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Dokumentenidentifikation DE69426227T2 29.03.2001
EP-Veröffentlichungsnummer 0662604
Titel Messung eines dynamischen Gewichts mit einer zwangsbewegten Grundplatte
Anmelder Kyoei Automatic Control Technology Co. Ltd., Amagasaki, Hyogo, JP;
Tada, Eiichi, Izumi, Ohsaka, JP
Erfinder TADA, Eiichi, Izumi-shi, Osaka 590-02, JP;
WATANABE, Kazuo, Amagasaki-shi, Hyogo 660, JP
Vertreter Rechts- und Patentanwälte Lorenz Seidler Gossel, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69426227
Vertragsstaaten DE, FR, GB, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 16.05.1994
EP-Aktenzeichen 949146252
WO-Anmeldetag 16.05.1994
PCT-Aktenzeichen JP9400790
WO-Veröffentlichungsnummer 9427122
WO-Veröffentlichungsdatum 24.11.1994
EP-Offenlegungsdatum 12.07.1995
EP date of grant 02.11.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.03.2001
IPC-Hauptklasse G01G 9/00
IPC-Nebenklasse G01G 23/01   G01G 23/37   G01G 23/10   

Beschreibung[de]
GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung einer dynamischen Last, welche für zeitlich variierende Kräfte unter dynamischen Zuständen, die durch Schüttel-, Schwingungs- und/oder Vibrationsbedingungen hervorgerufen werden, wie zum Beispiel eine Messung einer momentanen Last in dem Fall, dass eine Last während der Messung durch ein strömendes Fluid variiert, und Messen einer Last bei sich bewegenden Objekten, beispielsweise lebenden Fischen, sowie für einen zeitlich variierenden Ort bzw. Basis, zum Beispiel Fahrtzeuge in Fahrt, fliegende Flugzeuge in der Luft, Fördereinrichtungen usw., geeignet ist.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Bis heute wurden viele Ideen zur Lastmessung einer zeitlich variierenden Kraft unter dynamischen Zuständen, die durch Schüttel-, Schwingungs- und/oder Vibrationsbedingungen hervorgerufen werden, vorgeschlagen. Herkömmliche Lastmessungsverfahren und Geräte dienen jedoch der Messung einer statischen Kraft oder einer quasidynamischen Kraft bei Messzustandsbedingungen, mit der Zeit eines großen Bereichs bei einem 1-Sekunden-Bereich, mit einer geringen Beschleunigung, die von weniger als ein G abhängt. Derartige herkömmliche dynamische Lastmessungen liegen nicht außerhalb eines Bereichs einer statischen Lastmessung.

Die Erfinder dieser Erfindung haben bereits in PCT/JP91/01168 (WO93/05374) und PCT/JP92/01094 (WO93/05371) das dynamische Lasterfassungsverfahren, den dynamischen Lastanalysesensor und dynamische Lastmessungsgeräte außerhalb eines Bereichs einer statischen Last- und/oder einer quasidynamischen Lastmessung vorgeschlagen.

Die vorliegende Erfindung soll ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung einer dynamischen Last anbieten, wobei sie gegenüber dem obigen dynamischen Lasterfassungsverfahren, dem obigen dynamischen Lastanalysesensor und den obigen dynamischen Lastmessungsgeräten eine sehr große Verbesserung einsetzt, die durch Schüttel-, Schwing- und/oder Vibrationsbedingungen, die durch die Vorrichtung selbst und das Umfeld hervorgerufen werden, nicht beeinträchtigt wird.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wird mit den Ansprüchen 1 und 3 gegeben und wird nachfolgend eingehend beschrieben. Das Verfahren zur Messung einer dynamischen Last dieser Erfindung umfasst, dass ein Endteil eines aus einem Feder-Masse-System bestehenden Bauelementautbaus, der an der aus einem Nicht-Feder-Masse-System bestehenden Grundplatte befestigt ist, wobei das andere Endteil frei ist, das Hantieren einer Last an dem freien Endteil des aus dem Feder-Masse-System bestehenden Bauelementaufbaus, das Bewirken einer regelmäßigen und kontinuierlichen Bewegung, Vibration und/oder Durchführen der sich ergebenden Bewegung der Grundplatte zusammen mit dem aus dem Feder-Masse-System bestehenden Bauelementaufbau (im Folgenden soll hier unter "Bewegung" oder "Vibration" eine zeitlich variierende Bewegung einschließlich sich bewegenden und vibrierenden Bewegungen und sich daraus ergebenden Bewegungen zu verstehen sein), das kontinuierliche Messen einer Verschiebung y&sub1; der Grundplatte und einer Verschiebung y&sub2; des freien Endteils des Bauelementaufbaus, das Erhalten der Ableitungen erster Ordnung &sub1; und &sub2; und der Ableitungen &sub1; und &sub2; zweiter Ordnung bezüglich der Zeit aus den Verschiebungen y&sub1; und y&sub2;, wobei eine Masse m der Last anhand folgender Gleichung berechnet wird:

