dependent stresses.
Vad som tidigare sagts om att låta väsentligen hela lasten bäras av godset mellan mäturtagen, för att därigenom undertrycka inverkan av störspän- ningar från oönskade krafter gäller på samma sätt för denna tillämpning. I Emellertid finns det för denna anordning allvarliga brister i samband med de olinjära magnetoelastiska principer som utnyttjas. Dessa begränsningar kommer sig dels av behovet av så låga skjuvspänningar som 50 N/mmz för erhållande av önskad låg linjäritetsavvikelse, dels av att denna typ av spänningsmätning med hjälp av luftgap mellan mätytan och E~kärnan medför 459 212 4 stora svårigheter att erhålla samma känslighet i re gistreringen på ömse sidor om mätkroppen. l I jämförelse med tidigare nämnda 5 tons lastcell måste godstjockleken mellan mäturtagen ökas med en faktor fyra, från 6 till 24 mm, om gängse fysiska storlekar och dimensioneringsregler för lastcellen skall behållas.What has previously been said about letting substantially the entire load be carried by the goods between the measuring recesses, in order to suppress the effect of interference Unwanted forces apply in the same way to this application. IN However, there are serious shortcomings associated with this device the nonlinear magnetoelastic principles used. These restrictions is partly due to the need for shear voltages as low as 50 N / mmz for obtaining the desired low linearity deviation, partly because this type of voltage measurement by means of air gap between the measuring surface and the E-core entails 459 212 4 great difficulty in obtaining the same sensitivity in re registration on each sides of the measuring body. l In comparison with the previously mentioned 5 ton cargo cell, the freight thickness must between the measuring recesses is increased by a factor of four, from 6 to 24 mm, if normal physical sizes and dimensioning rules for the load cell shall be maintained.
Vidare innebär svårigheten att erhålla samma känslighet hos registreringen i de två på ömse sidor om mätkroppen liggande mäturtagen att ge mekaniska störspänningar på grund av sidokrafter, vridmoment o.s.v. vilka inte kan kompenseras fullt ut, i synnerhet inte om den i utläggningsskriften 452 508 anvisade linjäritetskompenseringen tillämpas. (Jämför utförlig be- skrivning av denna kompensering i svenska patentet 311 573).Furthermore, the difficulty of obtaining the same sensitivity at registration means in the two measuring recesses lying on either side of the measuring body to provide mechanical interference voltages due to lateral forces, torque, etc. who can not fully compensated, in particular not if in the specification 452 508 designated linearity compensation is applied. (Compare detailed writing of this compensation in Swedish patent 311 573).
Pâ grund av att godstjockleken mellan mäturtagen måste ökas med en faktor fyra, enligt ovan, förvärras situationen ytterligare, ty stor godstjocklek medför ett sämre förhållande mellan de skjuvspänningar som skall mätas och de störspänningar som uppstår, med anledning av att oönskade kraftkompo- santer påverkar mätkroppens belastningsytor, icke endast genom att skjuv- spänningarna sjunker utan även på grund av att störspänningsnivân ökar.Due to the fact that the wall thickness between the measuring recesses must be increased by one factor four, as above, the situation worsens further, for large wall thickness results in a worse ratio between the shear stresses to be measured and the disturbance voltages that arise, due to unwanted power components sants affect the load surfaces of the measuring body, not only by the voltages decrease but also due to the disturbance voltage level increasing.
Såsom ytterligare ett exempel på känt förfarande, att mäta uppträdande skjuvspänningar på tvärbelastade balkformade mätkroppar med hjälp av mag- netoelastisk teknik, kan hänvisas till den svenska patentskriften 326 844, där mätkroppen är samansatt av plåtar bildande en kärna i form av en balk inspänd i sin ena ände och tvärbelastad i sin andra ände och där lind- ningshål, urtagna omkring balkens neutralplan, är avsedda för utvärdering av skjuvspänningar alstrade av den pålagda kraften.As another example of a known method, to measure behavior shear stresses on transversely loaded beam-shaped measuring bodies by means of netoelastic technology, can be referred to the Swedish patent specification 326 844, where the measuring body is composed of plates forming a core in the form of a beam clamped at one end and transversely loaded at its other end and where the holes, recessed around the neutral plane of the beam, are intended for evaluation of shear stresses generated by the applied force.
En anordning av detta slag är emellertid behäftad med all varliga begräns- ningar i form av oförmåga , i första hand på grund av sin laminerade upp- byggnad, att hâllfasthetsmässigt motstå sidokrafter och torsionkrafter utan att lamineringen brister. För praktiska tillämpningar måste anord- ningen därför byggas in i ett yttre hölje, ägnat att avlasta de oönskade kraftkomposanterna som förekomer. Till detta kommer den undermåliga un- dertryckningen av störspänningars inverkan från torsionkrafter och sido- krafter, vilket förklaras av att lindningarna för registrering av skjuv- spänningarna omsluter mätkroppens material ej enbart närmast neutralplanet för på kroppen verkande sidkrafter utan även material beläget på mätkroppens sidor. Konsekvensen av detta blir att ett, exempelvis av sido- kraften förorsakat, från ena sidan av mätkroppen verkande stort positivt bidrag till registreringen måste kompenseras av ett exakt lika stort nega- tivt bidrag från mätkroppens andra sida. Detta låter sig icke göras prak- tiskt eftersom bl.a. olika materialegenskaper i lamineringens plåtar med~ för att känsligheten i registreringen av spänningarna på ena sidan avviker från den andra sidans känslighet, vilket i sin tur leder till en ofull- ständig kompensering.However, a device of this kind is encumbered with all serious restrictions in the form of incapacity , primarily due to its laminated building, to withstand lateral and torsional forces in terms of strength without the lamination breaking. For practical applications, is therefore built into an outer casing, suitable for relieving the unwanted the power components that occur. In addition, the substandard un- the pressure of the effects of disturbing stresses from torsional forces and lateral forces, which is explained by the fact that the windings for recording shear the voltages enclose the material of the measuring body not only closest to the neutral plane for lateral forces acting on the body but also material located on sides of the measuring body. The consequence of this is that one, for example of the the force caused, from one side of the measuring body acting very positively contribution to the registration must be offset by an exactly equal active contribution from the other side of the measuring body. This cannot be done in practice tically because i.a. different material properties in the lamination plates with ~ because the sensitivity of the registration of the voltages on one side deviates from the sensitivity of the other side, which in turn leads to an imperfect constant compensation.
