DE1155922B

DE1155922B - Measuring body for load measurements

Info

Publication number: DE1155922B
Application number: DEB59842A
Authority: DE
Inventors: Gottfried Birkholtz
Original assignee: BERLINER INDUSTRIEWAAGENFABRIK
Current assignee: BERLINER INDUSTRIEWAAGENFABRIK
Priority date: 1960-10-24
Filing date: 1960-10-24
Publication date: 1963-10-17

Description

Meßkörper für Lastmessungen Zur Messung von insbesondere größeren Lasten werden Kraftmeßdosen benutzt, die auf dem Prinzip beruhen, daß ein unter der zu messenden Last sich deformierender Körper auf einer oder mehreren seiner Außenflächen elektrische Wicklungen trägt, die unter dem Einfluß dieser Deformation teils gereckt, teils gestaucht werden, so daß in ihnen Widerstandsänderungen auftreten, die z. B. durch eine Meßbrücke feststellbar sind und ein Maß für die Größe der Last darstellen. Die Meßkörper bestehen dabei zweckmäßig aus einem elastischen Material, vorzugsweise Stahl, und sind beispielsweise als Rotationskörper ausgebildet, die beim Messen in Richtung ihrer Achse auf Druck beansprucht werden.Measuring body for load measurements For measuring especially larger ones Loads are used load cells based on the principle that an under the load to be measured of deforming bodies on one or more of its External surfaces bears electrical windings that are under the influence of this deformation partly stretched, partly compressed, so that changes in resistance occur in them, the z. B. can be determined by a measuring bridge and a measure of the size of the load represent. The measuring bodies are expediently made of an elastic material, preferably steel, and are designed, for example, as a body of revolution that are subjected to pressure when measuring in the direction of their axis.

In anderen Fällen werden als Meßkörper Federteller verwendet, deren kegelstumpfförmiger Teil auf Druck oder auf Zug beansprucht wird. In other cases, spring plates are used as the measuring body, their frustoconical part is subjected to compression or tension.

- Bei solchen bekannten Meßkörpern treten folgende Mängel auf: Ein auf Druck oder Zug beanspruchter Meßkörper weist keine lineare Abhängigkeit zwischen dem Betrag der Last und seiner Deformation, d. h. insbesondere der gemessenen Widerstandsänderung auf. Wird z. B. ein zylindrischer Druckmeßstab so belastet, daß eine Verkürzung um 1 0/ovo seiner ursprünglichen Länge eintritt, so wird sein Durchmesser um etwa 0,33 0/ovo größer. Damit ändert sich der Querschnitt um etwa 6,660/00. Die Kennlinie eines solchen Stabes verläuft daher progressiv.- The following deficiencies occur in such known measuring bodies: A The measuring body subjected to compression or tension has no linear dependency between the amount of load and its deformation, d. H. in particular the measured change in resistance on. Is z. B. loaded a cylindrical pressure gauge so that a shortening occurs by 10 / ovo of its original length, its diameter becomes about 0.33 0 / ovo greater. This changes the cross-section by about 6.660 / 00. The characteristic such a rod is therefore progressive.

Andererseits tritt bei einer Zugbeanspruchung eine degressive Kennlinie auf. - Bei Verwendung anderer Körperformen, bei denen keine Druck- oder Zugbeanspruchung stattfindet, sondern z. B. Biegebeanspruchungen maßgebend sind, entsteht ebenfalls keine lineare Kennlinie. Bei den bekannten tellerfederähnlichen Formen von Meßkörper oder bei den bekannten Biegetellern tritt bei der Belastung eine Übersetzungsänderung dadurch ein, daß die Krafteinleitungspunkte bzw. -linien einen Radius beschreiben. Handelt es sich dabei um Teller, die einem Druck ausgesetzt sind, so entsteht eine progressive, bei Tellem mit Zugbeanspruchung eine degressive Kennlinie. Bei flachen Tellern, bei denen die Krafteinleitungspunkte bzw. -linien nur wenig über der Fadenlinie liegen und bei einer Belastung unter diese zu liegen kommen, entsteht eine sinusförmige Kennlinie. On the other hand, a degressive characteristic curve occurs when there is tensile stress on. - When using other body shapes that are not subject to compressive or tensile stress takes place, but z. B. bending stresses are decisive, also arises no linear characteristic. In the known plate spring-like forms of measuring body or in the case of the known bending plates, a translation change occurs when the load is applied in that the force application points or lines describe a radius. If these are plates that are exposed to pressure, then one is created progressive, for Tellem with tensile stress a degressive characteristic. At flat Plates where the force application points or lines are only slightly above the thread line and come to lie below this when subjected to a load, a sinusoidal shape is created Curve.

