DE3607491C1 - Force or pressure transducer with split spring free of bending moment - Google Patents

Force or pressure transducer with split spring free of bending moment

Info

Publication number
DE3607491C1
DE3607491C1 DE19863607491 DE3607491A DE3607491C1 DE 3607491 C1 DE3607491 C1 DE 3607491C1 DE 19863607491 DE19863607491 DE 19863607491 DE 3607491 A DE3607491 A DE 3607491A DE 3607491 C1 DE3607491 C1 DE 3607491C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
plate spring
force
spring part
pressure sensor
sensor according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE19863607491
Other languages
German (de)
Inventor
Klaus Prof Dr-Ing Bethe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sartorius AG
Original Assignee
Sartorius AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sartorius AG filed Critical Sartorius AG
Priority to DE19863607491 priority Critical patent/DE3607491C1/en
Priority to FR8702662A priority patent/FR2595466B1/en
Priority to GB08705127A priority patent/GB2187562A/en
Priority to JP4900587A priority patent/JPS62211526A/en
Priority to CH83587A priority patent/CH672842A5/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3607491C1 publication Critical patent/DE3607491C1/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/14—Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators
    • G01L1/142—Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators using capacitors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G01L1/2206—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0051—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0072—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Measurement Of Force In General (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraft- oder Druckaufnehmer mit einer Plattenfeder, die an mindestens zwei Seiten mit einem überwiegend starren Rahmen verbunden ist.The invention relates to a force or pressure transducer a diaphragm which is connected to a predominantly rigid frame is connected.

In Kraft- oder Druckaufnehmern werden oft sogenannte Plattenfedern als elastisches Meßelement verwendet, dessen meßgrößenproportionale Deformation z. B. durch ein Dehnungsmeßstreifen-System oder auch einen kapazitiven Wegaufnehmer in ein elektrisches Meßsignal umgewandelt wird. Die einfachste Form einer Plattenfeder ist der gerade Balken, bei dem eine Kraft senkrecht zur Balkenrichtung einen einachsigen Spannungszustand erzeugt. Weitverbreitet sind jedoch auch allgemeine, d. h. mehrseitig oder allseitig eingespannte Plattenfedern - meist mit kreisförmiger Be­ randung ("Kreisplattenfeder") -, die bei Kraft- oder Druck­ belastung eine zweiachsige mechanische Spannung aufweisen. Zur Realisierung der starren Einspannbedingungen am Außen­ rand müssen diese Plattenfedern mit einem äußeren Integral­ flansch aus einem Stück hergestellt werden, da bei der naheliegenden Bauweise mit getrennter planer Plattenfeder und separat hergestelltem Klemmflansch die Verbindung wegen des relativ hohen Biegemomentes an der Einspannstelle nicht rückwirkungsfrei realisierbar ist. Während die genannte Integralbauweise bei Aufnehmern mit geklebten Dehnungs­ meßstreifen keine wesentlichen fertigungstechnischen Nachteile bedingt, verursacht sie bei Anwendung der Dünnfilm-Dehnungsmeßstreifen-Technologie hohe Kosten, da hier nur mit Blechsubstraten im batch-Prozeß eine wirt­ schaftliche Lösung erreicht werden kann. Mit einem plan­ parallelen Einfachblech aber ist der geforderte starre Integralflansch nicht realisierbar.So-called are often used in force or pressure transducers Diaphragm used as an elastic measuring element, the deformation proportional to measured size, e.g. B. by a Strain gauge system or a capacitive Position transducer converted into an electrical measurement signal becomes. The simplest form of a diaphragm is the straight one Beam, in which a force is perpendicular to the beam direction generates a uniaxial stress state. Widespread are also general, i. H. multi-sided or all-sided clamped diaphragm springs - mostly with circular loading edge ("circular plate spring") - that at force or pressure have a two-axis mechanical stress. To realize the rigid clamping conditions on the outside These diaphragm springs must have an outer integral flange can be made from one piece, as with the obvious design with separate flat diaphragm and separately manufactured clamping flange because of the connection of the relatively high bending moment at the clamping point can be implemented without retroactive effects. While the said Integral design for transducers with glued expansion measuring strips no essential manufacturing technology Due to disadvantages, it causes when using the Thin film strain gauge technology high cost because here only with sheet metal substrates in a batch process economic solution can be achieved. With a plan parallel single sheet is the required rigid Integral flange not possible.

