DE4110389A1

DE4110389A1 - Multidimensional force measurer e.g. for trailer coupling , antilocking control - has common board-shaped force deflector in contact with angularly offset measurement value pick=ups via elastomer layer

Info

Publication number: DE4110389A1
Application number: DE4110389A
Authority: DE
Inventors: Hans Wilhelm Haefner
Original assignee: PFISTER MESSTECHNIK
Current assignee: PFISTER MESSTECHNIK
Priority date: 1991-03-28
Filing date: 1991-03-28
Publication date: 1992-10-01

Abstract

The measurement value pick-ups are variously aligned to detect spatially applied force (F). At least two of these pick-ups (2a, 2b, 2c) are in contact with a common, board-shaped force deflecting part (3) via an elastomer layer (4). The latter serves as a full support layer at its underneath side (3b) and perimeter (3a) for the deflecting part. In the region of the pick-ups, the layer (4) can have a pocket form extending to a measuring diaphragm (10). The pick-ups are pref. arranged in a Cartesian coordinate system and offset to each other by 90 deg. in the x, y and z axes. The pick-ups are held on a common frame (5) engaging the perimeter and upper side (3c) of the deflecting part. USE/ADVANTAGE - Space saving. Accepts high loads and exactly registers direction of force as necessary in wind tunnel scales, braking and accelerating transmission in trailer couplings, and control systems, e.g. antilocking system, for optimising travel comfort and qualities of motor vehicles.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftmeßvorrichtung zum mehrdimensionalen Erfassen einer Kraft gemäß den oberbegrifflichen Merkmalen des Patentanspruches 1.The invention relates to a force measuring device for multidimensional detection of a force according to the General features of claim 1.

Aus der EP-A-03 02 437 ist eine Kraftmeßvorrichtung an einer Anhängerkupplung bekannt, wobei zur Messung von horizontalen und/oder vertikalen Kräften beim Bremsen und Beschleunigen von Fahrzeuggespannen zylindrische Kraftmeßzellen in die Anhängerkupplung integriert sind. Das Meßsignal der Kraftmeßzellen für die Druck-, Zug- oder Stützkräfte kann dabei einer Steuervorrichtung, z. B. einem Antiblockiersystem, zur Optimierung der Fahreigenschaften zugeleitet werden. Obwohl hierbei die Kombinationsmöglichkeit zwischen Kraftmeßzellen für vertikale und horizontale Kräfte angedeutet ist, wird eine derartige Ausführungsform nicht näher beschrieben. Offensichtlich soll eine solche Kombinationsmöglichkeit auf mehreren diskreten Kraftmeßzellen aufgebaut sein, so daß der Herstellungs- und Bauaufwand für eine solche Kraftmeßvorrichtung mit mehreren Kraftmeßzellen beträchtlich sein dürfte. Die einzelnen Kraftmeßzellen bestehen dabei aus einem Kolben, der in einen mit elastomerem Material gefüllten Ringspalt in ein topfförmiges Gehäuse eintaucht. Wenn mehrere derartige Kraftmeßzellen vorgesehen wären, wäre der Herstellungsaufwand für die einzelnen Gehäuse, die einzelnen Kolben und das Ausfüllen der dazwischen gebildeten Ringspalte mit einem erheblichen Herstellungsaufwand verbunden. Zudem ist die Belastbarkeit der zapfenförmigen Krafteinleitungskolben aufgrund der Flächenpressung auf das Elastomer bei liegender Anordnung des Ringspaltes, wie dies zum Erfassen horizontaler Kraftkomponenten erforderlich ist, begrenzt.From EP-A-03 02 437 is a force measuring device on one Trailer coupling known, being used for measuring horizontal and / or vertical forces when braking and accelerating Vehicle-loaded cylindrical load cells in the Trailer coupling are integrated. The measurement signal of the Load cells for the pressure, tensile or support forces can a control device, e.g. B. an anti-lock braking system Optimization of driving characteristics can be supplied. Even though here the combination possibility between load cells for vertical and horizontal forces is indicated, a such embodiment is not described in detail. Obviously, such a combination option is supposed to several discrete load cells, so that the Manufacturing and construction costs for such a force measuring device with several load cells should be considerable. The Individual load cells consist of a piston that in an annular gap filled with elastomeric material Pot-shaped housing immersed. If several such Load cells would be provided, would be the manufacturing cost for the individual housings, the individual pistons and that Filling the annular gaps formed between them with a considerable manufacturing costs. In addition, the Resilience of the peg-shaped force introduction piston due to the surface pressure on the elastomer in a lying arrangement of the annular gap, like this for detecting horizontal Force components is required limited.

Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kraftmeßvorrichtung zum mehrdimensionalen Erfassen einer räumlich angreifenden Kraft zu schaffen, die einfach und platzsparend hergestellt werden kann. Zudem soll diese Kraftmeßvorrichtung hoch belastbar sein und eine exakte Feststellung der Kraftrichtung, wie dies insbesondere in Windkanalwaagen erforderlich ist, gewährleisten.Accordingly, the invention is based on the object Force measuring device for multidimensional detection of a to create spatially attacking force that is simple and can be manufactured to save space. In addition, this should Force measuring device must be highly resilient and accurate Determining the direction of force, as is particularly the case in Ensure that wind tunnel scales are required.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kraftmeßvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.This object is achieved by a force measuring device with the Features of claim 1.

Durch die Verwendung eines gemeinsamen Kraftumlenkteils für mehrere Meßwertgeber wird der Herstellungsaufwand der Kraftmeßvorrichtung beträchtlich reduziert, da nur noch ein Kraftangriffsteil benötigt wird und der verbleibende Spalt in einem Herstellschritt mit elastomerem Material gefüllt werden kann. Zudem ergibt sich durch die Anordnung der unterschiedlich ausgerichteten Meßwertgeber bezüglich einem einzigen Bauteil eine exakte Ausrichtung und damit eine Erhöhung der Meßgenauigkeit. Durch die plattenförmige Ausbildung des Kraftumlenkteils wird zudem eine großflächige Abstützfläche geschaffen, so daß auch bei hohen Vertikalkräften die Flächenpressung auf die Elastomerschicht gering bleibt bzw. durch die große Abstützfläche bei einer vorgegebenen maximalen Flächenpressung die Außenabmessungen der Kraftmeßvorrichtung relativ klein gegenüber der rinnenförmigen Abstützfläche des Kolbens bei einer liegenden Anordnung der an sich bekannten Kraftmeßzelle gewählt werden kann. Andererseits ergibt sich durch diese große Abstützfläche an der Unterseite des Kraftumlenkteils eine geringere Meßwertverfälschung für die bevorzugt um etwa 90° zueinander versetzt orientiert am Außenumfang angeordneten weiteren Meßwertgeber in X- bzw. Y Richtung. Die Elastomerschicht an der Unterseite des Kraftumlenkteils wirkt dabei ähnlich einer reibungsarmen Gleitführung, so daß bei einer beliebig orientierten Kraftangriffsrichtung die Meßwertverfälschung auf jede der in den räumlichen Achsen messenden Meßwertgeber gering bleibt.By using a common force deflection part for the manufacturing effort of several measuring sensors Force measuring device considerably reduced, since only one Force application part is required and the remaining gap in be filled with elastomeric material in a manufacturing step can. In addition, the arrangement of the results in different aligned transmitter with respect to a single component an exact alignment and thus an increase in Measuring accuracy. Due to the plate-shaped design of the The power diverting part also becomes a large support surface created so that even with high vertical forces Surface pressure on the elastomer layer remains low or through the large support surface at a predetermined maximum Surface pressure the outer dimensions of the force measuring device relatively small compared to the trough-shaped support surface of the Piston in a horizontal arrangement of the known Load cell can be selected. On the other hand, it follows through this large support surface at the bottom of the Force deflection part a lower measurement falsification for the preferably oriented at about 90 ° to one another Additional sensors arranged in the outer circumference in X or Y Direction. The layer of elastomer at the bottom of the Force deflecting part acts like a low-friction Slideway, so that with an arbitrarily oriented Force application direction falsifies the measured value on each of the in the sensor measuring the spatial axes remains small.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous embodiments are the subject of Subclaims.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Kraftmeßvorrichtung werden anhand der Zeichnung nachstehend näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the force measuring device according to the invention are explained in more detail below with reference to the drawing. It demonstrate:

Fig. 1 eine Kraftmeßvorrichtung in dimetrischer Schnittdarstellung entlang der Mittelebene in Z-X Richtung; und Figure 1 is a force measuring device in diametric sectional view taken along the center plane in the direction of ZX. and

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Kraftmeßvorrichtung in Schnittdarstellung. Fig. 2 shows a second embodiment of the force measuring device in a sectional view.