Såsom ytterligare exempel på lastceller och mätkroppar, arbetande för att utnyttja den magnetoelastiska principen och som låter magnetiseringslind- ningen och avkänningslindningen vara uppburna av fyra hål, hänvisas till vad som är visat och beskrivet i den svenska patentskriften 391 032, där mätkroppen är orienterad mellan två parallelstyrda kraftöverförande delar.As further examples of load cells and measuring bodies, working to utilize the magnetoelastic principle and which allows the magnetization winding and the sensing winding be supported by four holes, see what is shown and described in the Swedish patent specification 391 032, there the measuring body is oriented between two parallel-controlled force-transmitting parts.
För att ytterligare komplettera teknikens tidigare ståndpunkt hänvisas till publikationen "Industriell Teknik" nr. 8/1970 där Civ. ing. Rolf Häggström, AB Bofors, Sverige, avfattat en artikel benämnd "Ny lastcell ~ för noggrann vägning", där det beskrives en anordning för uppmätning av skjuvspänningar under utnyttjande av trådtöjningsgivare.To further supplement the prior art, reference is made to the publication "Industrial Technology" no. 8/1970 where Civ. Ing. Rolf Häggström, AB Bofors, Sweden, authored an article entitled "New cargo cell ~ for accurate weighing ", which describes a device for measuring shear stresses using wire strain gauges.
Det är i och för sig tidigare känt att mätkroppar s.k. skjuvbalksgivare av ovan angiven beskaffenhet, erbjuder stora fördelar när det gäller en enkel mekanisk uppbyggnad och enkelt inbyggnadsförfarande och noggrann mätning av och/eller registrering av mekaniska krafter fritt från inverkan av ovidkommande kraftkomposanter och det är även känt att den på trådtöj- ningstekniken baserade lösningen för att utvärdera aktuella skjuvkrafter blir relativt dyr, p.g.a. de krav en trådtöjningsfolie ställer på sin inbyggnad, montering och skydd.It is per se previously known that measuring bodies so-called slider beam sensor of the above nature, offers great advantages in terms of a simple mechanical construction and simple installation procedure and accurate measurement of and / or registration of mechanical forces free from the action of irrelevant power components and it is also known that on wire stretches technology based the solution for evaluating current shear forces becomes relatively expensive, p.g.a. the requirements a wire strain film places on its installation, assembly and protection.
Det är även tidigare känt att en magnetoelastisk givare har fördelen av sin tillverkningstekniskt enkla uppbyggnad, b.a. med avseende på monte- ringen av lindningarna, ett ringa krav på yttre skydd, robusthet, miljö- tålighet och överlastbarhet. 459 212 6 REDOGURELSE FOR FURELIGGÅNDE UPPFINNING TEKNISKT PROBLEM Ändamålet med föreliggande uppfinning är i första hand att åstadkomma en kraftgivare som uppvisar stor okänslighet mot sidokrafter och torsionkraf- » ter men som i övrigt erbjuder de kända fördelarna med skjuvkraftstekniken, enligt tidigare redogörelse, kombinerad med den magnetoelastiska teknikens tillverkningstekniska enkelhet, robusthet och miljötâlighet- Under beaktande av teknikens tidigare ståndpunkt, såsom den har beskrivits ovan, maste det fä anses utgöra ett tekniskt problem att kunna anvisa en tekniskt lösning, ej behäftad med de begränsnin gar som tidigare redogjorts för hos kända anordningar, som på magnetoelastiskt sätt mäter de av kraf- ten förosakade skjuvpâkänningarna eller tvärkrafterna i en balkformad tvärbelastad mätkropp. För detta ändamål bör ett lämpligt massivt material användas som mätkropp dels bör urtagningar göras, exempelvis mellan den fasta inspänningen och dess fria ände för utbildande av ett i förhållande till mätkroppens bredd tunt liv i tvärsnittets tyngdpunkt, där registre- ringen av skjuvspänningarna sker och dels i livet utforma lämpliga hål för omslutning av en magnetiseringslindning och en avkänningslindning på ett sådant sätt att registreringen av de av kraften förorsakade spänningarna sker huvudsakligen i, eller omedelbart i närheten av, neutralplanet för på mätkroppen verkande sidokrafter.It is also previously known that a magnetoelastic sensor has the advantage of its technically simple structure, b.a. with regard to assembly the windings, a low requirement for external protection, robustness, durability and overloadability. 459 212 6 DESCRIPTION OF THE CURRENT INVENTION TECHNICAL PROBLEM The object of the present invention is primarily to provide one transducers that exhibit high insensitivity to lateral forces and torsional forces » but which otherwise offer the known advantages of shear technology, according to previous description, combined with the magnetoelastic technology manufacturing simplicity, robustness and environmental durability Taking into account the prior art, as described above, it must be considered a technical problem to be able to assign one technical solution, not subject to the limitations as previously reported for known devices, which magnetoelastically measure those of the force caused the shear stresses or transverse forces in a beam-shaped cross-loaded measuring body. For this purpose should be a suitable solid material be used as a measuring body and recesses should be made, for example between it the fixed input voltage and its free end for the formation of a in relation to the width of the measuring body thin life in the center of gravity of the cross section, where the shear stresses take place and, in part, suitable holes are designed for life enclosing a magnetizing winding and a sensing winding on one such that the registration of the voltages caused by the force occurs mainly in, or immediately near, the neutral plane for on side forces acting on the measuring body.
Härmed erhålls den erforderliga mätnog- grannheten och samtidigt största möjliga okänslighet mot sidokrafter och torsionkrafter.This gives the required measurement accuracy proximity and at the same time the greatest possible insensitivity to lateral forces and torsional forces.
Emellertid innebär upptagandet av exempelvis tvâ hål i detta liv att be- tydligt högre mekaniska pákänningar uppträder i godset mellan hälen där spänningarna registreras på grund av kända spänningskoncentrationer som är att vänta kring varje hål vid en belastning av mätkroppen.However, the inclusion of, for example, two holes in this life means clearly higher mechanical stresses occur in the goods between the heel there the voltages are recorded due to known voltage concentrations that are to wait around each hole at a load on the measuring body.