Durch die US-PS 36 21 435 ist zum Beispiel ein Kraft- oder Druckaufnehmer mit einer Plattenfeder bekannt, bei dem die Plattenfeder aus mindestens zwei Teilen besteht, wobei der erste, innere Teil ausschließlich als deformierbare, im wesentlichen ebene Platte ausgebildet ist, während der zweite, äußere Teil den äußeren Bereich der elastischen Plattenfeder umfaßt und nur der erste, innere Plattenfeder­ teil zur Detektion der durch die Kraft oder den Druck be­ wirkten Deformation herangezogen wird.By US-PS 36 21 435 is, for example, a power or Pressure sensor with a diaphragm known, in which the Diaphragm consists of at least two parts, the first, inner part exclusively as deformable, in substantially flat plate is formed during the second, outer part the outer area of the elastic Includes diaphragm and only the first inner diaphragm part for the detection of be by force or pressure effective deformation is used.

Aufgabe der Erfindung ist deshalb ein solcher Aufbau eines Plattenfederkörpers, daß zwar ein planer elastischer Fühlerteil - z. B. eine Ronde und z. B. versehen mit Dünnfilm-Dehnungsmeßstreifen - verwendet werden kann, daß aber die Befestigung dieses Fühlerteils in der massiven Fassung keine Rückwirkungen auf sein Federverhalten verursacht.The object of the invention is therefore such a structure Diaphragm spring body that although a planer elastic Sensor part - e.g. B. a round blank and z. B. provided with Thin Film Strain Gauges - that can be used but the attachment of this sensor part in the massive Version no repercussions on its spring behavior caused.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Plattenfeder aus mindestens zwei Teilen besteht, wobei der erste, innere Teil ausschließlich als deformierbare, im wesentlichen ebene Platte ausgebildet ist, während der zweite, äußere Teil den äußeren Bereich der elastischen Plattenfeder sowie den anschließenden, überwiegend starren Rahmen umfaßt, daß die Verbindungsstelle zwischen den beiden Teilen der Plattenfeder sich dort befindet, wo das zur Verbindungsstelle normale Biegemoment verschwindend klein ist und daß nur der erste, innere Plattenfederteil zur Detektion der durch die Kraft oder den Druck bewirkten Deformation herangezogen wird.This is achieved in that the Diaphragm consists of at least two parts, the first, inner part exclusively as deformable, in substantially flat plate is formed during the second, outer part the outer area of the elastic Diaphragm and the subsequent, mostly rigid Frame includes that the junction between the both parts of the diaphragm is where that vanishing normal bending moment to the connection point is small and that only the first, inner plate spring part for the detection of those caused by force or pressure Deformation is used.

Das elastische Meßelement - eine Plattenfeder - besteht also im Gegensatz zu der üblichen einstückigen Bauweise aus zwei Teilen, nämlich dem inneren eigentlichen Fühlerelement - das auch den elektrischen Deformationssensor trägt - und einem äußeren Tragkörper, dessen ebenfalls elastisch de­ formierbare Anschlußteile als angepaßte Biegegelenke wirken und so eine biegekraftfreie Verbindungsstelle zwischen den zwei Teilen ermöglichen. Trotz einfacher Verbindungstechnik weist der Aufnehmer nach der Erfindung dank dieser ange­ paßten Biegegelenke keine störende mechanische oder thermische Hysterese auf. The elastic measuring element - a plate spring - is made So in contrast to the usual one-piece construction two parts, namely the inner actual sensor element - which also carries the electrical deformation sensor - and an outer support body, which is also elastic de malleable connecting parts act as adapted bending joints and so a bend free connection between the enable two parts. Despite simple connection technology indicates the transducer according to the invention thanks to this fit bending joints no disturbing mechanical or thermal hysteresis.  