Es ist erstrebenswert, statt der bei den üblichen Meßkörper auftretenden progressiven bzw. degressiven bzw. sinusförmigen Kennlinie eine exakt oder angenähert geradlinige Kennlinie der Abhängigkeit zwischen Last und Deformierung bzw. Widerstandsänderung zu erhalten. Diese Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung gelöst. Sie ist auf einen Meßkörper für Lastmessungen gerichtet, der mindestens zwei auf seiner Außenfläche vorgesehene elektrische Meßwicklungen trägt, von denen die eine durch die bei aufgesetzter Last erfolgende Deformation des Körpers gereckt, die andere gestaucht wird. It is worth striving for instead of that which occurs with the usual measuring bodies progressive or degressive or sinusoidal characteristic curve an exact or approximate straight line characteristic of the relationship between load and deformation or change in resistance to obtain. This object is achieved by the present invention. she is directed to a measuring body for load measurements, the at least two on his Outer surface provided electrical measuring windings carries, one of which through the deformation of the body that takes place when the load is applied is stretched, the other is compressed.

Die Erfindung besteht darin, daß der Meßkörper mindestens zwei tellerfederartig ausgebildete Teile enthält, die derart geneigt sind, daß durch die aufgesetzte Last der eine auf Druck (progressive Kennlinie), der andere auf Zug (degressive Kennlinie) beansprucht ist. Die Gestaltung und Bemessung des Meßkörpers ist so getroffen, daß die progressive Kennlinie des einen Teils im Zusammenwirken mit der degressiven Kennlinie des anderen Teils eine ganz oder nahezu geradlinige resultierende Kennlinie ergibt.The invention consists in that the measuring body is at least two like a plate spring contains formed parts which are inclined so that by the applied load one on pressure (progressive characteristic), the other on tension (degressive characteristic) is claimed. The design and dimensioning of the measuring body is made so that the progressive characteristic of one part in cooperation with the degressive one Characteristic curve of the other part is a completely or almost straight-line resulting characteristic curve results.

Vorzugsweise ist der Meßkörper rotationssymmetrisch gebaut, und seine Außenfläche ist über die beiden kegel- oder pyramidenstumpfförmigen Tellerränder etwa gleichen Neigungswinkels mit einem vorzugsweise zylindrischen Außenmantel verbunden. The measuring body is preferably constructed to be rotationally symmetrical, and its The outer surface is over the two conical or truncated pyramidal plate rims approximately the same angle of inclination connected to a preferably cylindrical outer jacket.

Dieser Außenmantel trägt die Meßwicklungen.This outer jacket carries the measuring windings.

Eine verbesserte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß der Meßkörper aus zwei Stücken zusammengesetzt ist, deren jedes je einen der kegel-oder pyramidenstumpfförmigen Tellerränder trägt. An improved embodiment of the invention is that the measuring body is composed of two pieces, each of which has one of the conical or truncated pyramidal plate rims.

Dabei ist jeder dieser Tellerränder in einen vorzugsweise zylindrischen koaxialen Außenmantel fortgesetzt, von denen jeder eine der Meßwicklungen trägt. Die an die Tellerränder angrenzenden Außenmäntel sind dabei - vorzugsweise an ihren der Verbindungsstelle mit dem jeweiligenTellerrand entgegengesetzten Rande - in je einen Ring fortgesetzt, die im wesentlichen gleichen Durchmesser aufweisen und durch mehrere, mindestens drei achsenparallele Bolzen miteinander verbunden sind. Zwischen diesen beiden an die Außenmäntel angrenzenden Ringen ist ein die Kraft übertragender weiterer Zylinder oder Ring vorgesehen.Each of these plate rims is preferably cylindrical continued coaxial outer jacket, each of which carries one of the measuring windings. The outer shells adjoining the plate rims are - preferably on theirs the junction with the edge opposite the respective plate edge - in each continued with a ring, which have substantially the same diameter and are connected to one another by several, at least three axially parallel bolts. Between these two rings adjoining the outer sheaths a further cylinder or ring transmitting the force is provided.