Beaktas detta och om man dessutom tar hänsyn till att de utnyttjade olin- jära magnetoelastiska effekterna fordrar så låga spänningar som 50-100 N/mmz, för att få önskad låg linjäritetsavvikelse, inses att belastningen pà livet måste reduceras högst avsevärt, förslagvis 5-10 ggr. Jämfört med tidigare redovisade exempel för 5 tons lastcell med 6 mm livtjocklek inne- bärande det att den magnetoelastiska lastcellen blir 5-10 ggr större i volym än de på trådtöjningstekniken baserade, vilket i en praktisk tillämp- ning ej kan accepteras. Dessutom kan livets tjocklek ej ökas nämnvärt från 6 mm, vilket omöjliggör utsikterna för att använda en last- cell i de högre lastomrâdena, säg från 1-50 ton.This is taken into account and if one also takes into account that the The magnetoelastic effects require as low voltages as 50-100 N / mmz, to obtain the desired low linearity deviation, it is realized that the load on life must be reduced very significantly, preferably 5-10 times. Compared with previously reported examples for 5 tonne load cell with 6 mm life thickness included bearing the fact that the magnetoelastic load cell becomes 5-10 times larger in volume than those based on the strain strain technique, which in a practical cannot be accepted. In addition, the thickness of life can not be increased significantly from 6 mm, which makes it impossible to use a load- cell in the higher load ranges, say from 1-50 tons.
. *Konsekvensen av detta blir därför att lastceller, arbetande efter magneto- elastiska principer, om de baseras på skjuvbalkstekniken, där livet är dimensionerat att bära väsentligen hela lasten, endast kan komma på fråga för mycket små laster.. * The consequence of this is that load cells, operating after magneto- elastic principles, if based on the shear beam technique, where life is dimensioned to carry substantially the entire load, can only be considered for very small loads.
Det måste därför också få anses utgöra ett tekniskt problem att kunna anvisa en anordning för mätning och/eller registrering av mekaniska kraf- ter, baserande sig på den magnetoelastiska principen, där den på mätkrop- pen verkande kraften i första hand och i största omfattning skall uppbäras av själva mätkroppen eller balken, istället för att uppbäras av det i mät~ kroppen utformade tunna livet, vilket innebär att den utnyttjade mätkrop- pen kan göras mycket styv och därmed erbjuda små skjuvspänningar i livet, vilka små skjuvspänningar enkelt och noggrannt kan utvärderas medelst magnetoelastiska principer utan besvärande påverkan från böjmomentet och liknande störande krafter.It must therefore also be considered a technical problem to be able to provide a device for measuring and / or recording mechanical forces based on the magnetoelastic principle, where it on the measuring body the force acting primarily and to the greatest extent must be borne of the measuring body or beam itself, instead of being supported by it in measuring ~ the body designed thin life, which means that the measured body the pen can be made very stiff and thus offer small shear stresses in the waist, which small shear stresses can be easily and accurately evaluated by means of magnetoelastic principles without disturbing influence from the bending moment and similar disturbing forces.
Det måste också få anses vara ett tekniskt problem att kunna anvisa en mätkropp där dess yttre dimensioner i första hand bestämmer aktuellt mät- omrâde, d.v.s. större mätomrâde, större dimensioner för mätkroppen, utan att behöva ändra på livets storlek, tjocklek och form och utnyttjade lind- ningar.It must also be considered a technical problem to be able to assign one measuring body where its external dimensions primarily determine the current measuring area, i.e. larger measuring range, larger dimensions for the measuring body, without having to change the size, thickness and shape of life and used nings.
Det mâste också få anses vara ett tekniskt problem att kunna välja livets tjocklek så tunt, att störspänningar från sidokrafter och torsionkrafter blir försumbara, men tillräckligt tjockt så att tvärkraftsändringarna är utvärderbara medelst magnetoelastiska principer.It must also be considered a technical problem to be able to choose life thickness so thin, that interfering stresses from lateral forces and torsional forces becomes negligible, but thick enough so that the transverse force changes are evaluable by magnetoelastic principles.
Det är ävenledes ett tekniskt problem att kunna skapa en enkel mätkropp utnyttjande magnetoelastiska principer och som är lämpad för stora kraf- tområden, säg från ett till femtio ton.It is also a technical problem to be able to create a simple measuring body utilizing magnetoelastic principles and which is suitable for high power empty areas, say from one to fifty tons.
Det är också ett tekniskt problem att kunna anvisa en konstruktion för mätkroppen som är vridstyv mot sidokrafter, böjande moment samt torsions- krafter och därmed uppvisar förutsättningen att vara okänslíg mot dessa störningar. 459 212 .t 8 Det måste också få anses vara ett tekniskt problem att kunna dimensionera mäturtaget på mätkroppens båda sidor på ett för den magnetoelastiska tek- niken lämpligt sätt för erhållande av bästa möjliga förhållande mellan registreringens känslighet för i livet uppkomna av kraften förorsakade skjuvpåkänningar i förhållande till känsligheten mot oönskade spänningar härrörande från på mätkroppen verkande ovidkommande kraftkomposanter.It is also a technical problem to be able to assign a design for the measuring body which is torsionally rigid against lateral forces, bending moment and torsional forces and thus exhibits the premise of being insensitive to them disturbances. 459 212 .t 8 It must also be considered a technical problem to be able to dimension the measuring recess on both sides of the measuring body on a for the magnetoelastic technical appropriate way of obtaining the best possible relationship between the sensitivity of the registration to being caused by the force in life shear stresses in relation to the sensitivity to undesired stresses originating from extraneous force components acting on the measuring body.
Det måste också få anses vara ett tekniskt problem att kunna komma till den insikten att i livet skall upptagas två större och två mindre hål, de större hålen då skall vara avsedda för magnetiseringslindningen och dess centra skall vara orienterade i ett eller omedelbart i anslutning till ett mätkroppen tilldelat neutralplan, medan de två mindre hålen skall vara placerade på ett avstånd från och på båda sidor om nämnd plan. där a neutral- Denna anvisning ges för att ytterligare eliminera de oönskade mekaniska spänningarnas inverkan på registreringen.It must also be considered a technical problem to be able to get to the realization that two larger and two smaller holes are to be made in life, the larger holes must then be intended for the excitation winding and its centers shall be oriented in one or immediately adjacent to a neutral plane assigned to a measuring body, while the two smaller holes shall be placed at a distance from and on both sides if mentioned plan. where a neutral- This instruction is given to further eliminate the unwanted mechanical ones the effect of voltages on the registration.
