WO2001004587A1

WO2001004587A1 - Kraftmesselement für eine waage

Info

Publication number: WO2001004587A1
Application number: PCT/EP2000/006011
Authority: WO
Inventors: Michael Schurr
Original assignee: Soehnle Ag
Priority date: 1999-07-10
Filing date: 2000-06-28
Publication date: 2001-01-18
Also published as: US20020104690A1; DE19932289C1; DE20023524U1; EP1194753A1

Abstract

Kraftmesselement für eine Waage, gebildet durch einen an seinem einen Ende die Last aufnehmenden Balken mit einer ersten Ausnehmung, auf deren Ober- und Unterseite sich durch ausgeprägt verringerte Materialquerschnitte Biegestellen ausbilden, zwischen denen sich eine Parallelführung ergibt und das Messsignal durch einen Dehnmessstreifen (20) abgeleitet wird, der auf die Aussenseite des Balkens aufgeklebt ist, bei dem auf der äusseren Oberfläche (50') des Balkens (13), auf der der Dehnmessstreifen (20) aufgebracht ist, eine quer zum Balken verlaufende zweite Ausnehmung (51) vorgesehen ist.

Description

Kraftmesselement für eine Waage

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Kraftmesselement für eine Waage der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art. Ein solches Kraftmesselement ist aus der DE 38 02 153 C2 bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Linearität der Abhängigkeit des mittels Dehnmessstreifen abgeleiteten Messsignals von der eingeleiteten Kraft weiter zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Maßnahmen gelöst . Die Erfindung betrifft ferner verschiedene vorteilhafte Weiterbildungen. Ein Ausführungsbeispiel ist im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es stellen dar:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer Waage mit einem Kraftmesselement 10;

Figur 2 eine perspektivische Ansicht des Kraftmesselementes ;

Figur 3 die Seitenansicht einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2 ;

Figur 4 eine Anordnung einer Waage mit 4 Kraftmesselementen 10;

Figur 5 die Schaltung der 4 Kraftmesselemente zu einer Wheatstone' sehen Brücke nach dem Stande der Technik; Figur 6 die Schaltung von 4 Kraftmesselementen zu einer Wheatstone' sehen Brücke mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Waage. Am Rand 1 eines Kastens 2 sind vier Hebel 3, 4, 5, 6 eingehängt. Die Hebel 5 und 6 greifen mittels je eines Gehänges 7, 8 an den Hebeln 3, 4 etwa an deren Mitte an. Die Hebel 3, 4 sind an ihrem freien Ende miteinander verbunden und tragen dort einen Stift 19, der auf ein Kraftmesselement 10 einwirkt. Die Hebel 3 bis 6 werden an den mit Pfeilen bezeichneten Stellen ihrerseits von einer (nicht gezeigten) Platte her über Schneide und Pfanne belastet.

Fig. 2 zeigt das Kraftmesselement 10. Es wird durch zwei äußere Balken 11, 12 und einen inneren Balken 13 gebildet, die parallel zueinander angeordnet, gleich lang und miteinander durch einen Querbalken 14 verbunden sind. Die Form ist in Draufsicht E-förmig. Die äußeren Enden der Balken 11, 12 werden, wie aus Fig. 1 ersichtlich, an einer Konsole 15 befestigt, die in der Mitte mittels einer Ausnehmung 15' eine Vertiefung 15' aufweist, damit sich der mittlere Balken 13 absenken kann. Das Kraftmesselement 10 nimmt die Last durch den Stift 19, der mit den Hebeln 3 und 4 an deren vorderer Verbindung verbunden ist, auf.

Die Balken 11, 12, 13 sind je mit einem Durchbruch 25 versehen. Dieser wird durch einen kreisförmigen Bereich 25' und einen ovalen Bereich 25'' gebildet, die miteinander in Verbindung stehen. Durch die ausgeprägt verringerten Materialquerschnitte entstehen Biegestellen 40, 41, 42, 43 (vgl. Fig. 3) . Diese ergeben ein Parallelogramm, das sich bei Belastung verbiegt. Dabei verformt sich auch der Abschnitt 50 im oberen Bereich des Balkens 13. Oberhalb der Öffnung 25'' ist ein Dehnmessstreifen 20 aufgeklebt, dessen elektrischer Widerstand sich bei Belastung des Bereiches 50 des Kraftmesselementes 10 (Zug oder Druck) ändert

