DE8030920U1

DE8030920U1 - Force transducer

Info

Publication number: DE8030920U1
Application number: DE19808030920
Authority: DE
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1980-11-19
Filing date: 1980-11-19
Publication date: 1982-10-14

Description

PHILIPS PATENTVERWALTUNG GMBH PHD 80-167PHILIPS PATENTVERWALTUNG GMBH PHD 80-167

"Kraftauf nehmer""Force transducer"

Die Neuerung bezieht sich auf einen Kraftaufnehmer, insbesondere für Wägezellen, bestehend aus einem Stauchkörper mit mindestens einer quer zur Richtung einer auf den Stauchkörper einwirkenden Kraft angebrachten Bohrung und mit längs und quer zur Kraftrichtung angeordneten Dehnungsmeßstreifen. The innovation relates to a force transducer, especially for load cells, consisting of an upsetting body with at least one bore made transversely to the direction of a force acting on the compression body and with strain gauges arranged longitudinally and transversely to the direction of force.

Derartige Kraftaufnehmer sind vielfach bekannt, z.B. aus der DE-AS 12 04 849 oder der DE-OS 26 25 888. Derartige Kraftaufnehmer dürfen, insbesondere dann, wenn sie für eichfähige Waagen Verwendung finden sollen, nur außerordentlich kleine Abweichungen von der Linearität aufweisen. Derartige Kraftaufnehmer enthalten im allgemeinen vier Dehnungsmeßstreifen, die zu einer sogenannten Vollbrücke zusammengeschaltet sind. Dabei ist es üblich, zwei Dehnungsmeßstreifen in Kraftrichtung anzuordnen und zwei Dehnungsmeßstreifen quer zur Kraftrichtung. Es wurden bereits verschiedene Wege vorgeschlagen, die Linearität derartiger Kraftaufnehmer zu verbessern, wie z.B. die o.g. DE-OS zeigt.Such force transducers are widely known, e.g. from DE-AS 12 04 849 or DE-OS 26 25 888. Such Force transducers, especially if they are to be used for legal-for-trade scales, may only be extraordinary show small deviations from linearity. Such force transducers generally contain four Strain gauges that are interconnected to form a so-called full bridge. It is common to use two strain gauges to be arranged in the direction of force and two strain gauges transversely to the direction of force. There have already been several Proposed ways to improve the linearity of such force transducers, as e.g. the above-mentioned DE-OS shows.

Die Aufgabe auch der vorliegenden Neuerung ist es, einen Kraftaufnehmer der eingangs genannten Art hinsichtlich seiner Linearität wesentlich zu verbessern.The task of the present innovation is to provide a force transducer of the type mentioned above with regard to to improve its linearity significantly.

Die Neuerung besteht darin, daß die längs und quer zur Kraftrichtung liegenden Dehnungsmeßstreifen gemeinsam auf der Grundfläche von Bohrungen oder-Ausnehmungen am Stauchkörper angeordnet sind und die Grundflächen derart eingeformt sind, daß die die quer zur Kraftrichtung angeordneten Dehnungsmeßstreifen tragenden Abschnitte des StauchkörpersThe innovation consists in the fact that the strain gauges located longitudinally and transversely to the direction of the force work together the base of bores or recesses on the upsetting body are arranged and the base surfaces are formed in such a way that the arranged transversely to the direction of force Sections of the compression body bearing strain gauges

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einer nahezu gleichen mechanischen Beanspruchung unterworfen sind wie die mit in Kraftrichtung angeordneten Dehnungsmeßstreifen versehenen Abschnitte des Stauchkörpers .are subjected to almost the same mechanical stress as those arranged in the direction of force Sections of the compression body provided with strain gauges.

Messungen an derartigen Kraftaufnehmern zeigen, daß die in Kraftrichtung angeordneten und somit einer Stauchung unterworfenen Dehnungsmeßstreifen einen wesentlich größeren Anteil des Ausgangssignals liefern als die quer zur Kraft-Measurements on such force transducers show that the in Strain gauges that are arranged in the direction of the force and are therefore subject to compression deliver a significantly larger proportion of the output signal than the strain gauges that are perpendicular to the force richtung angeordneten und somit einer Dehnung unterworfenen Meßstreifen. Dieses Mißverhältnis ist nach den gewonnenen Erkenntnissen eine der Hauptursachen für unzureichende Linearität. Durch die neuerungsgemäß vorgeschlagene Maßnahme wird erreicht, daß sowohl die in Längsrichtung wiedirection arranged and thus subjected to stretching measuring strips. This disproportion is after the won Findings one of the main causes of insufficient linearity. The measure proposed according to the innovation ensures that both the longitudinal direction as auch die in Querrichtung angeordneten Dehnungsmeßstreifen etwa gleicher mechanischer Beanspruchung unterliegen und somit das Ausgangssignal bestimmen.the strain gauges arranged in the transverse direction are also subject to approximately the same mechanical stress and thus determine the output signal.

