DE2818140A1

DE2818140A1 - FORCE MEASURING CELL, IN PARTICULAR WEIGHT CELL WITH A MEASURING BODY THAT CAN BE STRESSED ON BENDING

Info

Publication number: DE2818140A1
Application number: DE19782818140
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl Ing Zeth
Original assignee: Bizerba Werke Wilhelm Kraut GmbH and KG
Current assignee: Bizerba SE and Co KG
Priority date: 1978-04-26
Filing date: 1978-04-26
Publication date: 1979-11-08
Also published as: DK170079A; IT1112490B; NL7902487A; JPS54141682A; SE7903555L; BE875849A; IT7921394A0; GB2020440A; FR2424528A1

Description

DR.-ING. DlPU-ING. M. SC. D¹P-..-^-)HY5. DP. OIPL.-PHYS.DR.-ING. DlPU-ING. M. SC. D ¹ P -..- ^-) HY5. DP. OIPL.-PHYS.

HÖGER - STELLRECHT - GRJESSBAGH - HAECKERHÖGER - LEGAL RIGHT - GRJESSBAGH - HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STUTTGART "iOIOt/ΠPATENT LAWYERS IN STUTTGART "iOIOt / Π

JLo ι ο 14U JLo ι ο 14U

A 42 805. m Anmelder: Bizerba-WerkeA 42 805. m Applicant: Bizerba-Werke

m - 170 Wilhelm Kraut KGm - 170 Wilhelm Kraut KG

5. April 1978 Postfach 1140April 5, 1978 P.O. Box 1140

7460 Baiingen 17460 Baiingen 1

Beschreibungdescription

Kraftmeßzelle, insbesondere Wägezelle mit einem auf Biegung beanspruchbaren MeßkörperLoad cell, in particular a load cell with a bending loadable Measuring body

Die Erfindung betrifft eine Kraftmeßzelle, insbesondere Wägezelle mit einem auf Biegung beanspruchbaren Meßkörper und mit auf dem Meßkörper angeordneten Dehnungsmeßstreifen zum Anschluß an eine elektrische Meßleitung.The invention relates to a load cell, in particular a load cell with a measuring body that can be subjected to bending and with Strain gauges arranged on the measuring body for connection to an electrical measuring line.

Bei Kraftmeßzellen dieser Art muß der Meßkörper gegen Fremdeinflüsse wie Feuchtigkeit, Schmutz, usw. durch eine dichte Abdeckung geschützt werden. Bei bekannten Kraftmeßzellen sind hierzu Metallfaltenbälge, Membranen oder Kunststoffschichten vorgesehen, die jedoch aufgrund ihrer (meist noch temperaturabhängigen) Eigensteifigkeit einen störenden Einfluß auf das Meßergebnis ausüben, und zwar insbesondere dann, wenn es sich um die Messung kleiner Lasten handelt, bei denen das Verhältnis Fremdeinfluß zu Nennlast relativ ungünstig ist, da die ~ Durchbiegung des Meßkörpers und auch der Fremdeinfluß in allen Lastbereichen etwa konstant bleibt.With load cells of this type, the measuring body must protect against external influences such as moisture, dirt, etc. are protected by a tight cover. In known load cells are for this purpose metal bellows, membranes or plastic layers provided, but due to their (mostly temperature-dependent) inherent rigidity, they have a disruptive influence on the Exercise measurement result, especially when it comes to the measurement of small loads in which the ratio External influence is relatively unfavorable at nominal load, since the deflection of the measuring body and also external influence in all Load ranges remains roughly constant.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kraftmeßzelle vorzuschlagen, deren Meßkörper gegen äußere Einflüsse abgedichtet ist, ohne daß hierdurch störende Rückwirkungen auf das Meßergebnis eintreten,- It is the object of the invention to propose a load cell whose measuring body is sealed against external influences without that thereby disturbing repercussions on the measurement result occur,

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als MeßrThe object is achieved according to the invention in that as Meßr