(wobei das Symbol eine (Grad der Freiheit x Anzahl der Daten) Messmatrix darstellt, g die Schwerkraftbeschleunigung, kf&sub2;(y - y&sub1; + y&sub2;) der Materialausdruck des Bauelementaufbaus des Feder-Masse-Systems ist, k eine Federkonstante ist, f&sub3;( - &sub1; + &sub2;) der Dämpfungsausdruck ist, beispielsweise zähe Reibung, Coulomb, Hysteresis, Fluidwiderstand und Dämpfung des virtuellen Massenwiderstands des Fluids und f&sub1;(m &sub1;, m &sub2;) der sich ergebende Ausdruck der zeitlich variierenden Kräfte, die auf das Objekt der Masse m wirken, ist).

Die Vorrichtung zur Messung einer dynamischen Last nach der vorliegenden Erfindung umfasst eine aus einem Nicht-Feder-Masse-System bestehende Grundplatte, einen Rahmenkörper, der aus einem Feder-Masse-System besteht und dessen eines Endteil an der Grundplatte befestigt ist und dessen anderes Endteil frei ist, einen ersten Verschiebungssensor, der eine durch Vibrationen und Schwingungen an einem feststehenden Endteil des Rahmenkörpers ausgelöste Verschiebung y&sub1; der Grundplatte misst, einen zweiten Verschiebungssensor, der eine Verschiebung y&sub2; des freien Endteils des Rahmenkörpers an einem freien Endteil des Rahmenkörpers misst, eine Analysevorrichtung, mittels derer eine Masse einer auf das freie Endteil wirkenden Last anhand der Verschiebungen y&sub1; und y&sub2; errechnet wird, und ein Vibrationsmittel, das die Grundplatte regelmäßig und kontinuierlich zur Vibration zusammen mit dem Rahmenkörper und den ersten und zweiten Verschiebungssensoren bringt. Die Analysevorrichtung dient der Ermittlung der Ableitungen &sub1; und &sub2; erster Ordnung und der Ableitungen &sub1; und &sub2; zweiter Ordnung bezüglich der Zeit aus den Verschiebungen &sub1; und &sub2;, wobei eine Masse m der Last anhand folgender Gleichung berechnet wird:

(wobei das Symbol eine (Grad der Freiheit x Anzahl der Daten) Messmatrix darstellt, g die Schwerkraftbeschleunigung, kf&sub2;(y - y&sub1; + y&sub2;) der Materialausdruck des Bauelementaufbaus des Feder-Masse-Systems ist, k eine Federkonstante ist, f&sub3;( - &sub1; + &sub2;) der Dämpfungsausdruck ist, beispielsweise zähe Reibung, Coulomb, Hysteresis, Fluidwiderstand und Dämpfung des virtuellen Massenwiderstands des Fluids und f&sub1;(m &sub1;, m &sub2;) der sich ergebende Ausdruck der zeitlich variierenden Kräfte, die auf das Objekt der Masse m wirken, ist).