Det måste också få anses vara ett kvalificerat tekniskt problem att vid en mätkropp av ovan angiven beskaffenhet, och verkande enligt magnetoelastis- ka principer, komma till den insikten att för ett erhållande utav en mät- noggrann, robust och enkel mätanordning så skall livet endast få uppvisa en utbredning som står i ett visst minsta förhållande till mätkroppens höjd.It must also be considered a qualified technical problem to at a measuring body of the type specified above, and acting according to magnetoelastics principles, come to the realization that in order to obtain a accurate, robust and simple measuring device, life should only be allowed to show a distribution which is in a certain minimum relation to that of the measuring body height.
Det måste också få anses vara ett tekniskt problem att koma till den insikten att om man genom de tvâ större hålen, avsedda för magnetiserings- lindningen, jämväl inför en kortsluten lindning med ett på förhand bestämt antal varv, så kan här erbjudas en temperaturkompensering.It must also be considered a technical problem to come to it the realization that if one through the two larger holes, intended for magnetizing the winding, even before a short-circuited winding with a pre-determined number of revolutions, a temperature compensation can be offered here.
LÖSNINGEN Föreliggande uppfinning anvisar, för att lösa ett eller flera av ovan angivna tekniska problem, en anordning för mätning och/eller registrering av mekaniska krafter och utgår därvid från en mätkropp, för mätningen avsedda kraften, varvid nämnda mätkropp, formade med tvâ mäturtag, påverkbar av den är på sidorna ut- där det mellan dessa urtag bildas ett liv, i vilket, av kraftens storlek beroende, uppträdande tvärkrafter eller skjuv- spänningar är utvärderbara med hjälp av magnetoelastiska principer. 459 212 Föreliggande uppfinning föreslår nu att mäturtagen skall anordnas på ett sådant sätt att ett tunt liv efterlämnas centralt i mätkroppen, där detta liv försetts med en magnetiseringslindning och en avkänningslindning om- slutna av i livet utformade genomgående hål och där livet tilldelats en sådan begränsad tjocklek att registreringen av de av tvärkraften förorsa- kade spänningarna sker huvudsakligen i ett neutralplan för på mätkroppen verkande sidokrafter.SOLUTION The present invention provides, to solve one or more of the above specified technical problems, a device for measuring and / or recording of mechanical forces and is based on a measuring body, the force intended for the measurement, said measuring body, shaped with two measuring recesses, affectable by it are on the sides where a life is formed between these recesses, in which, depending on the magnitude of the force, occurs transverse forces or shear stresses are evaluable using magnetoelastic principles. 459 212 The present invention now proposes that the measuring recesses should be arranged on one such that a thin life is left centrally in the measuring body, where this provided with a magnetizing winding and a sensing winding closed by through-designed through holes and where life is assigned to one such a limited thickness that the registration of those caused by the transverse force The increased voltages occur mainly in a neutral plane for the measuring body acting lateral forces.
Vidare föreslås att det tunna livet skall vara tilldelat en sådan begrän- sad utbredning i förhållande till mätkroppen att den applicerade kraften uppbäres i ett tvärsnitt genom livet till mer än 50% av mätkroppens mate- rial utanför livet.Furthermore, it is proposed that the thin life should be assigned such a spread in relation to the measuring body that the applied force carried in a cross-section through life to more than 50% of the feed body rial outside life.
Vidare föreslås, som fördelaktiga utföringsformer av uppfinningens grund- tanke, att livet skall vara tilldelat en tjocklek överstigande 0,2 mm men understigande 10 mm, företrädesvis 1 till 4 mm.Furthermore, it is proposed as advantageous embodiments of the basic invention thought, that the web should be assigned a thickness exceeding 0.2 mm but less than 10 mm, preferably 1 to 4 mm.
Vidare föreslås att i livet skall upptagas två större och två mindre hål, där de två större hålen är anpassade för att upptaga och omsluta magneti- seringslindningen och de två mindre hålen är anpassade för att upptaga och omsluta avkänningslindningen.Furthermore, it is proposed that two larger and two smaller holes be occupied in the life, where the two larger holes are adapted to receive and enclose the magnetic and the two smaller holes are adapted to receive and enclose the sensing winding.
De två större hålen har sina centra orienterade på eller i omedelbar när- het av en mätkroppen tilldelad neutrallinje eller neutralplan för den på mätkroppen verkande kraften, som skall mätas.The two larger holes have their centers oriented on or in the immediate vicinity of a measuring line assigned a neutral line or neutral plane for it on the force acting on the measuring body to be measured.
De två mindre hålen har sina centra orienterade på en mot neutrallinjen företrädesvis vinkelrätt orienterad linje och är belägna på var sin sida om nämnda neutrallinje och på ett avstånd därifrån.The two smaller holes have their centers oriented on one towards the neutral line preferably perpendicularly oriented line and are located on either side about said neutral line and at a distance therefrom.
