FORCE TRANSFERRING ELEMENT FOR USE WITH A LOAD CELL

Abstract: 1. Force transfer member for a load cell (1) with a force transfer button (3), on which the force transfer member rests, the force transfer member having an elastic force-transmitting element (9) arranged concentrically to the force transfer button (3), characterized in that the force transmitting element (9) is of annular construction and is arranged approximately at the level of the force transfer button (3).

Description: Krafteinleitungsglied für eine Kraftmesszelle Die Erfindung betrifft ein Krafteineitungsglied für eine Kraftmesszelle mit einem Krafteinleitungsknopf, auf dem sich das Krafteinleitungsglied abstützt, wobei das Krafteinleitungsglied einen elastischen Kraftübertragungskörper aufweist. Kraftmesszellen sind zur Messung von im wesentlichen axial zur Kraftmesszelle gerichteten Kräften bestimmt. Sie werden beispielsweise als Wägezellen eingesetzt. Beim praktischen Einsatz von Kraftmesszellen treten in vielen Fällen Querbewegungen und/oder Querkräfte auf, beispielsweise bei einer Längenänderung einer auf Kraftmesszellen abgestützten Wägebrücke. Durch die Abweichung der aus der last und der Querkraft resultierenden Krafteinleitungsrichtung von der axialen Richtung treten Messfehler auf, deren Grösse durch die Querkraftempfindlichkeit der Kraftmesszelle bestimmt wird. Auch die aussermittige Verlagerung des Krafteinleitungspunktes bedingt einen Messfehler der Kraftmesszelle. In vielen praktischen Anwendungsfällen treten diese beiden Messfehler gemeinsam auf, insbesondere wenn wegen der zu erwartenden Querverschiebungen als Krafteinleitungsglied der Kraftmesszelle ein Wälzkörper verwendet wird. Bei einer solchen bekannten Kraftmesszelle (DE-PS 18 o6 668) wurden der Krümmungsradius und die Höhe des als Krafteinleitungsglied verwendeten Wälzkörpers so aufeinander abgestimmt, dass sich der Einfluss der Duerkraftempfindlichkeit und der Einfluss der aussermittigen Krafteinleitung bei Duerkraftein- fluss gegenseitig kompensieren. Weiterhin bedingen sie verhältnismässig grosse Bauhöhen; sie sind als gehärtete Präzisionsteile teuer und geben dynamische Stösse ungedämpft an die Kraftmesszelle weiter. Bei gewünschter flacher Bauweise kann man zwar eine Selbstzentrierung erreichen, nicht jedoch die Kompensationswirkung. Bei einer Kraftmesszelle der eingangs genannten Gattung (DE-GM 81 21 719) enthält das Krafteinleitungsglied einen elastischen Kraftübertragungskörper, durch den die zu über- tragende Druckkraft auf den Krafteinleitungsknopf der Kraftmesszelle übertragen wird. Wegen der elastischen Verformbarkeit des Kraftübertragungskörpers, der sich über dem Krafteinleitungsknopf der Kraftmesszelle befindet, können auftretende Querbewegungen aufgenommen werden. Die hierbei auftretenden Querkräfte üben jedoch auf das Krafteinleitungsglied ein Moment aus, das im wesentlichen von der Grösse der Querkraft und der Höhe des elastischen Kraftübertragungskörpers abhängt. Dieses Moment führt zu einem Messfehler der Kraftesszelle. Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Krafteinleitungsglied für eine Kraftmesszelle der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass unter Beibehaltung der Vorteile der elastischen Verformbarkeit des Krafteineitungsglieds ein Messfehler infolge eines im Krafteineitungsglied auftretenden Moments weitgehend vermieden wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Kraftübertragungskörper ringförmig ausgeführt und konzentrisch zum Krafteinleitungsknopf der Kraftmesszelle angeordnet ist. Die wirksame Höhe des elastischen Kraftübertragungskörpers über dem Krafteinleitungsknopf, die als Faktor das