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous refinements of the invention result from the subclaims.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an einigen Ausführungsbeispielen erläutert. Dabei zeigtThe invention is based on the figures some embodiments explained. It shows

Fig. 1a einen zweiseitig eingespannten Biegebalken, FIG. 1a is a two-sided clamped bending beam,

Fig. 1b den Verlauf des Biegemomentes des Biegebalkens aus Fig. 1a, FIG. 1b, the course of the bending moment of the flexible beam from Fig. 1a,

Fig. 1c einen aufgeteilten Biegebalken, Fig. 1c shows a divided flexure beam,

Fig. 2a einen Kraftaufnehmer mit Dehnungsmeßstreifen in Draufsicht, Fig. 2a shows a load cell with strain gauges in plan view,

Fig. 2b den Kraftaufnehmer aus Fig. 2a im Querschnitt, FIG. 2b shows the load cell of Fig. 2a in cross section,

Fig. 3 einen Druckaufnehmer mit kapazitivem Sensor im Querschnitt, Fig. 3 shows a pressure transducer with capacitive sensor in cross-section,

Fig. 4 einen kompletten Druckaufnehmer mit Gehäuse und Fig. 4 shows a complete pressure sensor with housing and

Fig. 5 einen Kraftaufnehmer in einer anderen Ausge­ staltung. Fig. 5 staltung a force transducer in another On.

Der Grundgedanke der Erfindung ist aus Fig. 1 zu ent­ nehmen. Das Teilbild 1a zeigt einen einfachen, zwei­ seitig eingespannten, symmetrisch belasteten, ebenen Biegebalken. Das Teilbild 1b zeigt den Verlauf des Biegemomentes längs des Biegebalkens aus Teilbild 1a:
Das Biegemoment geht an den Stellen X 1 und X 1′ durch Null, so daß ein an diesen Stellen aufgeteilter Balken, wie er im Teilbild 1 c dargestellt ist, hier momentfrei zu verbinden ist. Das bedeutet, die Fassung ist als Integral­ körper - bestehend aus starrem Einspannrad 13 und flexiblen Teilbiegebalken 2 und 3 - herzustellen und an den Stellen X 1 und X 1′ (± ¼ der Gesamtlänge) mit dem einfachen Mittelteil 1 als dem eigentlichen elastischen Meßelement zu verbinden. Dieses allein trägt das eigent­ liche Sensorsystem 14, das die lastproportionale Deformation in ein elektrisch auswertbares Signal umsetzt. Die Verhältnisse bei den zweidimensionalen Federelementen (Kreisplattenfeder, Rechteckfeder oder Ellipsenfeder) sind völlig analog, sowohl für die hier dargestellte Punktlast F wie auch für einen hydrostatischen Druck p. Lediglich die Orte X 1 und X 1′ sind entsprechend der jeweiligen Elastostatik zu variieren: Für die plane Kreisplatten­ feder (Radius a) gilt X 1 = 0,46 · a für zentrische Punktlast F bzw. X 1′ = 0,63 · a für hydrostatischen Druck p (bei einer Querkontraktionszahl γ = 0,3). An diesen Orten X 1 und X 1′ des Verschwindens der jeweiligen Längsspannung treten bei den zweidimensio­ nalen Plattenfedern zwar endliche Querspannungen auf, die jedoch - da sie stetig über die Trennstelle gehen - keine mechanische Belastung der Verbindung darstellen, so daß im Prinzip diese Verbindung durch ein einfaches Auflegen an den Stellen X 1 und X 1′ erfolgen kann. Vorteilhafter ist jedoch eine Schweiß- oder Lötnaht.The basic idea of the invention is shown in FIG. 1. The partial picture 1a shows a simple, symmetrically loaded, flat bending beam that is clamped on both sides. Part 1b shows the course of the bending moment along the bending beam from part 1a:
The bending moment is at points X 1 and X 1 'through zero, so that a bar divided at these points, as shown in drawing 1 c , can be connected here without torque. This means that the socket is to be made as an integral body - consisting of rigid clamping wheel 13 and flexible partial bending beams 2 and 3 - and at points X 1 and X 1 '(± ¼ of the total length) with the simple central part 1 as the actual elastic measuring element connect. This alone carries the actual sensor system 14 , which converts the load-proportional deformation into an electrically evaluable signal. The conditions for the two-dimensional spring elements (circular plate spring, rectangular spring or elliptical spring) are completely analogous, both for the point load F shown here and for a hydrostatic pressure p . Only the locations X 1 and X 1 'are to be varied according to the respective elastostatic: For the flat circular plate spring (radius a) , X 1 = 0.46 · a for central point load F or X 1 ′ = 0.63 · a for hydrostatic pressure p (with a transverse contraction number γ = 0.3). At these locations X 1 and X 1 'of the disappearance of the respective longitudinal stress, finite transverse stresses occur in the two-dimensional diaphragm springs, but - since they are constantly going through the separation point - do not represent any mechanical stress on the connection, so that in principle this connection is made through a simple hang up at the points X 1 and X 1 'can be done. However, a weld or solder seam is more advantageous.