In Fig. 1 ist eine Kraftmeßvorrichtung 1 in dimetrischer Schnittdarstellung gezeigt, die im wesentlichen aus mehreren Meßwertgebern 2a, 2b, 2c, einem Kraftumlenkteil 3 für die hier räumlich orientierte Kraft F und einer das Kraftumlenkteil 3 umgreifenden Halterung 5 sowie einem Basisteil 6 besteht. Das Kraftumlenktell 3 ist plattenförmig ausgebildet, insbesondere als rechteckige Platte, wobei an deren Längs- und Breitseite jeweils einer der Meßwertgeber 2a, 2b angeordnet ist. Die Kraft F wird über einen Kraftangriffspunkt 3d, der hier halbkugelförmig ausgebildet ist, eingeleitet. Das Kraftumlenkteil 3 ist nahezu allseitig, bis auf die Kraftangriffsstelle 3d, mit einer elastomeren Abstützschicht 4 umgeben. Erfindungsgemäß ist diese elastomere Schicht 4 zumindest an der Unterseite 3b und am Außenumfang 3a des Kraftumlenkteils 3 vorgesehen, wie dies punktiert an allen Umfangskanten dargestellt ist. Zusätzlich kann auch an der Oberseite 3c des Kraftumlenkteils 3 die elastomere Schicht 4 vorgesehen sein. Die elastomere Schicht 4 besteht dabei insbesondere aus Silikon oder Naturkautschuk, der blasenfrei in den allseitigen Spalt zwischen dem Kraftumlenkteil 3 und der dieses umgreifenden Halterung 5 vulkanisiert ist. Die Meßwertgeber 2a, 2b sind dabei in der Halterung 5 bevorzugt mittels eines Anschlußgewindes 9 eingeschraubt, so daß sie mit der elastomeren Schicht 4 am Außenumfang 3a des Kraftumlenkteils 3 unmittelbar in Kontakt stehen. Bei einer Krafteinleitung wird die angreifende Kraft F entsprechend der Orientierung der Meßwertgeber 2a, 2b und ggf. 2c in X-, Y- und ggf. in Z-Richtung zerlegt und über die elastomere Schicht 4 an die Meßwertgeber weitergeleitet. Bevorzugt sind die Meßwertgeber um jeweils 90° zueinander versetzt in dem Kartesischen Koordinatensystem X-Y-Z angeordnet. Es kann jedoch auch ein anderer Versetzungswinkel von z. B. 60° oder 45° gewählt werden.In Fig. 1, a force measuring device 1 is shown in a dimetric sectional view, which essentially consists of several transducers 2 a, 2 b, 2 c, a force deflection part 3 for the spatially oriented force F here and a bracket 5 encompassing the force deflection part 3 and a base part 6 consists. The force deflecting plate 3 is plate-shaped, in particular as a rectangular plate, one of the sensors 2 a, 2 b being arranged on the long and long sides thereof. The force F is introduced via a force application point 3 d, which is hemispherical here. The force deflection part 3 is surrounded on almost all sides, with the exception of the force application point 3 d, with an elastomeric support layer 4 . According to the invention, this elastomeric layer 4 is provided at least on the underside 3 b and on the outer circumference 3 a of the force deflection part 3 , as is shown in dotted lines on all circumferential edges. In addition, the elastomeric layer 4 can also be provided on the top 3 c of the force deflection part 3 . The elastomeric layer 4 consists in particular of silicone or natural rubber, which is vulcanized bubble-free into the gap on all sides between the force deflection part 3 and the holder 5 encompassing it. The sensors 2 a, 2 b are screwed into the holder 5, preferably by means of a connecting thread 9 , so that they are in direct contact with the elastomeric layer 4 on the outer circumference 3 a of the force deflection part 3 . When the force is applied, the acting force F is broken down in the X, Y and possibly in the Z direction in accordance with the orientation of the sensors 2 a, 2 b and possibly 2 c and passed on to the sensors via the elastomeric layer 4 . The transducers are preferably arranged offset by 90 ° to one another in the Cartesian coordinate system XYZ. However, it can also be a different offset angle of z. B. 60 ° or 45 ° can be selected.