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2818128181

A 42 8o5 mA 42 8o5 m

m - 1 7om - 1 7o

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körper ein Rohr vorgesehen ist, das an seinem einen/ offenen Ende mit einem Befestigungssockel verbunden ist und mit allseitigem Abstand von einer mit dem Sockel verbundenen Hülse umschlossen ist, und daß am anderen, freien Ende des Rohres ein freitragend durch das Rohr verlaufender Stab befestigt ist, dessen freies Ende aus dem offenen Rohrende herausragt und dort mit der zu messenden Kraft beaufschlagbar ist.body a tube is provided, which at its one / open The end is connected to a mounting base and spaced on all sides from a sleeve connected to the base is enclosed, and that attached to the other, free end of the tube, a cantilevered rod extending through the tube is, the free end of which protrudes from the open pipe end and can be acted upon there with the force to be measured.

Der allgemeine Erfindungsgedanke besteht also darin, die Krafteinleitung mittels des Stabes durch das offene Rohrende auf der Innenseite des Meßkörpers vorzunehmen, so daß der Meßkörper außen von einer mit dem Befestigungssockel verbundenen Hülse frei umgeben werden kann, die bei Belastung der Kraftmeßzelle keinerlei Beanspruchung erfährt und somit auch keine Rückwirkung auf das Meßergebnis ausüben kann.The general idea of the invention consists in the introduction of force by means of the rod through the open end of the tube on the inside of the measuring body, so that the measuring body can be freely surrounded on the outside by a sleeve connected to the mounting base, which when the load cell is loaded is not subjected to any stress and therefore cannot have any retroactive effect on the measurement result.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Wirkungslinie der zu messenden Kraft axial mit einem Befestigungsanschluß, insbesondere einer Gewindebohrung des Sockels fluchtet. Hierdurch wird im Gegensatz zu bekannten Kraftmeßζeilen der Vorteil erreicht, daß die Zelle momenten- und kräftefrei am Meßort befestigt werden kann.A preferred embodiment of the invention stands out characterized in that the line of action of the force to be measured is axially connected to a fastening connection, in particular a threaded hole of the base is aligned. In contrast to known force measuring parts, this has the advantage that that the cell can be attached to the measuring location without any moment or force.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist schließlich vorgesehen, im Befestigungssockel einen verstellbaren Anschlag, insbesondere in Gestalt einer Schraubbuchse zu lagern, durch die hindurch die Krafteinleitung erfolgt. Dies hat den Vorteil, daß im Gegensatz zu bekannten Kraftmeßzellen der als überlastsicherung dienende Anschlag nicht getrennt von der Kraftmeßzelle angeordnet werden muß, sondernIn a further preferred embodiment of the invention Finally, there is provision for an adjustable stop, in particular in the form of a screw socket, in the mounting base to store through which the force is introduced. This has the advantage that in contrast to known Load cells the stop serving as overload protection does not have to be arranged separately from the load cell, but

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A 42 805 m .A 42 805 m.

m - 170m - 170

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ein Bestandteil dieser Zelle ist.is part of this cell.

Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:The following description of preferred embodiments of the invention is used in conjunction with the accompanying drawings further explanation. Show it:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer Wägezelle;1 is a longitudinal sectional view of a load cell;

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 inFIG. 2 is a sectional view taken along line 2-2 in FIG

Fig. 1 undFig. 1 and

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 in3 is a sectional view taken along line 3-3 in FIG

Fig. 1.Fig. 1.

