NO790500L - Kraftmultipliserende lastcelle. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører generelt krafttransducere og nærmere bestemt en belastningscelle i hvilken størrelsen av en kraft, slik som vekten av en last, bestemmes ved hjelp av påkjenningen som frembringes i en bøyebjelke til hvilken belastningen påtrykkes.

Bøyebjelkekraft-transducere er blitt anvendt ved påkjennings-analyse og elektronisk veiing. Eksempler på slike transducere finnes i US-patent nr. 3 951 221 og US-patentsøknad nr. 721 981.

Tidligere er belastningsceller av denne type blitt forsynt med forskjellige yteevner ved å variere tykkelsen av bøyebjelken under anvendelse av en tykkere bjelke for større belastninger Med lavkapasitetbelastningsceller, f.eks. kapasiteter mindre

enn ca. 900 gram, blir bjelken så tynn at det oppstår problemer slik som "kryp" eller manglende evne til å frembringe samsvarende avlesninger for en gitt belastning. I tillegg» ettersom tykkelsen reduseres, blir strekkmålerne og midlene ved hjelp av hvilke strekkmålerne er bundet til bjelken betydelig faktorer ved bøyningen av bjelken.

Oppfinnelsen tilveiebringer en belastningscelle som anvender

et momentarmsystem og en relativ tykk bjelke f or å tilveiebringe meget nøyaktige og gjentagbare avlesninger selv ved belastningsceller med liten kapasitet. Belastningscellen innbefatter en parallellogram konstruksjon bestående av en basis, en belastningsarm adskilt fra og hovedsaklig parallelt med basisen og en momentarm og en stabiliseringsarm som forløper mellom belastningsarmen og basisen. Momentarmen og stabiliseringsarmen er forbundet med belastningsarmen og basisen ved hjelp av bøyninger, og en belastningsarm er festet til basisen og forløper innad

relativt parallelogramkonstruksjonen mot belastningsarmen.... A

Et koblingsledd sammenkobler den indre enden av belastningsarmen med et punkt som ligger mellom endene av momentarmen,

hvorved kraften som påtrykkes bjelken er .et„.multiplum__av_kraften som påtrykkes belastningsarmen.

i

I en utførelsesform strekker momentarmen og stabiliserings-aririen seg forbi belastningsarmene til en andre belastningsarm for å tilveiebringe en dobbel kapasitetsbelastningscelle.

Det er generelt et formål ved den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en ny og forbedret belastningscelle av den type ved hvilken en last bestemmes ved hjelp av påkjenningen i en bøyebjelke til hvilken belastningen påtrykkes.

Et annet formål ved den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en belastningscelle av den ovennevnte karakter som anvender et momentarmsystem og en relativt tykk bjelke.

Et annet formål ved den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en belastningscelle av den ovenfor nevnte karakter som har første og andre belastningsmottagende armer forbundet med forskjellige punkter i momentarmsystemet for å tilveiebringe

en dobbelt kapasitetsbelastningscelle.

Ytterligere formål og trekk ved den foreliggende oppfinnelse vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse hvor den fore--trukne utførelsesform er angitt i detalj i forbindelse med vedlagte tegninger. Fig. 1 er et sidevertikalriss av en utførelsesform av en belastningscelle ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 ér et sidevertikalriss av en annen utførelsesform av en belastningscelle ifølge oppfinnelsen.

Fig. 3 er et topplanriss av utførelsesformen i fig. 2.

Som vist i fig. 1 har belastningscellen en parallogramkonstruk-sjon bestående av en L-formet basis 11, en belastningarm 12 ad skilt fra og stort sett parallell med den oppstående arm lia av basisen, og en momentårm 13 og en stabiliseringsarm 14 som forløper horisontalt mellom belastningsarmen og basisen. Momentarmen er forbundet med belastningsarmen ved hjelp av en bøyning 16 og til basisen ved hjelp av kryssede bøyninger 17, 18. Stabiliseringsarmen er forbundet med belastningsarmen og basisen ved hjelp av bøyninger 19, 21. Belastningene påtrykkes aksielt på belastningsarmen 12, og momentarmen 13 og stabiliseringsarmen 14 tvinger belastningsarmen til bevegelse i den aksielle retning. De kryssede bøyninger 17, 18 tilveiebringer et fast hengsel-" punkt for momentarmen 13 og mottar de påtrykte krefter i strekk og kompresjon istedenfor i skjær.

Stopporganer 23, '24 er festet til belastningsarmen og stabiliseringsarmen og forløper mot det sentrale parti av belastningsarmen. Skruer 26, 27 er ved hjelp av gjenger montert i belastningsarmen og plassert for tilstøtende inngrep med stopporganene for å begrense bevegelsen av belastningsarmen. Stopporganet 23 og skruen 26 begrenser reduksjonen i vinkelen mellom belastningsarmen og momentarmen og begrenser derved nedadbevegelsen av belastningsarmen for å gi overbelastningsbeskyttelse. På tilsvarende måte begrenser stopporganet 24 og skruen 27 reduksjoner i vinkelen mellom belastningsarmen og stabiliseringsarmen, og begrenser derved oppadbevegelsen av belastningsarmen og tilveiebringer beskyttelse mot trekking av armen.