Das Prinzip der Erfindung sowie weitere Einzelheiten derselben erläutert die Zeichnung an zwei Ausführungsbeispielen. Es zeigt Fig. 1 einen aus einem Stück bestehenden Meßkörper mit zwei federtellerrandförmigen Teilen, von denen der eine auf Druck, der andere auf Zug beansprucht wird, Fig. 2 einen aus zwei Einzelstücken zus ammengesetzten Meßkörper, deren jeder einen Tellerrand teil aufweist, die miteinander über geeignete, die Kraft übertragende Teile verbunden sind. The principle of the invention and further details thereof are explained the drawing of two exemplary embodiments. It shows Fig. 1 a one-piece existing measuring body with two spring plate rim-shaped parts, one of which on pressure, the other on train is claimed, Fig. 2 one of two individual pieces together measuring body, each of which has a plate rim part, which with each other are connected via suitable, the force-transmitting parts.

In Fig. 1 ist der vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgebildete Meßkörper mit 1 bezeichnet. Der obere, zylindrische Teil dieses Meßkörpers ist mit dem unteren Teil über zwei kegelstumpfförmige, als Federtellerränder wirkende Teile 2 und 3 und einen zwischen deren Außenrändem liegenden hohlzylindrischen Teil 4 verbunden. Auf der Außenfläche dieses zylindrischen Teils 4 sind die beiden üblichen Meßwicklungen 5 und 6 angeordnet, deren obere beim Wirken einer Last in Richtung des axialen Pfeils gereckt, deren untere gestaucht wird. In Fig. 1 is the preferably rotationally symmetrical Measuring body designated by 1. The upper, cylindrical part of this measuring body is with the lower part has two frustoconical parts that act as spring plate edges 2 and 3 and a hollow cylindrical part 4 lying between their outer edges tied together. On the outer surface of this cylindrical part 4 are the two usual ones Measuring windings 5 and 6 arranged, the upper when acting a load in the direction of the axial arrow stretched, the lower one is compressed.

Dadurch, daß der obere tellerfederartig wirkende Teil2 beim Belasten in Achsenrichtung auf Druck und der untere Teil 3 auf Zug beansprucht wird, wird es möglich, die progressive Kennlinie, die durch den Teil 2 hervorgerufen wird, und die degressive Kennlinie, die der Teil 3 aufweist, so auszunutzen, daß sich als Resultierende eine genaue oder angenäherte Gerade ergibt. Die Neigungswinkel der Telleranteile 2 und 3 zur Körperachse können dabei entweder gleich groß sein oder aber, wie in Fig. 1 speziell gezeigt, voneinander verschieden sein. Durch letzteres werden die einzelnen Kennlinien der Teile 2 und 3 so beeinflußt, daß die Krümmungen ihrer progressiven bzw. degressiven Kennlinie genau oder angenähert gleich groß werden. Hierdurch werden Verschiedenheiten in diesen Krümmungen, die z. B. auf verschiedene Materialstärken der Tellerrandteile 2 und 3 oder der an diese angrenzenden Meßkörperteile bedingt sind, kompensiert. Because the upper part 2, which acts like a plate spring, is loaded in the axial direction of compression and the lower part 3 is subjected to tensile stress it is possible to use the progressive characteristic that is caused by part 2, and to utilize the degressive characteristic curve which part 3 has in such a way that results in an exact or approximate straight line. The angles of inclination the plate portions 2 and 3 to the body axis can either be the same size or, as specifically shown in FIG. 1, be different from one another. By the latter the individual characteristics of parts 2 and 3 are influenced so that the curvatures their progressive or degressive characteristic exactly or approximately the same size will. As a result, differences in these curvatures, which z. B. on different Material thicknesses of the plate rim parts 2 and 3 or the measuring body parts adjoining them are conditional, compensated.

Die untere Stirnfläche des Meßkörpers ist nach innen ausgehöhlt, so daß sie in an sich bekannter Weise auf einer Kugelfläche aufliegen kann. The lower end face of the measuring body is hollowed out inwards, so that it can rest on a spherical surface in a manner known per se.