An einem vorzugsweise metallischen Befestigungssockel 1 ist ein als Meßkörper dienendes Rohr 2 angeordnet, das sowohl einstückig als auch als getrenntes Teil im Sockel 1 mittels Press-Sitz, Verschraubung oder dergleichen befestigt sein kann und das an seinem in Fig. 1 und 2 rechts gelegenen, offenen Ende 3 in eine Kammer 4 des Befestigungssockels 1 übergeht, welche ihrerseits durch einen lösbaren Deckel 5, beispielsweise aus Kunststoff, verschlossen ist. Auf dem äußeren Mantel des Rohres 2 sind in herkömmlicher Weise an sich bekannte Dehnungsmeßstreifen 6 angeordnet, welche die Verformung der Rohrwand bei Belastung mit vollziehen und deren dabei erfolgende Änderung ihres elektrischen Widerstandes ein Maß für die eingeleitete Kraft ist. Die Dehnungsmeßstreifen 6 sind in bekannter Weise zu einer Meßbrücke zusammengeschaltet. Ein de:r Belastung des als Meßkörper dienenden Rohres 2 entsprechendes, elektrisches Meßsignal wird über ein Kabel 7 durch den Befestigungssockel 1 hindurch in einen Kabelanschlußraum 8 geführt und von dort zu einemOn a preferably metallic mounting base 1, a tube 2 serving as a measuring body is arranged, which is both in one piece as well as a separate part in the base 1 by means of a press fit, screw connection or the like can be attached and that to its open end 3 located on the right in Fig. 1 and 2 merges into a chamber 4 of the mounting base 1, which in turn is closed by a detachable cover 5, for example made of plastic. On the outer jacket of the pipe 2 Strain gauges 6 known per se are arranged in a conventional manner, which measure the deformation of the pipe wall under load carry out with and the resulting change in their electrical resistance is a measure of the force introduced. The strain gauges 6 are connected together in a known manner to form a measuring bridge. A de: r load of the measuring body The electrical measurement signal corresponding to the pipe 2 is transmitted via a cable 7 through the mounting base 1 out into a cable connection space 8 and from there to one

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A 42 805 mA 42 805 m

m - 169m - 169

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Anzeige- und/oder Registriergerät weitergeleitet. Wie dargestellt, ist auf den Befestigungssockel 1 ein Verschlußhülse abgedichtet aufgeschraubt, welche das Rohr 2 mit Abstand allseits umschließt. Hierdurch ist das Rohr 2 gegenüber Fremdeinflüssen vollkommen geschützt und kann sich dennoch ohne Behinderung durch die Hülse 9 bei Belastung frei verbiegen.Forwarded display and / or registration device. As shown, a locking sleeve is screwed onto the mounting base 1 in a sealed manner, which the tube 2 with distance on all sides encloses. As a result, the pipe 2 is completely protected against external influences and can still move without hindrance bend freely through the sleeve 9 under load.

Eine zu messende Kraft wird in folgender Weise in das Rohr 2 eingeleitet: An dem frei in die Verschlußhülse 9 ragenden Ende 11 ist in Längsrichtung freitragend durch das Rohr 2 verlaufend ein Stab 12 befestigt, der zu diesem Zweck an seinem mit dem Rohr 2 verbundenen Ende eine dem Rohrinnendurchmesser entsprechende Verdickung 13 aufweist. Das freie Ende 14 des Stabes 12 ragt aus dem offenen Rohrende 3 in die Kammer 4 des Befestigungssockels 1 hinein und trägt dort eine Schraube 15 mit ringsum verlaufender Pfanne 16, in welche mittels einer Ringschneide eine Krafteinleitungsöse 17 eingehängt ist. Die öse 17 weist einen Bund 13 auf und setzt sich in eine Stange 19 fort, an der die zu messende Kraft angreift. Diese Kraft bewirkt über den freitragend im Rohr 2 gehaltenen Stab 12 eine Verbiegung dieses Rohres, die mit Hilfe der Dehnungsmeßstreifen 6 meßbar ist und ein Maß für die an der Stange 19 angreifende Kraft liefert.A force to be measured is introduced into the tube 2 in the following way: At the one protruding freely into the closure sleeve 9 The end 11 extends through the pipe 2 in a cantilevered manner in the longitudinal direction a rod 12 attached to his for this purpose with the pipe 2 connected end to the pipe inside diameter has corresponding thickening 13. The free end 14 of the rod 12 protrudes from the open pipe end 3 into the chamber 4 of the Fastening base 1 and carries a screw 15 there with pan 16 running all around, in which by means of a Ring cutting edge a force application eye 17 is attached. the Eyelet 17 has a collar 13 and sits in a rod 19 on which the force to be measured acts. This force causes the rod 12, which is held in a cantilevered manner in the tube 2, to bend this tube, which with the aid of the strain gauges 6 can be measured and is a measure of the amount acting on the rod 19 Power supplies.