Die eben angegebenen Dimensionierungen gelten für den Fall, daß die Randeinspannung ideal steif ist und daß die Steifigkeit (E ·I) beider Deformationsteile ²/₃ und 1 in Fig. 1c gleich ist. Nichtideale Randbedingungen (elastisches Aufbiegen des Flansches) kann durch eine geringfügige Verlagerung der Orte X 1 und X 1′ rand­ wärts kompensiert werden. Andererseits ist in der Nähe der Trennstelle stets für gleich Steifigkeit der äußeren elastischen Elemente ²/₃ mit dem inneren eigentlichen Fühlerelement 1 zu sorgen, da sonst das Prinzip der biegemomentfreien Verbindungsstelle nicht zu erfüllen ist. Entfernt von der Trennstelle kann natürlich die bekannte Profilierung der Plattenfeder auch hier angewandt werden. Diese besteht beim Druckaufnehmer in einer Verstärkung der Randzonen, während beim Kraftaufnehmer vorzugsweise zusätzlich eine Verstärkung des die Punktlast tragenden Zentrums vorgesehen wird.The dimensions just given apply in the event that the edge clamping is ideally stiff and that the stiffness (E · I) of the two deformation parts ² / ₃ and 1 in Fig. 1c is the same. Non-ideal boundary conditions (elastic bending of the flange) can be compensated for by slightly shifting the locations X 1 and X 1 'edge. On the other hand, the stiffness of the outer elastic elements ² / ₃ with the inner actual sensor element 1 must always be ensured in the vicinity of the separation point, since otherwise the principle of the bending point-free connection point cannot be fulfilled. The well-known profiling of the diaphragm can of course also be used here at a distance from the separation point. In the pressure transducer, this consists in reinforcing the edge zones, while in the force transducer, an additional reinforcement in the center carrying the point load is preferably provided.