Die rahmenartige Halterung 5 ist mittels einer nicht näher dargestellten Verbindung 8, beispielsweise einer Schraubverbindung, mit einem Basisteil 6 verbunden, das der Abstützung der Kraftmeßvorrichtung 1 dient und beispielsweise mittels Befestigungsbohrungen 7 auf einem Gestell oder einem Fundament befestigt ist. Innerhalb des Basisteils 6 ist hier zur Erfassung der Kräfte in Z-Richtung ein weiterer Meßwertgeber 2c vorgesehen, der in einer taschenförmigen Vertiefung in dem Basisteil 6 angeordnet ist. Der Meßwertgeber besteht beispielsweise aus einem hutförmigen Keramikkörper mit einer Meßmembran 10, die bei Beaufschlagung des Kraftumlenkteils 3 in vertikaler Richtung den über die elastomere Schicht 4 übertragenen Druck feststellt, insbesondere über an der Rückseite der Meßmembran 10 aufgebrachte Dehnmeßstreifen, die die Durchbiegung der Meßmembran 10 in druck- und damit kraftproportionale Meßwerte umsetzen. Diese Meßsignale werden dann wie bei dem beim Meßwertgeber 2b angedeuteten Anschlußkabel an eine an sich bekannte Mikrocomputer-Auswerteeinrichtung weitergegeben, wobei durch die unterschiedliche Orientierung der Meßwertgeber 2a, 2b und 2c die exakte räumliche Kraftangriffsrichtung der Kraft F rechnerisch bestimmt werden kann.The frame-like holder 5 is connected by means of a connection 8 , not shown, for example a screw connection, to a base part 6 , which serves to support the force measuring device 1 and is fastened, for example, to a frame or a foundation by means of fastening holes 7 . A further transducer 2 c is provided within the base part 6 to detect the forces in the Z direction, which is arranged in a pocket-shaped recess in the base part 6 . The transducer consists, for example, of a hat-shaped ceramic body with a measuring membrane 10 , which, when the force deflecting part 3 is acted upon, determines the pressure transmitted via the elastomeric layer 4 in the vertical direction, in particular via strain gauges applied to the rear of the measuring membrane 10, which measure the deflection of the measuring membrane 10 in Implement pressure and therefore force proportional measurements. These measurement signals are then passed on to a known microcomputer evaluation device, as in the case of the connection cable indicated in the measurement transmitter 2 b, the exact spatial force application direction of the force F being able to be determined by the different orientation of the measurement transmitters 2 a, 2 b and 2 c.