auftretende Moment wesentlich beeinflusst, kann somit unabhängig von der tatsächlichen, konstruktiv bedingten Höhe des elastischen Kraftübertragungskörpers frei gewählt werden, so dass das im Kraftübertragungskörper auftretende Moment unmittelbar und im gewünschten Masse beeinflusst werden kann. Auf diese Weise ist es insbesondere möglich, das auftretende Moment vernachlässigbar klein werden zu lassen, indem man gemäss einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens den ringförmigen Kraftübertragungskörper angenähert in Höhe des Krafteinleitungsknopfes der Kraftmesszelle anordnet, bzw. so ausbildet, dass die resultierende Horizontalkraft angenähert in Höhe des Krafteinleitungsknopfes wirkt. Hierzu wird zweckmässigerweise eine sich auf den Krafteinleitungsknopf abstützende Platte vorgesehen, die an ihrem Umfang einen abgesetzten Rand aufweist, der den ringförmigen elastischen Kraftübertragungskörper trägt. Gemäss einr anderen Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass mindestens eine der beiden Berührungsflächen des Krafteinleitungsknopfes und der sich darauf abstützenden Platte ballig gekrümmt ist und dass der Krümmungsradius der Berührungsflächen und die axiale Lage, die Abmessungen und die physikalischen Eigenschaften des elastischen Kraftübertrasngskörpers so aufeinander abgestimmt sind, dass sich der Einfluss der Querkraftempfindlichkeit und der Einfluss der aussermittigen Krafteinleitung bei Querkrafteinfluss gegenseitig kompensieren. Es ist zwar bekannt (DE-AS 21 21 357), die in eine Kraftmesszelle einzuleitende Kraft über einen ringförmigen elastischen Körper zu übertragen, der die Kraftmesszelle umgibt. Der elastische Körper dient hierbei jedoch nur als Überlastsicherung. Die Kraft wird über pendelnde Zugglieder auf das Krafteinleitungsglied übertragen, das sich auf dem Krafteinleitungsknopf abstützt. Damit können zwar Querverschie- bungen abgefangen werden, eine Kompensation des durch schräge Krafteinleitung bedingten Fehlers ist jedoch nicht möglich. Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt: Fig. 1 in vereinfachter Darstellungsweise im Schnitt eine Kraftmesszelle, Fig. 2 eine Draufsicht auf einen ringförmigen Kraftüber tragungskörper und Fig 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2. Fig. 1 zeigt eine Kraftmesszelle 1, die auf einem Fundament 2 befestigt ist. An ihrer Oberseite trägt die Kraftmesszelle 1 einen Krafteinleitungsknopf 3 mit ballig gekrümmter Oberfläche 4. Eine über der Kraftmesszelle 1 angeordnete Platte 5 weist an ihrer Unterseite eine zentrische Vertiefung 6 auf, deren ebener Boden 7 sich auf der ballig gekrümmten Fläche 4 des Krafteinleitungsknopfes 3 abstützt. Die Platte 5 weist an ihrem Umfang einen nach unten abgesetzten Rand 8 auf, der einen ringförmigen elastischen Kraftübertragungskörper 9 trägt, der beispielsweise aus einem Elastomer besteht. Eine obere Platte 1o stützt sich mit ihrem Rand auf dem ringförmigen elastischen Kraftübertagungskörper 9 ab und trägt eine Wägebrücke 11 oder ein anderes Bauteil, aus dem die zu messende Kraft auf die Kraftmesszelle 1 übertragen wird. Wie man beim dargestellten Ausführungsbeispiel erkennt, ist der konzentrisch zum Krafteinleitungsknopf 3 angeordnete ringförmige Kraftübertragungskörper a angenähert in Höhe der balligen Fische 4 des Krafteinleitungsknopfes 3 der Kraftmesszelle 1 angeordnet. Wenn infolge einer seitlichen Verschie bung der Platte 10 eine einseitige Verformung des Kraftübertragungskörpers 9 erfolgt, wird dadurch kein Moment im Kraft übertragungskörper 9 erzeugt, das sich störend auf die Messung auswirken könnte. Wenn jedoch durch die aussermittige Krafteinleitung bei