Vidare föreslås att livet skall vara anordnat att upptaga högst 65% av mätkroppens höjd, i vart fall skall livet vara dimensionerat så att däri uppträdande skjuvspänningen, innan mäthålen införts, kommer att understiga 50 N/mmz vid maximal belastning av mätkroppen. ' Slutligen föreslås att genom hålen för magnetiseringslindningen löper en kortsluten lindning för temperaturkompensering och att denna lindning är vald med ett mot en temperaturkompenserings omfattning lämpligt antal varv. A 459 212 10 FURDELAR De fördelar som främst kan få anses vara förknippade med en anordning för mätning och/eller registrering av mekaniska krafter, i enlighet med före- liggande uppfinning, är att härigenom har det skapats förutsättningar för att kunna kombinera magnetoelastisk teknik med skjuvbalkstekniken och därvid kunna skapa förutsättningar för att få en noggrann registrering av de mekaniska krafterna som verkar på en mätkropp och därjämte kunnat skapa förutsättningar för att enbart behöva välja mätkroppens dimensioner mot önskat mätomrâde i kombination med att kunna skapa ett liv med en begrän- sad tjocklek och utbredning, och därmed skapa förutsättningar för att erbjuda en mot oönskade kraftkomposanter okänslig lastcell.Furthermore, it is proposed that life should be arranged to occupy a maximum of 65% of the height of the measuring body, in any case the life must be dimensioned so that in it the occurring shear stress, before the measurement holes are inserted, will be less 50 N / mmz at maximum load on the measuring body. ' Finally, it is suggested that one passes through the holes for the excitation winding short-circuited winding for temperature compensation and that this winding is selected with a number suitable for the extent of a temperature compensation turn. A 459 212 10 BENEFITS The benefits that can primarily be obtained are considered to be associated with a device for measurement and / or registration of mechanical forces, in accordance with present invention, is that in this way conditions have been created for to be able to combine magnetoelastic technology with the shear beam technology and thereby being able to create conditions for obtaining an accurate registration of the mechanical forces that act on a measuring body and have also been able to create conditions for only having to choose the dimensions of the measuring body against desired measuring range in combination with being able to create a life with a limited thickness and distribution, thus creating the conditions for offer a load cell that is insensitive to unwanted power components.
Det som främst kan få anses vara kännetecknande för en anordning, i enlig- het med föreliggande uppfinning, anges i det efterföljande patentkravets 1_ kännetecknande del.What can primarily be considered as characteristic of a device, in accordance with the present invention, is stated in the following claim 1_ characteristic part.
KORT FIGURBESKRIVNING En för närvarande föreslagen utföringsform, uppvisande de för föreliggande uppfinning signifikativa kännetecknen, skall närmare beskrivas med hänvis- ning till bifogad ritning där; figur 1 visar i sidovy en anordning för mätning och/eller regi- strering av mekaniska krafter och som utnyttjar en fast inspänd mätkropp, figur 2 visar ett snitt genom mätkroppen i anslutning till ett i mätkroppen utformat tunt liv och skjuvspänningens för- delning vid belastad balk samt visar en planvy av det tunna livet med införda magneti- serings- och avkänningslindningar. figur 3 BESKRIVNING ÖVER NU FURESLAGEN UTFÖRINGSFORM Med hänvisning till figur 1 visas där en anordning för mätning och/eller registrering av mekaniska krafter “F", utnyttjande en fast inspänd av homogent stålmaterial bestående mätkropp 1, med cirkulärt tvärsnitt, vars -Pn (TI U) ßJ ._ Å ND ll fria ände är påverkbar av den för mätningen avsedda kraften "F“, varvid nämnda mätkropp, mellan dess fasta inspänning lb och dess fria ände la, är utformad med ett tunt liv 11, vilket närmare framgår från figur 2, i vil- ket av kraftens "F" storlek beroende, i livet uppträdande, tvärkrafter alternativt skjuvspänningar är utvärderbara med hjälp av en magnetise- ringslindning 3 och en avkänningslindning 4.BRIEF DESCRIPTION OF FIGURES A presently proposed embodiment, having those of the present invention significant characteristics of the invention, shall be described in more detail with reference to to the attached drawing there; figure 1 shows in side view a device for measuring and / or mechanical forces and which use a fixed clamped measuring body, figure 2 shows a section through the measuring body in connection with an i the measuring body has a thin life and the shear stress division at loaded beam as well shows a plan view of the thin life with inserted magnetic sensing and sensing windings. figure 3 DESCRIPTION OF THE NOW FURESLAGEN EMBODIMENT Referring to Figure 1, there is shown a device for measuring and / or registration of mechanical forces "F", using a fixed clamping of homogeneous steel material consisting of measuring body 1, with circular cross-section, whose -Pn (TI U) ßJ ._ Å ND ll free end is actuated by the force "F" intended for the measurement, wherein said measuring body, between its fixed input voltage lb and its free end 1a, is formed with a thin web 11, as can be seen in more detail from Figure 2, in ket of the "F" magnitude of the force depends, in life, transverse forces alternatively shear stresses are evaluable by means of a magnetizing ring winding 3 and a sensing winding 4.
Den fasta inspänningen lb ombesörjes av ett till ett "L" utformat stöd 5, vars ena del Sa är utformad med ett cirkulärt häl, avsett för och anpassat till mätkroppens 1 yttre cirkulära tvärsnitt, samt vars andra del Sb är avsedd att stödja mot och vara fäst till ett underlag 6.The fixed input voltage 1b is provided by a support 5 formed into an "L", one part Sa of which is designed with a circular heel, intended for and adapted to the outer circular cross-section of the measuring body 1, and whose other part Sb is intended to support and be attached to a base 6.
I figur 1 visas även en utvärderingsenhet eller en mätutrustning 7 avsedd att kunna mäta och/eller registrera den mekaniska kraftens "F" storlek och för detta ändamål krävs anslutningsledningar 8 för magnetiseringslind- ningen 3 och anslutningsledningar 9 för avkänningslindningen 4.Figure 1 also shows an evaluation unit or a measuring equipment 7 intended to be able to measure and / or register the "F" magnitude of the mechanical force and for this purpose connection lines 8 are required for excitation winding 3 and connecting lines 9 for the sensing winding 4.
På ledningarna 8 kan matas en växelspänning med en frekvens av 100 Hz.An alternating voltage with a frequency of 100 Hz can be supplied on lines 8.
Eftersom konstruktionen och uppbyggnaden av enheten 7 i princip är tidiga- re känd och då denna konstruktion inte utgör någon del utav föreliggande uppfinning kommer denna utvärderingsenhets speciella utformning icke när- mare att beskrivas. Med hjälp av en kontakt 10 förses enheten 7 med erfor- derlig ström och spänning för dess drift.Since the design and construction of the unit 7 is in principle re known and since this construction does not form any part of the present invention, the special design of this evaluation unit will not be more to be described. By means of a contact 10 the unit 7 is provided with the required poor current and voltage for its operation.