Es sei darauf hingewiesen, daß bei Bedarf auf die Kraftmessung in der dritten Dimension mittels des Meßwertgebers 2c auch verzichtet werden kann, sofern eine Meßwerterfassung nur in X und Y-Richtung durch die Meßwertgeber 2a und 2b gewünscht wird. Um sowohl eine Positiv- als auch eine Negativmessung in X-Y- Richtung durchführen zu können, ist den Meßwertgebern 2a, 2b jeweils gegenüberliegend an dem Außenumfang der Kraftumlenkplatte 3 ein entsprechender Meßwertgeber angeordnet, wie dies mit dem Bezugszeichen 2a′ angedeutet ist. Dieser Meßwertgeber 2a′ steht dabei ebenso wie die anderen Meßwertgeber in Druckübertragungskontakt mit der elastomeren Schicht 4 am Außenumfang 3a des Kraftumlenkteils 3. Die nahezu allseitige Einhüllung des Kraftumlenkteils 3 durch die elastomere Schicht 4 ist durch punktierte Darstellung auch an den verdeckten Kanten eingezeichnet. Das Kraftumlenkteil 3 ist somit gegenüber der umgreifenden Halterung 5 allseitig in elastomeres Material mit einer Schichtdicke von etwa 2 mm eingebettet, so daß das Kraftumlenkteil 3 in allen räumlichen Richtungen in Art einer Gleitführung minimal beweglich ist. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß durch die elastomere Einbettung des Kraftumlenkteils 3 die Kraftmeßvorrichtung 1 nahezu weglos arbeitet und aufgrund der großen Abstützflächen beträchtliche Kräfte in beliebiger Richtung aufnehmen kann. Wenn ein besonders exaktes Ansprechen in einer Meßrichtung gewünscht wird, kann durch gezielte Verringerung der Abmessung des Kraftumlenkteils 3 die Biegefestigkeit in dieser Richtung verringert werden. Beispielsweise kann durch Reduzierung der Dicke des plattenförmigen Kraftumlenkteils 3 das Ansprechen in Z-Richtung des Meßwertgebers 2c erhöht werden. Sofern die vertikale Komponente in Z-Richtung besonders relevant ist, kann jedoch auch die nachfolgend beschriebene Ausführungsform gemäß Fig. 2 gewählt werden, da hierdurch für diese Kraftkomponente eine gesonderte Kraftmeßzelle vorgesehen ist.It should be noted that, if necessary, the force measurement in the third dimension by means of the sensor 2 c can also be dispensed with, provided that a measurement value acquisition in the X and Y direction is only desired by the sensor 2 a and 2 b. In order to be able to carry out both a positive and a negative measurement in the XY direction, the sensors 2 a, 2 b are arranged opposite each other on the outer circumference of the force deflection plate 3 , as indicated by the reference symbol 2 a '. This transmitter 2 a 'stands as well as the other transducers in pressure transmission contact to the elastomeric layer 4 on the outer circumference 3a of the Kraftumlenkteils. 3 The almost all-round encasing of the force deflection part 3 by the elastomeric layer 4 is also shown on the hidden edges by dotted lines. The force deflecting part 3 is thus embedded on all sides in relation to the encompassing holder 5 in elastomeric material with a layer thickness of approximately 2 mm, so that the force deflecting part 3 is minimally movable in the manner of a sliding guide in all spatial directions. However, it should be noted that the elastomeric embedding of the force deflecting part 3 means that the force measuring device 1 works almost without a path and can absorb considerable forces in any direction due to the large supporting surfaces. If a particularly precise response in one measuring direction is desired, the bending strength in this direction can be reduced by deliberately reducing the dimension of the force deflection part 3 . For example, by reducing the thickness of the plate-shaped force deflection part 3, the response in the Z direction of the sensor 2 c can be increased. If the vertical component in the Z direction is particularly relevant, however, the embodiment according to FIG. 2 described below can also be selected, since this provides a separate load cell for this force component.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform der Kraftmeßvorrichtung 1 dargestellt, wobei in das Kraftumlenkteil 3 eine in Vertikalrichtung messende, gesonderte Kraftmeßzelle 12 eingesetzt ist. Hierzu ist das Kraftumlenkteil 3 im Zentrum als topfartige Erhöhung 11 nach oben gezogen, so daß darin ein Kolben 12a eingesetzt werden kann. Der Kolben 12a ist hierbei über einen engen Ringspalt 12b, der ebenfalls mit elastomerem Material gefüllt ist, mit dem Kraftumlenkteil 3 verbunden. Der Ringspalt 12b ist gegenüber der Abstützschicht 4 mit etwa 2 mm lediglich etwa 0,5 mm breit, so daß eine besonders exakte Führung in Z-Richtung und damit eine besonders hohe Meßgenauigkeit erreicht wird. An der Unterseite des Kolbens 12a ist in Übertragungskontakt mit dem elastomeren Material (punktiert dargestellt) der in Vertikalrichtung messende Meßwertgeber 2c wiederum mit einer keramischen Membran 10 eingesetzt. Die beiden anderen jeweils um 90° in einem rechtwinkligen Koordinatensystem angeordneten Meßwertgeber 2a (verdeckt) und 2b sind am Außenumfang 3a des Kraftumlenkteils 3 in der Halterung 5 gelagert. Hierbei ist das Kraftumlenkteil 3 im unteren Bereich als flachzylindrische Scheibe ausgebildet, so daß diese gegenüber der rechteckigen Ausführungsform in Fig. 1 leichter durch eine Drehbearbeitung hergestellt werden kann. Der Meßwertgeber 2a ist hier von einer gegenüberliegenden Vorspanneinrichtung (13) in Form eines einstellbaren Tellerfederpaketes 13a beaufschlagt, so daß die Meßmembran 10 des Meßwertgebers 2b in etwa bis zur Hälfte der maximal übertragbaren Kraft vorgespannt ist. Hierdurch können mit dem einzigen Meßwertgeber 2b sowohl in X-Richtung wirkende Zug- als auch Druckkräfte erfaßt werden.In FIG. 2, a further embodiment of the force measuring device 1 is illustrated, wherein in the Kraftumlenkteil 3 is a measured in vertical direction, separate load cell 12 is inserted. For this purpose, the force deflecting part 3 is pulled upwards in the center as a pot-like elevation 11 , so that a piston 12 a can be inserted therein. The piston 12 a is connected to the force deflection part 3 via a narrow annular gap 12 b, which is also filled with elastomeric material. The annular gap 12 b is only about 0.5 mm wide compared to the support layer 4 with about 2 mm, so that a particularly exact guidance in the Z direction and thus a particularly high measuring accuracy is achieved. On the underside of the piston 12 a is in transmission contact with the elastomeric material (shown in dotted lines) the measuring transducer 2 c measuring in the vertical direction is in turn used with a ceramic membrane 10 . The two other sensors 2 a (covered) and 2 b, each arranged at 90 ° in a right-angled coordinate system, are mounted on the outer circumference 3 a of the force deflection part 3 in the holder 5 . Here, the force deflection part 3 is formed in the lower region as a flat cylindrical disk, so that it can be manufactured more easily by turning than the rectangular embodiment in FIG. 1. The transmitter 2 a is acted upon by an opposite biasing device ( 13 ) in the form of an adjustable plate spring assembly 13 a, so that the measuring membrane 10 of the transmitter 2 b is biased to approximately half of the maximum transferable force. This allows the compressive forces also be detected with the single transmitter 2 b both in the X direction acting tension.