Die Ausgestaltung des elektrischen Deformationssensors auf dem zentralen elastischen Fühlerteil erfolgt vorteilhaft nach dem Prinzip des Dehnungsmeßstreifens oder kapazitiv. Hierzu zeigen Fig. 2 und 3 Beispiele. Im Falle des Dehnungsmeßstreifen-Konzepts nach Fig. 2 steht nur ein Dehnungs-Vorzeichen zur Verfügung, so daß nur eine asymmetrische, halbaktive Brückenschaltung realisiert werden kann. Hierzu dienen die beiden skizzierten Dehnungsmeßstreifen 4 und 4′ in Fig. 2. Temperatur- Kompensationswiderstände können als ungedehnte, "passive" Widerstände aus demselben Dehnungsmeßstreifen-Material realisiert und separat montiert werden. Hierzu können im Fall des Dünnfilm-Dehnungsmeßstreifens Abfallecken dienen, z. B. die zwischen den Ronden verbleibenden Zwickel, die ohnehin mit beschichtet werden. Das in Fig. 3 gezeigte kapazitive Sensorsystem besteht aus den zwei ringförmigen Elektroden 5 und 5′, wobei letztgenannte auf dem Isolator­ träger 6 aufgebracht ist. Der Isolatorträger 6 ist dabei - wie schematisch durch die Strebe 19 angedeutet - mit der Mitte des inneren Blattfederteils 21′ verbunden und senkt sich bei Belastung mit dem inneren Plattenfederteil 21′ ab. In Fig. 2b ist die Krafteinleitung ebenfalls nur schema­ tisch durch den Haken 18 angedeutet. In den Fig. 2 und 3 entsprechen die massiven äußeren Wandungen 23 bzw. 23′ der festen Einspannung 13 in Fig. 1c, die vorstehenden, elastischen Bereiche 22 bzw. 22′ entsprechen funktionell den Bereichen 2 und 3 in Fig. 1c und die inneren, elastischen Scheiben 21 bzw. 21′ entsprechen funktionell dem Mittelteil 1 in Fig. 1c.The electrical deformation sensor on the central elastic sensor part is advantageously designed according to the principle of the strain gauge or capacitively. To this end, FIGS. 2 and 3 examples. In the case of the strain gauge concept according to FIG. 2, only one sign of the strain is available, so that only an asymmetrical, semi-active bridge circuit can be implemented. For this purpose, the two strain gauges 4 and 4 ' outlined in Fig. 2. Temperature compensation resistors can be realized as unstretched, "passive" resistors made of the same strain gauge material and installed separately. In the case of thin-film strain gauges, waste corners can serve this purpose, e.g. B. the gussets remaining between the blanks, which are coated with anyway. The capacitive sensor system shown in Fig. 3 consists of the two annular electrodes 5 and 5 ' , the latter on the insulator carrier 6 is applied. The insulator support 6 is - as indicated schematically by the strut 19 - with the center of the inner leaf spring portion 21 'and falls when loaded with the inner plate spring part 21' from. In Fig. 2b the introduction of force is also only schematically indicated by the hook 18 . In FIGS. 2 and 3, the solid outer walls '1c of the fixed clamping in Fig. 13, the above elastic regions 22 and 22' respectively correspond to 23 and 23 correspond functionally to the regions 2 and 3 in Fig. 1c and the inner , elastic discs 21 and 21 ' correspond functionally to the central part 1 in Fig. 1c.

Die Fig. 4 und 5 zeigen zwei praxisnahe Ausführungen des Prinzips: Figs. 4 and 5 show two practical versions of the principle:

Fig. 4 stellt einen Druckaufnehmer mit runder, zentraler Fühlerplatte 31 dar, welche mit einem Dünnfilm-Dehnungs­ meßstreifen-System 4′′ versehen ist. Die Verbindung zwischen den beiden aus korrosionsfestem Stahl gefertigten Teilen 31 und 32/33 erfolgt durch eine Schweißnaht 7. Weiter weist die Zeichnung die oben erwähnten Temperatur- Kompensationswiderstände 15 an der Wandung des Gehäuses 33, die eingebaute Elektronikplatine 8 sowie das Anschluß­ kabel 9 aus. Fig. 4 shows a pressure sensor with a round, central sensor plate 31 which is provided with a thin film strain gauge system 4 '' . The connection between the two parts 31 and 32/33 made of corrosion-resistant steel is made by a weld seam 7 . Furthermore, the drawing shows the above-mentioned temperature compensation resistors 15 on the wall of the housing 33 , the built-in electronic board 8 and the connecting cable 9 .

In Fig. 5 ist ein Präzisions-Kraftaufnehmer für kleine Kräfte dargestellt. Er besteht aus dem inneren Fühler­ element - realisiert durch ein quadratisches Plättchen 10 aus Saphir - und dem aus Federblech hergestellten Rahmen 11, dessen Steifigkeit an den Verbindungsstellen mit der des Saphir-Plättchens übereinstimmt. Die Verbindung erfolgt hier an den Stellen 12 z. B. über ein eutektisches Edelmetall-Lot. Als Dehnungsdetektor sind hier Dünnfilm- Dehnungsmeßstreifen 4′′′ aus einer Metallegierung vorgesehen. Die Krafteinleitung erfolgt mittig im Punkt 17, die Punkte 16 am Rahmen 11 dienen der gehäusefesten Abstützung. In Fig. 5, a precision force transducer for small forces is shown. It consists of the inner sensor element - realized by a square plate 10 made of sapphire - and the frame 11 made of spring plate, the rigidity of which corresponds to that of the sapphire plate at the connection points. The connection is made here at points 12 z. B. a eutectic precious metal solder. As a strain detector, thin-film strain gauges 4 '''are provided from a metal alloy. The force is applied in the center at point 17 , the points 16 on the frame 11 serve to support the housing.