Im Bereich 50 befindet sich auf der Oberseite des Balkens 13 - sowie auf den anderen Balken 11, 12 - eine im Querschnitt rechteckige nach oben offene Ausnehmung 51. Die Abmessungen sind beispielhaft etwa folgende : Die Länge des Balkens 13 beträgt ca. 6,6 mm. Die Ausnehmung 51 gemäß Fig. 3 hat eine Länge (a) von ca. 13 mm und eine Höhe von ca. 3,5 mm. Die Breite der beiden äußeren Balken 10, 11 beträgt ca. 6 mm. Die Breite des mittleren Balkens beträgt ca. 12 mm. Die Ausnehmung 51 bewirkt eine Schwächung des Bereichs 50 oberhalb des Durchbruches 25.

Bei Belastung durch eine Kraft über den Stift 19 ergibt sich infolge der Ausnehmung 51 eine Linearisierung des mittels eines Dehnmessstreifens 20 bei Einleitung einer Kraft über den Stift 19 ableitbaren Signals. Es ist also nicht mehr nötig (wie noch beim Stande der Technik gemäß DE 38 02 153 C2 , Spalte 2, Zeile 60 ff.), auf der Oberseite des Balkens 13 zwei Dehnmessstreifen anzuordnen, von denen bei einer Auslenkung der eine auf einer Zugzone und der andere auf einer Druckzone angeordnet sein muss, um die Nicht- Linearitäten durch entsprechende Gegeneinanderschaltung der Dehnmessstreifen kompensieren zu können. Vielmehr ergibt nunmehr bereits nur ein Dehnmessstreifen pro Kraftmesselement ein zufriedenstellend lineares Signal.

Vier Kraftmesselemente können, wie in Fig. 4 dargestellt, an den Kanten einer Platte 60 angeordnet sein. Die Kraftmesselemente können dann zur Ableitung eines Messsignals in einer Wheatstone' sehen Brücke zusammen geschaltet werden. Nach dem Stande der Technik, der in Fig. 5 dargestellt ist, musste man jeweils in einem Zweig der Wheatstone' sehen Brücke 2 Kraftmesselemente anordnen, um einen auf Zug belasteten Bereich Z und einen auf Druck belasteten Bereich D (jeweils mit einem Dehnmessstreifen) so zu schalten, dass die geschilderte Kompensation wirksam werden konnte.

Gemäß der Erfindung ist dies nicht mehr erforderlich. Man kann mit vier Kraftmesselementen 10 gemäß der Erfindung eine Wheatstone' sehe Brücke nach Fig. 6 ohne durch Druck oder Zug verursachte Nicht -Linearitäten aufbauen, von denen zwei auf Druck (D) und zwei auf Zug (Z) belastet werden. Die auf Zug belasteten werden lediglich umgekehrt angeordnet wie die auf Druck zu belastenden Dehnmessstreifen nach den Figuren 2 und 3 ("über Kopf") . Damit lässt sich eine sehr viel einfachere Gestaltung des einzelnen Kraftmesselements 10, aber auch ein erheblich verbilligter Aufbau einer Wheatstone' sehen Brücke nach Fig. 6 erzielen. Man kann daher ein Kraftmesselement nach der Erfindung auch als "Viertelbrücke-Wägezelle" bezeichnen.

Claims

Patentansprüche

Kraftmesselement für eine Waage, gebildet durch mindestens einen an seinem einen Ende die Last aufnehmenden Balken, der eine erste Ausnehmung aufweist, auf deren Ober- und Unterseite sich durch ausgeprägt verringerte Querschnitte Biegestellen derart ausbilden, dass sich zwischen den Biegestellen eine Parallelführung ergibt, und bei dem das Messsignal mittels eines Dehnmessstreifens (20) abgeleitet wird, der auf der Außenseite des Balkens angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Außenseite des Balkens (13) und dem Dehnmessstreifen (20) in Richtung auf das die Kraft aufnehmende Ende (13') des Balkens benachbart, eine quer zum Balken verlaufende nach oben offene zweite Ausnehmung (51) angeordnet ist.

Kraftmesselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (51) einen länglichrechteckigen Querschnitt hat .

Kraftmesselement nach Anspruch 1 oder 2, bei der die erste Aussparung (25) einen kreisförmigen (25') und einen ovalen (25'') Bereich aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der kreisförmige Bereich (25') im Wesentlichen unterhalb der zweiten Ausnehmung (51) und der ovale Bereich (25'') im Wesentlichen unterhalb des Dehnmessstreifens (20) angeordnet ist.