Die vorgeschlagene Kraftmeßvorrichtung eignet sich für alle Einsatzgebiete, bei denen eine exakte Kraftrichtungsbestimmung und eine Erfassung der jeweiligen Kraftkomponenten gefordert ist, beispielsweise bei Wägezellen mit unterschiedlicher Kraftangriffsrichtung. Durch den Umgriff der Halterung 5 und die bevorzugte elastische Schicht auch an der Oberseite 3c des Kraftumlenkteils 3 wird ein Abheben oder Herausreißen des Kraftumlenkteils 3 sicher unterbunden, so daß die Kraftmeßvorrichtung 1 abweichend von der in der Zeichnung dargestellten Lage auch schräg, vertikal oder "überkopf" an einem Gestell oder dergleichen angeordnet werden kann. Dabei ist die erwartete Hauptangriffsrichtung der Kraft F jeweils auf die größte Abstützfläche (in der gezeichneten Stellung ist dies die Unterseite 3b) ausgerichtet.The proposed force measuring device is suitable for all fields of application in which an exact determination of the force direction and a detection of the respective force components is required, for example in load cells with different force application directions. By reaching around the holder 5 and the preferred elastic layer also on the top 3 c of the force deflecting part 3 , lifting or tearing out of the force deflecting part 3 is reliably prevented, so that the force measuring device 1 deviates from the position shown in the drawing also obliquely, vertically or " overhead "can be arranged on a frame or the like. The expected main direction of attack of the force F is in each case aligned with the largest support surface (in the position shown, this is the underside 3 b).