Das erfindungsgemäße Prinzip der biegemomentfrei geteilten Plattenfeder hat zwei unterschiedliche Anwendungsmoti­ vationen:The principle of split torque free according to the invention Diaphragm has two different application motifs vations:

  • - Es erlaubt die kostengünstige Realisierung von Blech­ sensoren, indem nur eine Minimalfläche für den aktiven Fühler benötigt wird und dennoch der notwendige Starr­ flansch zur Verfügung gestellt werden kann. Die aus Blech herzustellenden Fühlerscheibchen werden als Multiplett in einem Parallelprozeß hergestellt und beschichtet.- It allows the cost-effective realization of sheet metal sensors by using only a minimal area for the active Sensor is required and still the necessary rigid flange can be provided. From Sensor disks to be manufactured are called Multiplet produced in a parallel process and coated.
  • - Im Falle schwierig zu bearbeitender und teuerer Federmaterialien, wie Saphir, die weiterhin gekenn­ zeichnet sind durch eine extreme Neigung zum spröden Bruch, bietet das Prinzip erhebliche Vorteile in bezug auf Material- und Herstellungskosten sowie Wechsel­ last-Beständigkeit.- In the case of difficult to edit and more expensive Spring materials, such as sapphire, continue to be known are characterized by an extreme tendency to become brittle Breakage, the principle offers significant advantages in relation on material and manufacturing costs as well as bills of exchange load resistance.

Claims (8)