Wie aus Fig. 1 und 2 hervorgeht, ist im Befestigungssockel 1 eine Gewindebohrung 21 vorgesehen, die axial mit der Stange und damit der Wirkungslinie der zu messenden Kraft fluchtet. An der Gewindebohrung 21 wird der Sockel 1 am Meßort befestigt. Auf diese Weise ist die dargestellte Wägezelle so gehalten, daß im Gegensatz zu bekannten Wägezellen während der Belastung der Zelle kein Moment auf diese einwirkt. Die Befestigung erfolgt vorzugsweise so, daß die Stange 19 vertikal nach unten verläuft und durch Anhängen einer Last mit der zu messenden Kraft beaufschlagbar ist.As can be seen from Fig. 1 and 2, a threaded hole 21 is provided in the mounting base 1, which axially with the rod and thus aligns with the line of action of the force to be measured. At the threaded hole 21, the base 1 is attached to the measuring location. In this way, the load cell shown is held in such a way that, in contrast to known load cells, during the load the cell does not act on it for a moment. The attachment is preferably done so that the rod 19 vertically downwards runs and can be acted upon by attaching a load with the force to be measured.

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^{A 42 8O5 m} ,«ιοί/π ^{A 42 805 m} , «ιοί / π

m - 170 7818140m - 170 7818 140

5. April 1978 - 7 -Apr. 5, 1978 - 7 -

In der der Gewindebohrung 21 gegenüberliegenden Wand des Befestigungssockels 1 befindet sich eine weitere Gewindebohrung, welche eine Schraubbuchse 22 aufnimmt, die axial frei von der Stange 19 durchdrungen und von einer gerändelten Kontermutter 23 gesichert ist. Das im Innern der Kammer 4 gelegene Ende der Schraubbuchse 22 dient als Anschlag für den Bund 18 und wirkt damit als überlastsicherung für die Wägezelle. Durch mehr oder weniger weites Eindrehen der Schraubbuchse 22 in den Befestigungssockel 1 kann der Punkt, an welchem die überlastsicherung in Tätigkeit tritt, eingestellt werden.In the wall of the mounting base opposite the threaded hole 21 1 there is another threaded hole which receives a screw bushing 22 which is axially free from the Rod 19 is penetrated and secured by a knurled lock nut 23. Located inside the chamber 4 end of the Screw socket 22 serves as a stop for the collar 18 and thus acts as an overload protection for the load cell. By more or Screwing the screw socket 22 less far into the mounting base 1 can be the point at which the overload protection comes into operation, to be discontinued.

Bei der dargestellten Ausführungsform sind das Rohr 2 und der Stab 12 als zwei separate, miteinander verbundene Teile ausgebildet. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung könnten das Rohr 2 und der Stab .12 auch einstückig ausgebildet sein.In the embodiment shown, the tube 2 and the rod 12 are designed as two separate parts connected to one another. In another embodiment of the invention, the tube 2 and the rod .12 could also be formed in one piece be.

Die dargestellte Wägezelle wird an der Stange 19 mit einer Zugkraft belastet. Die Anordnung kann ohne weiteres so variiert werden, daß· der Stab 12 mit einer Druckkraft beaufschlagbar ist. Weiterhin könnte als zusätzlicher Schutz gegen überbelastung zwischen Stange 19 und Stab 12 eine Feder eingeschaltet sein. Die dargestellte Wägezelle eignet sich insbesondere zum Einbau in eine Zugstange, was deswegen in einfacher Weise möglich ist, weil die Gewindebohrung 21 mit der Achse der Stange 19 fluchtet.The load cell shown is on the rod 19 with a tensile force burdened. The arrangement can easily be varied so that a compressive force can be applied to the rod 12. Furthermore, a spring could be switched on between rod 19 and rod 12 as additional protection against overload. The load cell shown is particularly suitable for installation in a pull rod, which is therefore possible in a simple manner is because the threaded hole 21 is aligned with the axis of the rod 19.