Gemäß Fig. 2 besteht der Meßkörper aus zwei Einzelteilen 7 und 8, deren jeder einen zylindrischen Mittelteil enthält, an dessen oberen Rand sich je ein im Prinzip wie gemäß Fig. 1 ausgebildeter federtellerrandförmiger Teil 9 bzw. 10 anschließt. An den unteren Rand jedes dieser Teile 9 und 10 ist wiederum ein koaxial liegender zylindrischer Teil 11 bzw. 12 angeschlossen. Die oberen Ränder dieser Teile 11 und 12 sind in je einen Ring oder Zylinder 15 bzw. According to FIG. 2, the measuring body consists of two individual parts 7 and 8, each of which contains a cylindrical central part, at the upper edge of which is ever a spring plate rim-shaped part 9 or 10 connects. At the lower edge of each of these parts 9 and 10 is in turn a coaxially lying cylindrical part 11 or 12 connected. The top margins these parts 11 and 12 are each in a ring or cylinder 15 or

16 fortgesetzt. Die Teile 15 und 16 stehen über je einen Bolzen 17 bzw. 18 mit einem zwischen den Ringen 15 und 16 vorgesehenen weiteren Ring oder Zylinder 19 in Verbindung, der die Kraftübertragung zwischen den Teilen 15 und 16 bewirkt.16 continued. The parts 15 and 16 each stand over a bolt 17 or 18 with a further ring or provided between the rings 15 and 16 Cylinder 19 in connection, which transmits power between parts 15 and 16 causes.

Die zylindrischen Teile 11 und 12 tragen jeweils auf ihrer Außenfläche, und zwar in Nähe ihrer Verbindung mit den federtellerrandförmigen Teilen 9 und 10, also an ihrem unteren Rand, je eine der beiden Meßwicklungen 13 bzw. 14. The cylindrical parts 11 and 12 each bear on their outer surface, in the vicinity of their connection with the spring plate rim-shaped parts 9 and 10, that is, at its lower edge, one of the two measuring windings 13 and 14, respectively.

Auf der Außenfläche des ring- oder zylinderförmigen Kraftübertragungsteils 19 ist eine weitere elektrische Wicklung 20 vorgesehen, die zur Temperaturkompensation dient. Schließlich ist unterhalb des unteren Ringes 16 ein weiterer, von dem Bolzen 18 durchsetzter Zylinderteil 21 vorgesehen, der die Aufgabe hat, für die Meßwicklung 14 gleiche oder ähnliche Temperaturverhältnisse zu schaffen, wie sie bezüglich der Meßwicklung 13 durch den ring- oder zylinderförmigen Teil 19 gegeben sind. On the outer surface of the ring or cylindrical power transmission part 19 is another electrical winding 20 is provided for temperature compensation serves. Finally, below the lower ring 16 is another one of the bolt 18 penetrated cylinder part 21 is provided, which has the task of the measuring winding 14 to create the same or similar temperature conditions as they are with regard to the Measuring winding 13 are given by the annular or cylindrical part 19.

Wenn, analog wie nach Fig. 1, in Richtung der Meßkörperachse eine Last wirkt, so wird der Teil 9 auf Druck beansprucht und sein unterer Rand in Richtung des radialen Pfeils nach außen gedrückt, so daß die Meßwicklung 13 gereckt wird. Durch die Übertragung dieser Kraft über die Teile 11, 15, 19, 16 und 12 wird der tellerrandförmige Teil 10 auf Zug beansprucht und die Meßwicklung 14 gestaucht. If, analogously to FIG. 1, one in the direction of the measuring body axis Load acts, the part 9 is subjected to pressure and its lower edge in the direction of the radial arrow pressed outwards, so that the measuring winding 13 is stretched. By transmitting this force via parts 11, 15, 19, 16 and 12, the The rim-shaped part 10 is subjected to train and the measuring winding 14 is compressed.

Die Anordnung der Fig. 2 hat den grundsätzlichen Vorteil, daß die beiden Einzelstücke 7 und 8 aus einer bei der Fertigung auftretenden größeren Anzahl von Einzelstücken empirisch derart ausgewählt werden können, daß die erstrebte Geradlinigkeit der resultierenden Kennlinie möglichst vollkommen erreicht wird. The arrangement of Fig. 2 has the fundamental advantage that the two individual pieces 7 and 8 from a larger number occurring during manufacture of individual pieces can be selected empirically in such a way that the desired straightness the resulting characteristic curve is achieved as completely as possible.