1. Kraft- oder Druckaufnehmer mit einer Plattenfeder, die an mindestens zwei Seiten mit einem überwiegend starren Rahmen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die Plattenfeder aus mindestens zwei Teilen (1, 2, 3, 10, 11, 21, 21′, 22, 22′, 31, 32) besteht, wobei der erste, innere Teil (1, 10, 21, 21′, 31) ausschließ­ lich als deformierbare, im wesentlichen ebene Platte ausgebildet ist, während der zweite, äußere Teil den äußeren Bereich (2, 3, 11, 22, 22′, 32) der elastischen Plattenfeder sowie den anschließenden, überwiegend starren Rahmen (13, 23, 23′, 33) umfaßt,
  • - daß die Verbindungsteile zwischen den beiden Teilen der Plattenfeder sich dort befindet, wo das zur Ver­ bindungsstelle normale Biegemoment verschwindend klein ist,
  • - und daß nur der erste, innere Plattenfederteil zur Detektion der durch die Kraft oder den Druck be­ wirkten Deformation herangezogen wird.
1. force or pressure transducer with a plate spring which is connected on at least two sides to a predominantly rigid frame, characterized in that
  • - That the plate spring consists of at least two parts ( 1, 2, 3, 10, 11, 21, 21 ', 22, 22', 31, 32 ), the first, inner part ( 1, 10, 21, 21 ' , 31 ) is formed exclusively as a deformable, essentially flat plate, while the second, outer part of the outer region ( 2, 3, 11, 22, 22 ', 32 ) of the elastic plate spring and the subsequent, predominantly rigid frame ( 13 , 23, 23 ′, 33 ) comprises
  • - That the connecting parts between the two parts of the plate spring is where the normal bending moment Ver Verstellestelle is vanishingly small,
  • - And that only the first, inner plate spring part is used to detect the deformation caused by the force or pressure.
2. Kraft- oder Druckaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste, innere Plattenfeder­ teil (21, 21′, 31) eine Kreis-, Ellipsen- oder Recht­ eckform aufweist und auf der gesamten Peripherie mit dem zweiten, äußeren Plattenfederteil (22, 22′, 32) verbunden ist.2. Force or pressure sensor according to claim 1, characterized in that the first, inner plate spring part ( 21, 21 ', 31 ) has a circular, elliptical or rectangular shape and on the entire periphery with the second, outer plate spring part ( 22, 22 ', 32 ) is connected. 3. Kraft- oder Druckaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste, innere Plattenfederteil (21, 21′, 31) aus einem Metallblech besteht.3. Force or pressure sensor according to one of claims 1 or 2, characterized in that the first, inner plate spring part ( 21, 21 ', 31 ) consists of a metal sheet. 4. Kraft- oder Druckaufnehmer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem ersten, inneren Plattenfederteil (21, 21′, 31) und dem zweiten, äußeren Plattenfederteil (22, 22′, 32) durch Kleben, Löten oder Schweißen erfolgt.4. Force or pressure sensor according to claim 3, characterized in that the connection between the first, inner plate spring part ( 21, 21 ', 31 ) and the second, outer plate spring part ( 22, 22', 32 ) by gluing, soldering or welding he follows. 5. Kraft- oder Druckaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste, innere Plattenfederteil (10) aus Quarzglas, Silizium oder Saphir besteht, daß der zweite, äußere Plattenfeder­ teil (11) aus Metall besteht und daß diese beiden Plattenfederteile mittels eines niederschmelzenden Lotes miteinander verbunden sind.5. Force or pressure sensor according to one of claims 1 or 2, characterized in that the first, inner plate spring part ( 10 ) consists of quartz glass, silicon or sapphire, that the second, outer plate spring part ( 11 ) consists of metal and that this are connected to each other by means of a solder which melts down. 6. Kraft- oder Druckaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als deformations­ detektierenden Sensor ein kapazitives Wegmeßsystem (5, 5′) verwendet wird. 6. Force or pressure sensor according to one of claims 1 to 5, characterized in that a capacitive displacement measuring system ( 5, 5 ' ) is used as the deformation-detecting sensor. 7. Kraft- oder Druckaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als deformations­ detektierender Sensor Dehnungsmeßstreifen (4, 4′, 4′′, 4′′′), vorzugsweise in Dünnfilm-Technologie, ver­ wendet werden.7. Force or pressure sensor according to one of claims 1 to 5, characterized in that strain gauges ( 4, 4 ', 4'',4''' ), preferably in thin-film technology, are used as deformation-detecting sensor. 8. Kraft- oder Druckaufnehmer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den aktiven Dünn­ film-Dehnungsmeßstreifen (4′′) auf dem ersten, inneren Plattenfederteil (31) weitere, im selben Dünnfilm- Dehnungsmeßstreifen-Prozeß hergestellte Dehnungs­ meßstreifen (15) unbelastet als passive Referenz- Widerstände zur Temperaturkompensation vorgesehen sind.8. Force or pressure transducer according to claim 7, characterized in that in addition to the active thin film strain gauges ( 4 '' ) on the first, inner plate spring part ( 31 ) further strain gauges produced in the same thin film strain gauge process ( 15 ) are provided unloaded as passive reference resistors for temperature compensation.
DE19863607491 1986-03-02 1986-03-07 Force or pressure transducer with split spring free of bending moment Expired DE3607491C1 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19863607491 DE3607491C1 (en) 1986-03-07 1986-03-07 Force or pressure transducer with split spring free of bending moment
FR8702662A FR2595466B1 (en) 1986-03-07 1987-02-27 MULTI-PIECE BLADE FORCE OR PRESSURE TRANSDUCER WITHOUT BENDING TORQUE
GB08705127A GB2187562A (en) 1986-03-07 1987-03-05 Load sensor
JP4900587A JPS62211526A (en) 1986-03-02 1987-03-05 Mechanism for receiving force or pressure having split leaf spring so that bending moment is not generated
CH83587A CH672842A5 (en) 1986-03-07 1987-03-06

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19863607491 DE3607491C1 (en) 1986-03-07 1986-03-07 Force or pressure transducer with split spring free of bending moment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3607491C1 true DE3607491C1 (en) 1987-07-30

Family

ID=6295733

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19863607491 Expired DE3607491C1 (en) 1986-03-02 1986-03-07 Force or pressure transducer with split spring free of bending moment

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JPS62211526A (en)
CH (1) CH672842A5 (en)
DE (1) DE3607491C1 (en)
FR (1) FR2595466B1 (en)
GB (1) GB2187562A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3903094A1 (en) * 1988-07-14 1990-01-18 Blomberg Gmbh Robotertechnik Tactile sensor
WO2014063773A1 (en) * 2012-10-25 2014-05-01 Sms Tenzotherm Gmbh Force plate
DE102016109433A1 (en) * 2016-05-23 2017-11-23 Minebea Intec GmbH force sensor