Med hänvisning till figur 2 har det tunna livet där tilldelats hänvis- ningsbeteckningen 11 och detta liv 11 skall vara tilldelat en sådan be- gränsad utbredning i förhâllande till mätkroppen 1 att den applicerade kraften "F" uppbäres i tvärsnitt genom livet till en övervägande del, företrädsvis över 50% av mätkroppens material, utanför livet. Detta mate- rial har tilldelats hänvisningsbeteckningen 12 och 13.Referring to Figure 2, the thin life assigned therein has been designation 11 and this life 11 shall be assigned such a designation limited propagation in relation to the measuring body 1 that it applied the force "F" is supported in cross section through the waist to a predominant part, preferably over 50% of the material of the measuring body, outside the waist. This material rial has been assigned the reference numerals 12 and 13.
I anslutning till figur 2 visas även en tänkt fördelning av skjuvspän- ningarna (N/mmz) i mätkroppen 1, när den har ett tunt liv enligt uppfin- ningen och i övrigt belastas pä det sätt figur 1 visar men utan utbildade hål 17, 18, 19 och 20.In connection with Figure 2, an imaginary distribution of shear stresses is also shown. (N / mm 2) in the measuring body 1, when it has a thin life according to the invention and otherwise loaded in the manner shown in Figure 1 but without trained holes 17, 18, 19 and 20.
Här skall skjuvspänningarna i mätkroppens 1 tvärsnitt vara fördelade så att de maximala skjuvspänningarna i delarna 12 och 13 (vid 459 212 12 hänvisningsbeteckningen 1la) skall understiga uppträdande skjuvspänningar i livet (vid hänvisningsbeteckningen 11b) med en faktor 5.Here, the shear stresses in the cross section of the measuring body 1 must be distributed as follows that the maximum shear stresses in parts 12 and 13 (at 459 212 12 reference numeral 1la) shall be less than the shear stresses occurring in life (at the reference numeral 11b) by a factor of 5.
Utföringsexemplet illustrerar att mätkroppen 1 har tilldelats cirkulärt tvärsnitt men inom uppfinningens ram faller även möjligheten att kunna utforma mätkroppen av annat tvärsnitt. Ävenledes kan konstateras att livet 11 har bildats genom tvâ diametrala cirkulära mäturtag eller häl 14, 15, men även här skulle annan tvärsnitts- form vara möjlig.The exemplary embodiment illustrates that the measuring body 1 has been assigned circularly cross-section but within the scope of the invention also falls the possibility of being able to design the measuring body of another cross section. It can also be stated that the web 11 has been formed by two diametrics circular measuring recesses or heels 14, 15, but even here another cross-sectional form be possible.
Emellertid visas i figur 2 att hålet 15 är tilldelat en höjd "h" medan mätkroppens 1 totala höjd har tilldelats hänvisningsbeteckningen "H".However, Figure 2 shows that the hole 15 is assigned a height "h" while the total height of the measuring body 1 has been assigned the reference numeral "H".
I första hand skall livet 11 ha en minsta möjliga utbredning, dock måste livet vara dimensionerat så stort att detta kan upptaga fyra häl 17. 18 resp. 19, 20, där parvisa hål 17, 18 är avsedda för magnetiseringslind- ningen 3 medan parvisa hål 19, 20 är avsedda för avkänningslindningen 4.In the first place, life 11 should have the smallest possible extent, but must life be dimensioned so large that it can accommodate four heels 17. 18 resp. 19, 20, where paired holes 17, 18 are intended for magnetizing winding. while paired holes 19, 20 are intended for the sensing winding 4.
Livet 11 är vidare tilldelat en tjocklek "t" som skall hållas så liten som möjligt. Praktiskt torde detta innebära att livet måste tilldelas en tjocklek överstigande 0,2 mm och lämpligen inte överstiga 10 mm.The web 11 is further assigned a thickness "t" to be kept as small as possible. In practice, this should mean that life must be assigned to one thickness exceeding 0.2 mm and preferably not exceeding 10 mm.
Företrädesvis antages att livets 11 tjocklek "t" kommer att ligga inom omrâdet 1 -4 mm, den undre gränsen p.g.a. bearbetningstekniska omständig~ heter i det fall mätkroppen är homogen.Preferably it is assumed that the thickness of life 11 "t" will be within area 1 -4 mm, the lower limit due to processing technical circumstance ~ in the case where the measuring body is homogeneous.
Med hänvisning till figur 3 framgår att livet 11 upptager tvâ större hål 17 och 18 och två mindre hål 19 och 20, där de tvâ större hålen är anpas- sade för att omsluta och uppbära magnetiseringslindningen 3 medan de tvâ mindre hålen 19 och 20 är anpassade för att omsluta och uppbära avkän- ningsl indningen 4.Referring to Figure 3, it can be seen that the web 11 occupies two larger holes 17 and 18 and two smaller holes 19 and 20, where the two larger holes are adapted. said to enclose and support the excitation winding 3 while the two the smaller holes 19 and 20 are adapted to enclose and support the sensors. ningsl indningen 4.
Vidare föreslås att de två större hålen 17 och 18 skall ha sina centra orienterade på eller i närheten av en mätkroppen 1 tilldelad neutrallinje eller neutralplan 21 för belastningen på mätkroppen 1 från kraften "F".Furthermore, it is proposed that the two larger holes 17 and 18 should have their centers oriented on or near a neutral line assigned to the measuring body 1 or neutral plane 21 for the load on the measuring body 1 from the force "F".
De två mindre hålen 19, 20 har sina centra orienterade på en mot neutral- linjen 21 företrädesvis vinkelrätt orienterad linje 22 och orienterad på 13 459 212 ett avstånd från linjen 21 som motsvarar ungefärligen halva avståndet av livets 11 utbredning från nämnda neutralplan 21.The two smaller holes 19, 20 have their centers oriented on a neutral line 21 is preferably perpendicularly oriented line 22 and oriented on 13 459 212 a distance from the line 21 which corresponds to approximately half the distance of the extent of life 11 from said neutral plane 21.