Die ersten und zweiten Verschiebungssensoren umfassen ein Licht emittierendes Element, ein eindimensionales Positionsbestimmungselement, das ein Paar mit einem schmalen Spalt angeordnete Halbleiter-Pin-Photo-Diodenelemente (kurz PPD) vorsieht, und ein in einen Abschnitt zwischen einem Licht emittierenden Element und einem eindimensionalen Positionsbestimmungselement eingesetztes Federstangenelement. Eines von den zwei Paaren Licht emittierender Elemente und eindimensionaler Positionsbestimmungselemente ist an einem freien Endteil des Rahmenkörpers angebracht, während das andere an einem festen Endteil des Rahmenkörpers angebracht ist. Unter Befestigung einer Kante der Federstangenelementen an einem freien Endteil oder festen Endteil des Rahmenkörpers, Verdeckung eines Teils des eindimensionalen Positionsbestimmungselements durch die Federstange erzeugt das eindimensionale Positionsbestimmungselement die Intensität des Lichtstrahls von dem Licht emittierenden Element im Verhältnis zur Vibration der Federstange. Das Vibrationsmittel dient der Vibration der Grundplatte in der Richtung des Hantierens einer Last zu dem freien Endteil des aus einem Feder-Masse-System bestehenden Bauelementaufbaus.

Nachfolgend wird das Prinzip des Verfahrens zur Messung dynamischer Lasten nach der vorliegenden Erfindung erläutert.

In einer in Fig. 17(A) gezeigten Vorrichtung variieren, vibrieren und schwingen zum Beispiel in Fig. 17(B)) die aus einem Nicht-Feder-Masse-System bestehende Grundplatte und die aus einem Feder-Masse-System bestehende Sensoranordnung (A) in Balkenform an der Grundplatte. Die Grundplatte B vibriert mit der Beschleunigung &sub1; und das freie Endteil der Sensoranordnung A vibriert gegen die Grundplatte B mit der Beschleunigung &sub2;. Unter der Annahme, dass die Grundplatte B hier feststehend ist, wird die Momentmesslast Wi zum gleichen Zeitpunkt anhand des Bewegungsgesetzes berechnet, das heißt

wobei We ( = mg) die Restlast (N) eines Messobjektss C und m die Masse (kg) des Objekts ist.

Unter Verwendung der obigen Beziehung wird die Restlast We (N) anhand folgender Gleichung berechnet:

Die Gleichung der in der obigen Gleichung gezeigten Momentmesslast Wi wird durch das, was als D'Alambertsches dynamisches Gleichgewicht bekannt ist, abgeleitet. Dieses dynamische Gleichgewicht ist eine vollständig idealisierte Gleichung. Die tatsächliche Gleichung sollte die Bauelementmaterialien und die Aufbaukonfigurationen des Elements berücksichtigen. Im Allgemeinen ist das ungedämpfte Eingrad-Feder-Masse-System einer "Forcing"-Funktion (F(t) allgemeiner Art unterworfen. Die Differentialbewegungsgleichung wird wie folgt durch das Bewegungsgesetz abgeleitet:

Bei dem in Fig. 18(A) gezeigten Feder-Masse-System liegt die Anfangsbedingung zu einer Zeit, bei der sich das System in seiner Gleichgewichtsposition ye befindet, das heißt, der von der Restlast abgeleiteten Verschiebung. Die Bewegungsgleichung lautet wie folgt:

yi ist hier eine Momentverschiebung gegen eine durch zeitlich variierende Kräfte ausgelöste Momentlast. Wi . Somit lässt sich der Ausdruck für F(t) wie folgt schreiben:

F(t) = Wi - We

Somit ergeben die zwei obigen Gleichungen:

In dieser Gleichung ist die Verschiebung ye konstant, die Beschleunigung ist

Die obige Gleichung ist

Diese Gleichung kann wie folgt umgeformt werden:

Nach Fig. 18(B)

Somit

Daher durch Einsetzen dieser Beziehung in die Gleichung von We

Durch Vereinfachen:

Im Fall von Fig. 17 vibriert jedoch das freie Endteil der Sensoranordnung A mit der Beschleunigung 2i gegen die Grundplatte B. In diesem Fall kann durch Einsetzen von ( 2i - 1i) bei yi der Gleichung des Falls, in dem die Grundplatte B still ist, die obige Gleichung

als

ausgedrückt werden.