En belastningsbjelke 31 er festet ved en ende til den oppstående armen lia av basisen. Denne bjelke forløper innad relativt parallellogramkonstruksjonen mot belastningsarmen 12. Den indre enden av bjelken er forbundet med momentarmen 13 ved hjelp av et koblingsledd 32 som innbefatter bøyninger 33, 34

og 36. Bøyningene 33, 34 er orientert for bøyning omkring parallelle akser som er perpendikulære på aksen for koblingsleddet, og bøyningen 36 er orientert i rett vinkel til bøyningene 33, 34 for bøyning omkring en akse som er perpendikulær på

aksen for leddet og på aksene om hvilke bøyningene 33, 3 4 bøyer. Disse bøyninger tjener til å isolere belastningsbjelken fra sidebelastningsvirkninger.

Koblingsleddet er forbundet med momentarmen ved et punkt som | ligger mellom endene av momentarmen slik at kraften som påtrykkes bjelken 34 er et multiplum av kraften som påtrykkes

belastningsarmen 12. Momentarmforholdet bestemmes .av forholdet mellom avstanden mellom koblingsleddet og hengselpunktet for momentarmen og mellom belastningsarmen og hengselpunktet for

• momentarmen.

Midler er tilveiebragt for å avføle påkjenningen som frembringes i bjelken 31 og tilveiebringer et utgangssignal som indikerer den påtrykte belastning. Disse' midler består av strekkmålere 38, 39 som er montert på henholdsvis øvre og nedre overflater av bjelken 31 og innrettet med bøyningene 17, 18 og 21. Disse elementer kan være av en hensiktsmessig kjent konstruksjon,

slik som strekkmålere av motstandstypen eller halvledertypen.

I den foretrukne utførelsesform er strekkmålerne motstandsan-ordninger koblet i en vanlig brokrets. Elektriske forbindelser til strekkmålerne er utelatt:for å lette forståelsen av

.tegningen.

I utførelsesformen i fig. 1 er belastningscellen fortrinnsvis fremstilt som en enhetlig konstruksjon ved hjelp av en hensiktsmessig prosess slik som støping, fresing eller en kombinasjon av disse. Hensiktsmessige materialer innbefatter aluminiums-legeringer, stål og rustfritt stål. Sidene av belastningscellen dekkes av plane sideplater (ikke vist) som festes til basisen ved hjelp av monteringsskruer eller nagler.

Operasjon og bruk av belastningscellen i fig. 1 er som følger.

Det antas at basisen .11 er blitt festet til en hensiktsmessig monteringsoverflate og at et lastmottagende organ, slik som plattformen av en vekt, er blitt montert på belastningsarmen 12. En belastning som påtrykkes plattformen vil bevirke belastningsarmen til å bevege seg nedad og utøve en nedadrettet kraft på den ytre enden av momentarmen 13. Denne kraft økes på grunn av momentarmforholdet og påtrykkes bjelken 31 ved hjelp av koblingsleddet 32. Motstandene i strekkmålerene 38, 39 endrer seg i overensstemmelse med påkjenningen som tilveie-bringes i bjelken.

Skruen 26 justeres slik at dersom det skjer en belastning som

overskrider belastningscellens kapasitet, vil skruen støte mot stopporganet 23 for å begrense nedadbevegelsen av belastningsarmen og derved hindre skade på belastningscellen på grunn av overbelastning. På tilsvarende måte justeres skruen 27 til å støte mot stopporganet 24 dersom det skjer en oppadtrekking av belastningsarmen som ellers ville kunne skade belastningscellen.

Utførelsesformen i fig. 2 og 3 er hovedsaklig tilsvarende ut-, føreselsformen i fig. 1, med tillegget av en andre belastnings-

arm 41. I denne utførelsesform er momentarmen 13 og stabiliseringsarmen 14 forlenget forbi belastningsarmen 12 ved hjelp av forlengelsesarmer 42, 43 som er forbundet med belastningsarmen 41 ved hjelp av bøyninger 46, 47. De indre endene av armene 42, 43 er todelte eller gaffellignende for forbindelse

med momentarmen og stabiliseringsarmen. Forlengelsesarmene er stivt festet til moment-og stabiliseringsarmene ved hjelp av pinner 48 og skruer 49 ved punkter adskilte innad fra bøyningene 16, 19, og belastningsarmen 12. Åpningene 51 i de todelte ender av forlengelsesarmene har tilstrekkelig størrelse til å

gå klar av bøyningene 16, 19 og belastningsarmen 12, og i utf ørelsesf ormen sem vist anvendes avstandsstykker 5 2 mellom_forlengelsesarmene og moment- og stabiliseringsarmene ved festepunktene.