Obwohl die Unterseite 3b hier vollständig plan dargestellt ist, kann sie auch leicht gewölbt ausgeführt werden, wobei diese Wölbung im Bereich der Meßwertgeber 2a, 2b, 2c bevorzugt einer taschenartigen Vertiefung gegenüberliegt, so daß bei einer Krafteinwirkung und damit minimalen Verschiebung oder Verkantung des Kraftumlenkteils 3 im elastomeren Material dieses unmittelbar die Meßmembran 10 beaufschlagt.Although the underside 3 b is shown completely flat here, it can also be made slightly curved, this curvature preferably lying opposite a pocket-like depression in the area of the sensors 2 a, 2 b, 2 c, so that when subjected to a force and thus minimal displacement or Tilting of the force deflection part 3 in the elastomeric material acts directly on the measuring membrane 10 .

Claims

1. Force measuring device for multidimensional detection of a spatially attacking force (F) with several, differently oriented sensors, characterized in that at least two sensors ( 2 a; 2 b; 2 c) with a common plate-shaped force deflection part ( 3 ) over an elastomeric layer ( 4 ) are in contact, which is provided on the underside ( 3 b) and on the outer circumference ( 3 a) as a continuous support layer for the force deflecting part ( 3 ).

2. Force measuring device according to claim 1, characterized in that the elastomeric layer ( 4 ) is also provided at least in regions on the top ( 3 c) of the force deflection part ( 3 ).

3. Force measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that the elastomeric layer ( 4 ) is firmly adhered to the contact surfaces of the force deflecting part ( 3 ).

4. Force measuring device according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least two transducers ( 2 a, 2 b; 2 b, 2 c; 2 a, 2 c) are arranged in one plane.

5. Force measuring device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the force deflecting part ( 3 ) is designed as a rectangular plate, on the outer circumference ( 3 a) of which a transducer ( 2 a, 2 b) is arranged on the long and short sides is.

6. Force measuring device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the force deflecting part ( 3 ) is designed as a flat cylindrical disc, on the outer periphery ( 3 a) at least two transducers ( 2 a, 2 b) are arranged in different radial orientations.

7. Force measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that a force measuring cell ( 12 ) measuring in the vertical direction is inserted into the force deflecting part ( 3 ).

8. Force measuring device according to one of claims 1 to 6, characterized in that on the underside ( 3 b) of the force deflecting part ( 3 ) with the elastomeric support layer ( 4 ) in transmission contact transmitter ( 2 c) is provided as a vertically measuring force measuring cell.

9. Force measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the plate plane of the force deflecting part ( 3 ) is inclined with respect to the horizontal.

10. Force measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that in the X or Y direction two transducers ( 2 a- 2 a '; 2 b- 2 b') are arranged opposite one another.

11. Force measuring device according to one of claims 1 to 9, characterized in that only one transducer ( 2 a, 2 b) is provided in the X or Y direction, which is biased by a biasing device ( 13 ).

12. Force measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the elastomeric support layer ( 4 ) is bubble-free.

13. Force measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the elastomeric support layer ( 4 ) is vulcanized.

14. Force measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the force deflecting part ( 3 ) has a reduced bending strength in the vertical direction (Z), in particular in the region above the vertically measuring force measuring cell ( 2 c).

15. Force measuring device according to one of claims 1 to 14, characterized in that the underside ( 3 b) of the force deflecting part ( 3 ) is concavely curved.

16. Force measuring device according to one of claims 1 to 15, characterized in that the elastomeric support layer ( 4 ) in the area of the transducers ( 2 a, 2 b, 2 c) to the measuring membrane ( 10 ) is pocket-shaped.

17. Force measuring device according to one of claims 1 to 16, characterized in that the sensors ( 2 a, 2 b, 2 c) in a Cartesian coordinate system in the axes (X, Y, Z) are arranged offset by 90 ° to each other.

18. Force measuring device according to one of claims 1 to 17, characterized in that the sensors ( 2 a, 2 b) are arranged on a common frame-like holder ( 5 ).

19. Force measuring device according to claim 18, characterized in that the holder ( 5 ) engages around the force deflection part ( 3 ) on the outer circumference ( 3 a) and the top ( 3 c).