Durch Vereinfachen:

Somit wird die Restlast We durch Berechnen der Beschleunigung 1i aus der Verschiebung 1i der Grundplatte B und durch Berechnen der Momentlast Wi und der Beschleunigung 2i aus der Verschiebung y2i der Sensoranordnung A berechnet. Durch Erhalt von Tabellen der Beziehung zwischen den Restlasten We bzw. den Verschiebungen y&sub1; und y&sub2; lassen sich die gemessenen Verschiebungen y&sub1; und y&sub2; einfach in Momentlasten Wi umwandeln. Und eine Momentlast Wi wird auch aus dem Hookschen Gesetz unter Verwendung der Federkonstante k berechnet. Die Federkonstante k wird durch eine Form, eine Konfiguration und ein Material des die Sensoranordnung A bildenden Bauelementautbaus ermittelt.

Die obige Erläuterung des Prinzips berücksichtigt nicht eine Behandlung einer Schwingung und einer Störung, die durch die Vorrichtung selbst und das Umfeld hervorgerufen wird. Die tatsächliche Zeitreihendatengleichung sollte eine Zeitbeziehung berücksichtigen, eine Zeitbeziehung wird durch den Trägheitsbegriff bezeichnet, wobei die Bewegung kontinuierlich ist.

In dieser Erfindung ist es durch Veranlassen einer kontinuierlichen Bewegung und Schwingung der Grundplatte B zusammen mit der Sensoranordnung A, durch Messen der Zeitreihendaten, kontinuierliches Analysieren der Zeitreihendaten möglich, den Einfluss der Störung bei einer Verschiebungsmessung der Sensoranordnung A und der Grundplatte B auszuschließen.

In Fig. 19 gibt es bei der Sensoranordnung A des Grundplattenumfelds und des Messobjekt C in dreidimensionaler Bewegung einen externen Schwingungsausgangspunkt k (k = 1,, N) außerhalb der Sensoranordnung A, wobei eine Vibrationswelle ξk(t) ist, eine Geschwindigkeitswelle k(t) ist, eine Beschleunigungswelle k(t) ist.

Die auf die Sensoranordnung A von dem externen Schwingungsausgangspunkt k wirkende Vibrationswelle k(t) ist durch folgende Ausdrücke gegeben:

wobei λk eine Dämpfungsfunktion ist und von einem Abstand zwischen dem Schwingungsausgangspunkt k und der Sensoranordnung A, einer Fortpflanzungsstrecke, einem Fortpflanzungsmedium und einer Schwingungsfrequenz abhängt und λk durch den Ausdruck

λk∞f

gegeben ist.

Im Fall, da die Sensoranordnung A selbst vibriert, ist eine Vibrationswelle y(t), wobei eine Geschwindigkeitswelle (t) ist, eine Beschleunigungswelle (t) ist. Fig. 20 zeigt das Beschleunigungsspektrum und das Beschleunigungskraftspektrum dieser.

Die auf die Sensoranordnung A wirkende Vibrationswelle ist:

Die Geschwindigkeitswelle ist:

Die auf das Messobjekt C (Masse ist m) wirkende externe Kraft my&sub1; wird wie folgt wiedergegeben:

Das Spektrum der Vibrationswelle, das heißt das Energiespektrum gegenüber der Vibrationsfrequenz (t; Zeit, 0 ≤ t ≤ T), ist jeweils wie folgt:

Dann:

Hier wird das Verhältnis der durch die Bewegung der Sensoranordnung A hervorgerufenen Kraft zur Kraft der Vibrationsstörungen durch die folgende Gleichung wiedergegeben:

Aus der obigen Gleichung ist mit der folgenden Beziehung zum Ausschluss der externen Vibrationsbegriffe die Kraftbedingung α < < 1 und die Energiebedingung α² < < 1 erfüllt.

Dadurch, dass die Bewegung der Sensoranordnung A größer als die externen Vibrationsbegriffe gehalten wird, ist es möglich, eine dynamische Last stabil zu messen.