Forlengelsesarmene 42, 43 strekker seg i aksiell innretning fra momentarmen 13 og stabiliseringsarmen 14 og til belastnings-

armen 41 som har en kort horisontalt forløpende del 53 til hvilken belastningen påtrykkes.

Operasjonen og bruken av utførelsesformen som angitt i fig. 2 og

3 er stort sett tilsvarende den som er omtalt ovenfor i forbindelse med fig. 1. Imidlertid har belastningscellene i fig..2

og 3 en dobbelkapasitet ved at belastninger kan påtrykkes både belastningsarmen 12 og belastningsarmen 41. På grunn av for-skjellen i momentarmforholdivil belastninger som påtrykkes belastningsarmen 41 bevirke at en større kraft utøves på

bjelken 31 enn hva belastninger gjør som påtrykkes belastningsarmen 12. Således kan belastningsarmen 12 anses som en "høy-kapasitets" belastningsarm, og belastningsarmen 41 kan anses

som en "lavkapasitets" belastningsarm.

En belastningscelle har et visst antall viktige trekk og for-deler. Bjelkene 31 er effektivt isolert fra virkningene av sidebelastning slik at belastningscellen kan tilveiebringe nøyaktige avlesninger selv om belastningen forskyves fra aksen for belastningsarmen 12 eller belastningsarmen 41. På' grunn av den kraftmultipliserende virkning av momentarmen 13, kan en tykkere bjelke anvendes enn hva som tidligere har vært mulig ved lav-kapasitetsbelastningsceller. Dette eliminerer på effektiv måte den hittil begrensede nøyaktighet og gjentagelses-evne av avlesninger som oppnås med lavkapasitetsbelastnings-celler av bøyebjelketypen.

Det er klart fra foregående at en ny og forbedret belastningscelle er blitt tilveiebragt. Selv om kun den nærværende foretrukne utførelsesform er blitt beskrevet, slik det vil fremgå for fagfolk, kan visse endringer og modifikasjoner utføres uten å avvike fra oppfinnelsens omfang som angitt av de etter-følgende patentkrav.

Claims (10)

1. Belastningscelle, karakterisert

ved en belastningsmottagende arm, en bøyebjelke, et momentarmsystem som sammenkobler belastningsmottagningsarmen og bjelken for påtrykning av en bøyekraft til bjelken som svar på en belastning som påtrykkes belastningsmottagningsarmen, idet nevnte kraft er større enn den påtrykte kraft, og midler som reagerer overfor påkjenninger i bjelken for å tilveiebringe et utgangssignal som korresponderer med belastningen. /

2. Belastningscelle som angitt i krav 1, karakterisert ved at den er forsynt med en andre belastningsmottagende arm forbundet med momentarmsystemet ved et annet punkt enn førstnevnte belastningsmottagende arm. I L.-

3. Belastningscelle som angitt i krav 1, ka r.ak t e r i. s je r t ved en basis, en momentarm som sammenkobler belastningsarmen og basisen, hvor bjelken er montert på basisen og strekker seg derfra i en retning stort sett parallelt med momentarmen, og et koblingsledd som sammenkobler momentarmen og belastningsbjelken, idet nevnte ledd er koblet til momentarmen ved et punkt som ligger mellom endene av denne.

4. Belastningscelle som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at midlene som reagerer overfor påkjenning består av et strekk reagerende element montert på belastningsbjelken.

5. Belastningscelle som angitt i krav 3, karakterisert ved at momentarmen er forbundet med basisen ved hjelp av kryssede bøyninger.

6. Belastningscelle som angitt i krav 3, karakterisert ved at koblingsleddet innbefatter bøyninger som er orientert for bøyning omkring akser perpendikulært på hver-andre og på aksen for leddet.

7. Belastningscelle som angitt i krav 3, karakterisert ved at den har stopporganer som bæres av momentarmen og belastningsarmen for å begrense den aksielle bevegelse av belastningsarmen i en retning.

8. Belastningscelle som angitt i krav 7, karakterisert ved at stopporganene har et stopporgan festet til momentarmen og midler som bæres av belastningsarmen for tilstøtende inngrep med stopporganet.

9. Belastningscelle som angitt i krav 3, karakterisert ved at basisen, armene, koblingsleddet og bjelken er fremstilt som en enhetlig reduksjon av et homogent materiale.

10. Belastningscelle som angitt i krav 3, karakterisert ved en andre belastningsmottagende arm adskilt fra den førstnevnte belastningsmottagende arm og forbundet med momentarmen ved et punkt som er forskjellig fra det for først-nevnte belastningsmottagende arm.