Som tidigare omnämnts är livet 11 cirkulärt format genom tvâ diametralt urfräsningar eller urborrningar i mätkroppen 1 och härvid föreslås att livet 11 med sin höjd "h" skall vara anordnat att upptaga högst 65% av mätkroppens höjd “H". För en lastcell anpassad för 5 ton torde det vara lämpligt låta livets höjd "h" vara anpassat till 25% utav mätkroppens höjd llHll .As previously mentioned, the web 11 is circularly shaped by two diametrically millings or bores in the measuring body 1 and it is hereby proposed that life 11 with its height "h" shall be arranged to occupy a maximum of 65% of The height of the measuring body is "H". For a load cell adapted for 5 tonnes, it should be suitably let the height of life "h" be adjusted to 25% of the height of the measuring body llHll.
Med hänsyn till att här utnyttjas magnetoelastiska principer för att ut- värdera uppträdande skjuvspänningar i livet 11, i beroende på kraftens "F" storlek, och då den magnetoelastiska effekten icke är en linjär funktion av skjuvspänningens variation i förhållande till kraften kan skjuvspän- ningens storlek enklast utvärderas med magnetoelastiska principer när skjuvspänningarna är låga. Det föreslås att livet skall vara dimensionerat så att däri uppträdande skjuvspänning, före införandet av mäthålen, kommer att understiga 50 N/mmz i livets centrum.In view of the fact that magnetoelastic principles are used here to evaluate occurring shear stresses in life 11, in depending on the force "F" size, and since the magnetoelastic effect is not a linear function of the variation of the shear stress in relation to the force, the shear stress The size of the joint is most easily evaluated with magnetoelastic principles when the shear stresses are low. It is suggested that life should be dimensioned so that shear stress occurring therein, before the insertion of the measuring holes, comes to be less than 50 N / mmz in the center of life.
Slutligen anvisar föreliggande uppfinning en möjlighet att låta, genom de två större hålen 17, 18, en kortsluten lidning för temperaturkompensering få löpa. Denna lindning är icke inritad i figur 3 men kan vara vald mellan 1 och 15 varv i beroende på vilken temperaturkompensering som önskas. Med en grov tråd erfordras färre varv än med en vekare tråd.Finally, the present invention provides an opportunity to let, through the two larger holes 17, 18, a short-circuited line for temperature compensation get to run. This winding is not drawn in figure 3 but can be chosen between 1 and 15 revolutions in depending on the temperature compensation desired. With a coarse thread requires fewer turns than with a weaker thread.
Valet av träddiameter och antalet varv blir beroende av önskad temperatur- kompensering. Ju större sammanräknad motriktad ström som flyter i magneti- seringshálen desto större temperaturkompensering.The choice of tree diameter and the number of turns will depend on the desired temperature. compensation. The larger the total opposite current flowing in the magnetic field the greater the temperature compensation.
Ytterligare kan anföras att mätkroppen 1 utgöres av ett massivt stålmate- rial, som skall bearbetas för att bilda det tunna livet ll.It can further be stated that the measuring body 1 consists of a solid steel material. rial, to be processed to form the thin life ll.
Detta liv skall hållas tillräckligt tunt eftersom fältinträngningen blir dålig om livet 11 göres för tjockt och detta för till mättekniska problem.This life should be kept thin enough as the field penetration becomes bad if the life 11 is made too thick and this leads to metrological problems.
Genom den omständigheten att de magnetoelastiska principerna bygger på olinjära fenomen blir materialegenskaperna av största betydelse.By the fact that the magnetoelastic principles are based on nonlinear phenomena, the material properties become of paramount importance.
Uppfinningen anvisar en möjlighet att anordna stora hål 17, 18 för en stor (tjock, flera varv) magnetiseringslindning, vilket krävs vid homogent 459 212 14 material i mätkroppen 1 som är svârmagnetiserbart. Ett sådant arrangemang visar sig kunna reducera känsligheten för störande krafter. Även om den nu beskrivna mätkroppen l illustrerats som en materialdel i vilken två mäturtagningar 14, 15 urtagits bör beaktas att denna kropp mycket väl skulle kunna bestå av tre delar, en del med urtagningen 14, en del bildande livet 11 och en del med urtagningen 15, där dessa delar fast applicerats till varandra. Därigenom kan olika material väljas i delarna.The invention provides a possibility to provide large holes 17, 18 for a large one (thick, several turns) magnetizing winding, which is required at homogeneous 459 212 14 material in the measuring body 1 which is difficult to magnetize. Such an arrangement proves to be able to reduce the sensitivity to disturbing forces. Although the measuring body 1 now described is illustrated as a material part in which two measuring recesses 14, 15 have been recessed should be taken into account that this body could very well consist of three parts, one part with the recess 14, one part forming the web 11 and a part with the recess 15, where these parts are fixed applied to each other. Thereby, different materials can be selected in the parts.
Uppfinningen utgår nu ifrån att kunna hålla livets 11 tjocklek tunt och att detta skall vara orienterat centralt i mätkroppen. Härav följer att registreringen av de av krafter "F" förorsakade spänningarna skall huvud- sakligen ske i eller i omedelbar närhet till ett neutralplan 23 för på mätkroppen verksamma sidokrafter.The invention is now based on being able to keep the thickness of life 11 thin and that this should be oriented centrally in the measuring body. It follows that the registration of the voltages caused by forces "F", the main objectively take place in or in the immediate vicinity of a neutral plane 23 for on the lateral forces acting on the measuring body.
Icke önskvärda störspänningar ökar linjärt med avståndet från neutral- planet 23 och störspänningarna från sidokrafter och torsionskrafter är försumbar och noll i detta plan 23. Härigenom erhålls så gott som uteslu- tande en registrering av enbart spänningar förorsakade av kraften F.Undesirable disturbance voltages increase linearly with the distance from the neutral plane 23 and the perturbations from lateral forces and torsional forces are negligible and zero in this plan 23. In this way, almost exclusive a registration of only voltages caused by the force F.
När det gäller dimensioneringen av mätkroppen föreslås att den applicerade kraften "F" skall till minst 50%, säg ca 75%, uppbäras av mätkroppens material utanför livet 11.With regard to the dimensioning of the measuring body, it is proposed that it be applied the force "F" must be supported by at least 50%, say about 75%, of the measuring body material outside life 11.
För en lastcell anpassad för 1,0 ton blir värdet ca 70% och för en last- cell för 5,0 ton blir värdet ca 95%.For a load cell adapted for 1.0 ton, the value will be about 70% and for a load cell for 5.0 tons, the value will be about 95%.