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09218116A (en) * 1996-02-08 1997-08-19 Alps Electric Co Ltd Pressure sensor
JP2024081237A (en) * 2022-12-06 2024-06-18 株式会社日立ハイテク Autoanalyzer, and mass sensor

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3621435A (en) * 1970-03-23 1971-11-16 Statham Instrument Inc Transducer beam with back-to-back related deposited film type strain gages

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH492212A (en) * 1969-02-13 1970-06-15 Kistler Instrumente Ag Force measuring element
US3769827A (en) * 1970-04-16 1973-11-06 Hercules Inc Instrument for electrically measuring pressure changes
US4558600A (en) * 1982-03-18 1985-12-17 Setra Systems, Inc. Force transducer

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3621435A (en) * 1970-03-23 1971-11-16 Statham Instrument Inc Transducer beam with back-to-back related deposited film type strain gages

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3903094A1 (en) * 1988-07-14 1990-01-18 Blomberg Gmbh Robotertechnik Tactile sensor
WO2014063773A1 (en) * 2012-10-25 2014-05-01 Sms Tenzotherm Gmbh Force plate
DE102016109433A1 (en) * 2016-05-23 2017-11-23 Minebea Intec GmbH force sensor
DE102016109433B4 (en) 2016-05-23 2018-03-01 Minebea Intec GmbH force sensor

Also Published As

Publication number Publication date
CH672842A5 (en) 1989-12-29
JPS62211526A (en) 1987-09-17
FR2595466A1 (en) 1987-09-11
GB8705127D0 (en) 1987-04-08
FR2595466B1 (en) 1990-07-13
GB2187562A (en) 1987-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69521890T2 (en) STABILIZED PRESSURE SENSOR
DE3631647C2 (en) Arrangement for absorbing bends and deformations in a mechanical part or structure
DE3611336C2 (en)
DE69426774T2 (en) Capacitive pressure transducer with adjustable implementation
DE3741941C2 (en)
DE2529028C2 (en) A method of reducing the measurement error of shearbar-type load cells and shearbar-type load cells with reduced measurement error
DE68903235T2 (en) ELECTRIC PRESSURE, VIBRATION AND / OR ACCELERATOR.
CH641561A5 (en) Power compensation device for use thereof in an accelerometer.
DE102012100111A1 (en) Capacitive force sensor
DE3505926A1 (en) CAPACITIVE PRESSURE GAUGE FOR ABSOLUTE PRESSURE
DE69215814T2 (en) Strain sensor with a strain gauge circuit and load cell scale with this strain sensor
EP0105564A1 (en) Force transducer
WO1998031998A1 (en) Pressure sensor for semi-conductor
DE2514511C2 (en) Capacitive sensor
DE3607491C1 (en) Force or pressure transducer with split spring free of bending moment
DE102007026827A1 (en) Single-axis force-torque-sensor for robot-supported manipulation and assembling processes, has extension measuring structure for detecting deformation, realized as part of metal lamination of printed circuit board in deformable area
EP0036504A2 (en) Measuring device
DE2917966C2 (en) Device for measuring force components in joints
DE3225215A1 (en) SPRING SUSPENSION FOR POWER TRANSMITTER
EP0483912B1 (en) Disk-shaped shear force sensor for a load cell
EP0191305B1 (en) Device for measuring the axial load of vehicles
DE3740688A1 (en) Micromechanical acceleration pick-up having high axial selectivity
DE3701372C2 (en)
EP0800064B1 (en) Rod-shaped load cell
DE102010012701A1 (en) Microforce sensor for measuring micro forces at nano range and milli Newton range, has spring region provided between two support regions and stiffener marking unit, respectively, where spring regions comprise two-winged meander shape

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of the examined application without publication of unexamined application
D1 Grant (no unexamined application published) patent law 81
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: SARTORIUS AG, 3400 GOETTINGEN, DE

8339 Ceased/non-payment of the annual fee