Die zentralen Teile der Meßkörperstücke 7 und 8 werden einander zweckmäßig so genähert, daß sie bei Überlast einander berühren und damit die die Meßwicklungen tragenden Teile entlasten. Es empfiehlt sich, zu diesem Zweck zwischen den beiden gegeneinandergerichteten Stirnflächen der Teile 7 und 8 eine Platte 22 anzuordnen, - deren Oberflächen an den Auflagestellen eben geschliffen sind. Durch die Stärke dieser Platte 22, die wiederum aus einer größeren Anzahl von untereinander geringfügig abweichenden Einzelexemplaren ausgewählt werden kann, können Toleranzen in der Form der Meßkörperstücke 7 und 8 ausgeglichen werden. The central parts of the measuring body pieces 7 and 8 are mutually beneficial so approximated that they touch each other in the event of an overload and thus the measuring windings relieve load-bearing parts. It is best to do this between the two to arrange a plate 22 facing opposite end faces of parts 7 and 8, - the surfaces of which are ground flat at the support points. By strength this plate 22, which in turn consists of a larger number of one another slightly deviating single copies can be selected, tolerances in the form the measuring body pieces 7 and 8 are balanced.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Measuring body for load measurements, containing at least two electrical measuring windings provided on its outer surface, of which the a deformation of the body that occurs when the load is applied, the other is compressed, characterized in that it has at least two plate springs contains formed parts which are inclined to the direction of the force that one on pressure (progressive characteristic), the other on tension (degressive characteristic) is claimed.

2. Measuring body according to claim 1, characterized in that it is such is designed and dimensioned so that the progressive characteristic of one part interacts with the degressive characteristic of the other part a completely or almost straight line resulting characteristic curve.

3. Measuring body according to claim 1 or 2, characterized in that it is preferably built rotationally symmetrical and its outer surface over two conical or truncated pyramidal spring plate edges (2 and 3), which correspond to the direction of force have approximately the same angle of inclination, with a preferably cylindrical outer jacket (4) are connected.

4. Measuring body according to claim 2 or 3, characterized in that the angles of inclination the plate rims (2, 3) are of different sizes and thereby differences in the thickness of the plate rims or those adjoining them Compensate parts of the measuring body (1).

5. Measuring body according to claim 3 or 4, characterized in that the outer jacket part (4) carries the measuring windings (5, 6).

6. Measuring body according to claim 1 or 2, characterized in that it is composed of two pieces (7, 8), each of which has a conical or truncated pyramidal spring plate rim (9, 10) carries.

7. measuring body according to claim 6, characterized in that each of the Spring plate edges (9, 10) in a preferably cylindrical coaxial outer jacket (11, 12) is continued, each of which carries one of the measuring windings (13, 14).

8. Measuring body according to claim 6 or 7, characterized in that the cylindrical outer shells (11, 12) adjoining the plate rims (9, 10) - Preferably at their junction with the plate rims (9, 10) opposite Edges - are continued in a ring (15, 16), which are essentially one of the other have the same diameter and by several, z. B. three axially parallel bolts (17, 18) are connected to each other.

9. measuring body according to claim 8, characterized in that between the two on the two cylindrical outer casing parts (11, 12) adjacent rings (15, 16) a further cylinder or ring (19) transmitting the force is provided is.

10. Measuring body according to claim 9, characterized in that the the Force-transmitting cylinder or ring (19) on its outer surface an electrical Measuring winding (20) contributes to temperature compensation.

11. Measuring body according to claim 6 or the following, characterized in that that also at the level of the lower measuring winding (14) a cylinder surrounding it at a distance or ring (21) is arranged, which the prevailing temperature in the vicinity of this winding stabilized.

12. Measuring body according to claim 6 or the following, characterized in that that the middle pieces of the two measuring body parts (7, 8) come so close together are that they touch each other in the event of an overload and thus those carrying the measuring windings Relieve parts.

13. Measuring body according to claim 12, characterized in that between the middle pieces (7, 8) of the measuring body parts a perpendicular to the body axis - If necessary exchangeable - securing plate (22) is arranged.

14. Measuring body according to claim 13, characterized in that the securing plate (22) has ground surfaces at the support points.