Die über den Stab 12 von innen her erfolgende Belastung des als Meßkörper dienenden Rohres 2 kann erfindungsgemäß auch ohne Verwendung der Hülse 9 vorgenommen werden. Dasselbe gilt für die erfindungsgemäße Ausfluchtung des Befestigungsanschlusses (Gewindebohrung 21) mit der Krafteinleitungsrichtung an der Stange 19. Die Ausfluchtung des Befestigungsanschlusses mit der Krafteinleitungsrichtung ist nicht zwingend.The loading of the tube 2, which is used as a measuring body, from the inside via the rod 12 can also be applied according to the invention can be made without using the sleeve 9. The same applies to the alignment of the fastening connection according to the invention (Threaded hole 21) with the direction of force application on the rod 19. The alignment of the fastening connection with the direction of force application is not mandatory.

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A 42^05 m MWU§ A 42 ^ 05 m MWU§

5. April 1978 - 8 -April 5, 1978 - 8 -

Besonders vorteilhaft ist es, den Stab 12 als Federstab auszubilden, so daß sein die Stange 19 tragendes Ende aufgrund der Elastizität des Stabes bei Belastung eine größere Auslenkung erfährt als an sich durch die Verbiegung des Rohres 2 bedingt. Die genaue Einstellung der als Anschlag dienenden Schraubbuchse 22 auf eine bestimmte Grenzlast wird dadurch erleichtert. Auch für einen solchen Anschlag ist im übrigen die Verwendung der Hülse 9 nicht zwingend.It is particularly advantageous to design the rod 12 as a spring rod, so that its the rod 19 supporting end due to the The elasticity of the rod undergoes a greater deflection under load than is caused by the bending of the tube 2. The precise setting of the screw socket 22 serving as a stop to a specific limit load is thereby facilitated. The use of the sleeve 9 is also not mandatory for such a stop.

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

909845/0069909845/0069

Claims

DB..INS. DIPL.-ING.M. SC. D'°l .-PHYS. OR. OIPL.-PHYS.DB..INS. DIPL.-ING.M. SC. D '° l. - PHYS. OR. OIPL.-PHYS.

HÖGER - ST.ELLRECHT - GRIEiErSBAC H - HAECKERHÖGER - ST.ELLRECHT - GRIEiErSBAC H - HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STUTTGARTPATENT LAWYERS IN STUTTGART

2818H02818H0

A 42 805 m Applicant: Bizerba-Werke

m - 17o Wilhelm Kraut KG

April 5, 1978 P.O. Box 114o

746o Balingen 1

Patent claims:

1.} Load cell, especially load cell with an on bend loadable measuring body and with strain gauges arranged on the measuring body for connection to an electrical one Measuring line, characterized in that a tube (2) is provided as the measuring body, which is connected at its one open end (3) to a mounting base (1) and spaced on all sides is enclosed by a sleeve (9) attached to the base (1), and that at the other, free end (11) of the tube (2) - A cantilevered rod (12) extending in the longitudinal direction through the tube is attached, the free end (14) of which is from protrudes from the open pipe end (3) and there the force to be measured can be applied.

2. Load cell according to claim 1, characterized in that the tube (2) and rod (12) are made from two separate parts are.

3. Load cell according to claim 1 or 2, characterized in that the line of action of the force to be measured axially with a Fastening connection, in particular a threaded hole (21) of the base (1) is aligned.

4. Load cell according to claim 1, 2 or 3, characterized in that that on the free, inside (4) of the base (1)

909 84 5/00 69 _lMSPECTEO909 84 5/00 69 _IMPECTE O

Λ42 8Ο5Π, 2818H0Λ42 8Ο5Π, 2818H0

m - 17ο

April 5, 1978 - 2 -

The end (14) of the rod (12) engages a force application eyelet X17), which rests against a stop (22) in the event of an overload.

5. Load cell according to claim 4, characterized in that the stop (22) is adjustably mounted in the base (1).

6. Load cell according to claim 5, characterized in that the stop is designed as a screw socket (22) and of a rod (19) connected to the force application eye (17) is freely penetrated.

7. Load cell according to one of the preceding claims, characterized in that the rod (12) is designed as a spring rod is.

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