einer Schrägstellung der Platte 5 und/oder durch eine Querkraftkomponente Fehlereinflüsse entstehen, so können diese durch eine geänderte Gestaltung des ringförmigen Kraftübertragungskörpers 9 kompensiert werden, insbesondere durch die Wahl der axialen Lage bei Schrägstellung des Kraftübertragungskörpers 9 und seiner physikalischen Eigenschaften Wenn die Einleitung der Querkraft in die Kraftmesszelle mit an die Querkraftempfindlichkeit angepasstem Moment erfolgt, ist die Ausführung als selbstkompensierendes System möglich. Da sich der elastische Kraftübertragungskörper 9 nicht über dem Krafteinleitungsknopf 3 befindet, sondern diesen konzentrisch umgibt, erhält man eine vorteilhafte geringe Bauhöhe. Für die Fälle, bei denen die Nachgiebigkeit des elastischen Kraftübertragungskörpers 9 in Lastrichtung störend ist, z.B. bei Rohranschlüssen an einen Wägebehälter, können Abrollkörper 12 (Fig. 2 und 3), z.B. Kugeln, in den Kraftübertragungskörper 9 eingebettet werden. Die selbstkompensierende Wirkung kann weitgehend beibehalten werden, wenn vorwiegend nur in einer Richtung eine Duer- verschiebung erfolgt, indem zwei gegenüberliegende Kugeln 12 verwendet werden, die quer zur Verschieberichtung pfeil 13 in Fig. 2) angeordnet sind. Beim Einsatz von mehr als zwei Kugeln 12 geht die selbstkompensierende Wirkung verloren, Selbstzentrierung und flache Bauweise bleiben aber erhalten.

Claims: Krafteinleitungsglied für eine Kraftmesszelle Patentansprüche: 1. Krafteinleitungsglied für eine Kraftmesszelle mit einem Krafteinleitungsknopf, auf den sich das Krafteinleitungs glied abstützt, wobei das Krafteinleitungsglied einen elastischen Kraftübertragungskörper aufweist, dadurch ge kennzeichnet, dass der Kraftübertragungskörper (9) ring förmig ausgeführt und konzentrisch zum Krafteinleitungs knopf (3} der Kraftmesszelle (1) angeordnet ist. 2. Krafteinleitungsglied nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass der ringförmige Kraftübertragungskörper (9) angenähert in Höhe des Krafteinleitungsknopfes (3) der Kraftmesszelle (1) angeordnet ist. 3. Krafteinleitungsglied nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, dass eine sich auf den Krafteinleitungsknopf t33 abstützende Platte (5) an ihrem Umfang einen abgesetzten Rand t8) aufweist, der den ringförmigen elastischen Kraft übertragungskörper G9) trägt. 4. Krafteinleitungsglied nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, dass mindestens eine der beiden Berührungsflä chen (4, 7) des Krafteinleitungsknopfes (3) und der sich darauf abstützenden Platte (5) ballig gekrümmt ist und dass der Krümmungsradius der Berührungsflächen t4 bzw. 7) und die axiale Lage, die Abmessungen und die physikali schen Eigenschaften des elastischen Krafteinleitungskör pers t93 so aufeinander abgestimmt sind, dass sich der Einfluss der Duerkraftempfindlichkeit und der Einfluss der aussermittigen Krafteinleitung bei Duerkrafteinfluss gegen seitig kompensieren. 5. Krafteinleitungsglied nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass in dem elastischen Kraftübertragungs körper (9) mehrere Abrollkörper (12) eingebettet sind, deren kugelige Endflächen die obere Platte (1o) bzw. den Rand der unteren Platte (53 berühren. 6. Krafteinleitungsglied nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, dass im Kraftübertragungskörper (9) nur zwei einander gegenüberliegende Abrollkörper (12) eingebettet sind. 7. Krafteinleitungsglied nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abrollkörper t12) Kugeln sind.

Inventors: GIESECKE, PETER, DR., THEISS, DIETER, DIPL.-ING.
Applicants: CARL SCHENCK AG
Application year: 1982
Main classification: G01L1
IPC codes: G01L1