Die Zeichnung zeigt verschiedene Ausfuhrungsbeispiele von an sich bekannten Kraftaufnehmen Neuerungsgedanke verwirklichen läßt.The drawing shows various exemplary embodiments of known force absorbers Realize the idea of innovation.

von an sich bekannten Kraftaufnehmern, bei denen sich derof known force transducers in which the

Ein Stauchkörper 1 enthält einen Mittelsteg 2, auf dem Dehnungsmeßstreifen 3 angeordnet sind. Der Mittelsteg befindet sich zwischen Seitenstegen 4. Bei Belastung wirkt auf den Stauchkörper 1 eine Kraft 5 ein und bewirkt eine Verformung, der die Dehnungsmeßstreifen 3 folgen. Dabei wird der Mittelsteg 2 dadurch gebildet, daß im mittleren Teil 1a des Stauchkörpers 1 zwei symmetrischAn upsetting body 1 contains a central web 2 on which strain gauges 3 are arranged. The middle bar is located between side webs 4. When a load is applied to the compression body 1, a force 5 acts and causes it a deformation which the strain gauges 3 follow. The central web 2 is formed in that in middle part 1a of the compression body 1 two symmetrical

zueinander und gegenüberliegende zylindrische Vertiefungen 1b angeordnet sind. In den Figuren 2a und 4a ist die sich unter dem Einfluß der Last 5 ergebende Ausbeulung des mittleren Teiles stark vergrößert dargestellt. Ziel der Neuerung ist es, durch geeignete Dimensionierung dieseto each other and opposite cylindrical recesses 1b are arranged. In Figures 2a and 4a is the The bulging of the central part resulting from the influence of the load 5 is shown greatly enlarged. target the novelty is through suitable dimensioning these

Ausbeulung so groß zu machen, daß die quer zur Kraft-To make the bulge so large that the transverse to the force

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richtung angeordneten Dehnungsmeßstreifen 3 einer gleich großen, jedoch entgegengesetzten Längenänderung unterworfen werden wie die in Kraftrichtung angeordneten Dehnungsmeßstreifen. direction arranged strain gauges 3 one the same large but opposite changes in length are subjected to such as the strain gauges arranged in the direction of force.

Die Figuren 1b, 2b, 3b und 4b zeigen verschiedene Querschnitte mit unterschiedlichen Biegesteifigkeiten.Figures 1b, 2b, 3b and 4b show different cross sections with different flexural strengths.

Eine weitere Ausführungsform zeigen die Figuren 5 und 6, in denen Übergangszonen 1c vorgesehen sind. Auch hier kann durch geeignete Dimensionierung dafür gesorgt werden, daß bei Belastung die Querdehnung in der gleichen Größenordnung liegt wie die LängsStauchung.Another embodiment is shown in FIGS. 5 and 6, in which transition zones 1c are provided. Here too suitable dimensioning can be used to ensure that the transverse expansion is of the same order of magnitude under load lies like the longitudinal compression.

Figur 7 zeigt einen vollständigen Kraftaufnehmer, bei dem die Dehnungsmeßstreifen mit Anschlußdrähten 7 versehen und sodann mit einer elastischen Vergußmasse 11 geschützt sind.Figure 7 shows a complete force transducer in which the strain gauges are provided with connecting wires 7 and then protected with an elastic potting compound 11 are.

Bei der Ausführungsform nach Figur 8 ist ein mit einem Schutzgas gefüllter Raum 8 vorgesehen. Dessen Abschluß bildet eine Leiterplatte 9 mit den erforderlichen Abgleichwiderständen 10 und der Vergußmasse 11.In the embodiment according to FIG. 8, a space 8 filled with a protective gas is provided. Its conclusion forms a circuit board 9 with the necessary balancing resistors 10 and the potting compound 11.

Es hat sich herausgestellt, daß nach dem o.g. Neuerungsgedanken bemessene Kraftaufnehmer eine überraschend hohe Linearität aufweisen, die deren Verwendung in eichfähigen Waagen ohne Einschränkung ermöglicht.It has been found that force transducers dimensioned according to the above-mentioned idea of innovation have a surprisingly high Have linearity that enables them to be used in verifiable scales without restriction.

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Claims

4 PHD 80-167 PROTECTION CLAIMS:

1. Force transducer, in particular for load cells, consisting of a compression body with at least one bore made transversely to the direction of a force acting on the compression body and with strain gauges arranged longitudinally and transversely to the direction of force, characterized in that the longitudinal and transverse to the direction of force (5) lying Strain gauges (3) are arranged together on the base of bores or recesses on the compression body (1) and the base surfaces are formed in such a way that the sections of the compression body (1) carrying the strain gauges (3) arranged transversely to the direction of force (5) are almost identical Are subjected to mechanical stress like the sections of the compression body (1) provided with strain gauges (3) arranged in the direction of force (5).

2. Force transducer according to claim 1,

characterized in that the cavities receiving the strain gauges are protected by an elastic casting compound (11).

3. Force transducer according to claim 1 and 2,

characterized in that the strain gauges (3) are surrounded by a space (8) filled with a protective gas, the outer closure of which is formed by a printed circuit board (9).