Man betrachte beispielsweise das in Fig. 21 gezeigte Feder-Masse-System mit einem Grad Freiheit, dessen Masse m durch die Vibration mit der Grundplatte B in der Wirkung auf die Sensoranordnung A beschränkt ist. (Hier ist nicht die sich ergebende Masse-Feder-System-Vibration zwischen der Sensoranordnung A und der Grundplatte B erforderlich.) Die auf die Grundplatte B wirkende zeitlich variierende Kraft mit der durch die Dämpfungsvorrichtung C gestützten Objektmasse m und der Federkonstante k ist p&sub0;sinωpt.

y = ypcos(ωpt - δ)

Gleichzeitig sind die externen zeitlich variierenden Kräfte, die auf das Objekt von der Feder k und der Dämpfungsvorrichtung C wirken, wie folgt:

Die Differentialgleichung der Bewegung für dieses System wird abgeleitet durch die nächste Beziehung

durch Vereinfachen:

wobei

Die Amplitude durch die aufgeprägten Kräfte ist:

Fig. 22 zeigt beispielsweise die Konzeptzeichnung des Feder-Masse-Systems, das durch die Kraft P(t) durch die Bewegung der Grundplatte B und die externen Kräfte Qi(t) ausgelöst wurde. In diesem Fall wird die Einflusswirkung der externen Störung für den aufgeprägten Kraftausdruck Po anhand folgender Beziehung berechnet:

wobei Cc die kritische Dämpfungskonstante, ωn² die natürliche Frequenz ist.

Unter der Annahme, dass der dynamische Zustand der Grundplatte B mit folgender Beziehung erfüllt ist, ist es möglich, die externe Störung auszuschliessen und nur die Bewegung der Grundplatte B durch die Sensoranordnung A zu messen. Die Annahmebedingung ist

Q&sub1; / P&sub0; < < 1

unter Ausschluss der Amplitude durch die aufgeprägte Kraft, die obige Gleichung ist:

Diese Beziehung bedeutet, dass die Kraft der Grundplatte B größer als die Kräfte der Störungen ist.

Die interne Vibrationskraft my&sub2;, die durch die Vibration der Bewegung des Messobjekts C selbst ausgelöst wird, wird wie folgt wiedergegeben:

Durch die gleiche Analyse wird das Verhältnis der Kraft, die durch die Bewegung der Sensoranordnung A ausgelöst wird, zu der Kraft der Vibration des Messobjekts selbst durch folgende Gleichung definiert:

Durch die gleiche Analyse ist es möglich, den Einfluss der Bewegung des Messobjekts selbst auszuschließen. Es ist auch möglich, den Einfluss der Bewegung des Messobjekts selbst auszuschließen, wenn das Objekt C die Grundplatte B zum vibrieren bringt.

In der vorliegenden Erfindung wird in Erfüllung der obigen Bedingung die Zeitreihendatenmessung durch die Sensoranordnung A anhand der folgenden Gleichung berechnet:

wobei y&sub1; eine Messverschiebung der Grundplatte B, y&sub2; eine oben erwähnte Messverschiebung des freien Endteils der Sensoranordnung A gegenüber der Grundplatte B ist. Bei Messen von y&sub1; und y&sub2; werden ein Materialausdruck kf2(y - y&sub1; + y&sub2;), ein Dämpfungsausdruck f&sub3;( - &sub1; + &sub2;) und ein Kraftausdruck f1(m &sub1;, m &sub2;) aus den obigen Messdaten berechnet, wobei kf&sub2;(y - y&sub1; + y&sub2;) der Materialausdruck des Bauelementaufbaus des Feder-Masse-Systems, k eine Federkonstante, f&sub3;( - &sub1; + &sub2;) der Dämpfungsausdruck, beispielsweise zähe Reibung, Coulomb, Hysteresis, Fluidwiderstand und Dämpfung des virtuellen Massenwiderstands des Fluids, und f&sub1;(m &sub1;, m &sub2;) der sich ergebende Ausdruck der zeitlich variierenden Kräfte, die auf das Objekt der Masse m wirken, ist.

Eine Lösung der Differentialgleichung durch die Zeitreihendaten wird durch ein herkömmliches numerisches Rechenverfahren gewonnen. Wie zum Beispiel in Fig. 23 gezeigt, wird durch Erheben der Zeitreihendaten der Verschiebungen, Umwandeln der analogen Daten in digitale Daten, Digitalisieren und Falten der Wellendaten, Analysieren einer Bewegung und einer Vibrationsbedingung, Ermitteln der Funktionen von f&sub1;, f&sub2; und f&sub3; eine Masse m aus den Messzeitreihendaten einer Anzahl N als folgende Gleichung berechnet:

wobei das Symbol eine (Grad der Freiheit x Anzahl der Daten) Messmatrix darstellt, der Grad der Freiheit n und die Datenanzahl N, eine Messmatrix eine (n x N) Determinante ist. Im Allgemeinen ist der Grad der Freiheit eins und die Matrix ist eine (1 · N) Matrix.