Livet 11 är anordnat att upptaga högst 65% av mätkroppens höjd.The web 11 is arranged to occupy a maximum of 65% of the height of the measuring body.
För en lastcell anpassad för 1,0 ton blir värdet 50% och för en lastcell anpassad för 5,0 ton blir värdet 30%.For a load cell adapted for 1.0 ton, the value will be 50% and for a load cell adapted for 5.0 tonnes, the value will be 30%.
Som ett alternativ föreslås att urtagningarna 14 och 15 bildas av en stör- re yttre urtagning och en inre klenare urtagning, i vars centrum livet 11 är utformat.As an alternative, it is proposed that the recesses 14 and 15 be formed by a outer recess and an inner slender recess, in the center of which life 11 is designed.
Uppfinningen är givetvis inte begränsad till den ovan såsom exempel angiv- na utföringsformen, utan kan genomgå modifikationer inom ramen för uppfin- ningstanken illustrerad i efterföljande patentkrav.The invention is of course not limited to the one exemplified above. embodiment, but may undergo modifications within the scope of the invention. idea illustrated in the appended claims.
Claims (11)
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE8800860A SE459212C (en) | 1988-03-10 | 1988-03-10 | Device for measuring and / or recording mechanical forces |
| AU32982/89A AU3298289A (en) | 1988-03-10 | 1989-03-09 | Device for measuring and/or registering mechanical forces, and a method of manufacturing a measuring body for use in the device |
| EP19890903840 EP0403550A1 (en) | 1988-03-10 | 1989-03-09 | Device for measuring and/or registering mechanical forces, and a method of manufacturing a measuring body for use in the device |
| PCT/SE1989/000117 WO1989008826A1 (en) | 1988-03-10 | 1989-03-09 | Device for measuring and/or registering mechanical forces, and a method of manufacturing a measuring body for use in the device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE8800860A SE459212C (en) | 1988-03-10 | 1988-03-10 | Device for measuring and / or recording mechanical forces |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE8800860L SE8800860L (en) | |
| SE8800860D0 SE8800860D0 (en) | 1988-03-10 |
| SE459212B SE459212B (en) | 1989-06-12 |
| SE459212C true SE459212C (en) | 1994-02-07 |
Family
ID=20371644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE8800860A SE459212C (en) | 1988-03-10 | 1988-03-10 | Device for measuring and / or recording mechanical forces |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0403550A1 (en) |
| AU (1) | AU3298289A (en) |
| SE (1) | SE459212C (en) |
| WO (1) | WO1989008826A1 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE9202755L (en) * | 1992-09-24 | 1993-11-15 | Asea Brown Boveri | Round radial force meter |
| SE0502207L (en) * | 2005-10-07 | 2006-12-12 | Abb Ab | Power measuring device |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE391032B (en) * | 1974-12-03 | 1977-01-31 | Asea Ab | TRANSFORMATIVE POWER SENSOR |
| US4237727A (en) * | 1979-04-30 | 1980-12-09 | Hottinger Baldwin Measurements, Inc. | Mechanical moment sensitivity compensation in shear beam transducers |
| US4459863A (en) * | 1982-08-09 | 1984-07-17 | Safelink Ab | Shear beam load cell |
| GB2129949B (en) * | 1982-11-09 | 1986-02-26 | Allegany Technology Inc | Shear beam load cell system |
| SE452508B (en) * | 1983-03-21 | 1987-11-30 | Asea Ab | Load bearing beam |
-
1988
- 1988-03-10 SE SE8800860A patent/SE459212C/en not_active IP Right Cessation
-
1989
- 1989-03-09 EP EP19890903840 patent/EP0403550A1/en not_active Withdrawn
- 1989-03-09 AU AU32982/89A patent/AU3298289A/en not_active Abandoned
- 1989-03-09 WO PCT/SE1989/000117 patent/WO1989008826A1/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE8800860L (en) | |
| AU3298289A (en) | 1989-10-05 |
| SE8800860D0 (en) | 1988-03-10 |
| EP0403550A1 (en) | 1990-12-27 |
| SE459212B (en) | 1989-06-12 |
| WO1989008826A1 (en) | 1989-09-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4016756A (en) | Nip load sensing device | |
| EP3627123A1 (en) | Magnetoelastic sensor | |
| EP2597441A2 (en) | Load cell and applications thereof | |
| US9791332B2 (en) | Rod-shaped force transducer with improved deformation behavior | |
| US3861203A (en) | Magnetoelastic transducer | |
| US3258962A (en) | Magneto-elastic force measuring device | |
| CN101695717A (en) | Side transducer for detecting rolling pressure of rolling mill | |
| SE515184C2 (en) | Load cell and use of a load cell | |
| US3900812A (en) | Strain gage transducer | |
| SE459212C (en) | Device for measuring and / or recording mechanical forces | |
| DE50211975D1 (en) | DEVICE FOR MEASURING LOADS ON ROTATING COMPONENTS | |
| CN208270118U (en) | A kind of hydraulic steel gate of integrated hoisting capacity detection function | |
| CN105716746B (en) | A kind of force measuring method and its device for measuring force converting external force measurement to internal force measurement | |
| EP3645984B1 (en) | A weighing device | |
| CN103644837A (en) | Tension and torsion double-component strain sensor | |
| CN105547868A (en) | Drop hammer structural design based on stress concentration principle and test method thereof | |
| JPS60117120A (en) | Magnetic elastic force transducer | |
| CN205483341U (en) | Turn into internal force measuring measuring force device with external force measurement | |
| Kleckers et al. | High capacity reference transducer for tensile forces | |
| Yang | Design of surface grinding dynamometers | |
| Rizal et al. | An analytical, numerical and experimental study of an octagonal ring force transducer for a 2-axis force measurement | |
| SU145517A1 (en) | An instrument for measuring the pressure of metal on the rolls of a rolling mill | |
| CN102768010A (en) | Bidirectional strain sensor device | |
| US2645119A (en) | Torquemeter based on warping stress measurement | |
| CN219776944U (en) | Pin shaft type force sensor with full-bridge temperature compensation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NAL | Patent in force |
Ref document number: 8800860-2 Format of ref document f/p: F |
|
| NUG | Patent has lapsed |