Unter der Annahme, dass die Funktion f&sub3; eine Taylorsche Reihe ist, wird zum Beispiel folgendes Verhältnis gewonnen:

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt teilweise eine perspektivische und veranschaulichende Zeichnung der Messgeräte unter Verwendung einer Vorrichtung zum Messen einer dynamischen Last bei der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 zeigt eine orthographische Ansichtszeichnung der in Fig. 1 gezeigten Geräte;

Fig. 3 zeigt eine Vorderansicht der in Fig. 3 gezeigten Geräte;

Fig. 4 zeigt eine Kurve der ausgelösten Vibration einer Vorrichtung zum Messen einer dynamischen Last der in Fig. 1 gezeigten Geräte;

Fig. 5 zeigt eine Kurve eines geometrischen Orts der Vibration einer Vorrichtung zum Messen einer dynamischen Last der in Figur gezeigten Geräte;

Fig. 6 zeigt eine Schieldarstellung eines Rahmenkörpers einer Vorrichtung zum Messen einer dynamischen Last nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 zeigt einen Querschnitt von B-B, wie in Fig. 6 gezeigt;

Fig. 8 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht des in Fig. 6 gezeigten Rahmenkörpers;

Fig. 9 zeigt eine vergrößerte Planansicht eines in dem in Fig. 6 gezeigten Rahmenkörper installierten Beschleunigungsbesfimmungssensors;

Fig. 10 zeigt einen C-C-Querschnitt der Figur;

Fig. 11 zeigt ein Prinzip eines Positionsbestimmungssensors unter Verwendung von Pin-Photo-Dioden;

Fig. 12 zeigt eine experimentelle bevorzugte Ausführung eines Positionsbestimmungssensors unter Verwendung von Pin-Photo-Dioden;

Fig. 13 zeigt eine Kurve eines Messergebnisses der experimentellen bevorzugten Ausführung;

Fig. 14 zeigt einen Schaltplan einer Vorrichtung zum Messen einer dynamischen Last nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 15 zeigt eine Kurve eines Messergebnisses einschließlich einer Störung unter Verwendung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Messen einer dynamischen Last nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 16 zeigt eine Kurve eines Messergebnisses ohne Störung des Messergebnisses von Fig. 15.

Fig. 17 zeigt allgemeine Anordnungsdarstellungen, wobei eine Erfassungseinrichtung einer Vorrichtung zum Messen einer dynamischen Last auf einer zeitlich variierenden schwingenden und vibrierenden Grundplatte aufgebaut ist, (A) zeigt eine Vorrichtungszusammensetzung, (B) zeigt eine Kurve der Änderung einer auf eine Sensoranordnung wirkenden Last;

Fig. 18 zeigt Darstellungen zur Erläuterung eines Prinzips eines Verfahrens zur Messung einer dynamischen Last, (A) zeigt eine Beziehung zwischen einer Last und einer Verschiebung in einem Feder-Masse-System, (B) zeigt eine Beziehung zwischen einer Restlast und einer Momentlast und eine Beziehung zwischen einer Verschiebung und ihrer Lasten in einem Feder-Masse-System;

Fig. 19 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrens zum Messen einer dynamischen Last nach der vorliegenden Erfindung und ein Lastmessprinzip einer Vorrichtung zum Messen einer dynamischen Last nach der vorliegenden Erfindung, um einen Vibrierzustand einer Sensoranordnungsgrundplatte und eines Messobjekts zu erläutern, wobei eine Sensoranordnungsgrundplatte und ein Messobjekt sich jeweils in einer dreidimensionalen Bewegung bewegen;

Fig. 20 zeigt Darstellungen eines Beschleunigungsspektrums und eines Kraftspektrums einer Welle des Vibrierzustands von Fig. 19;

Fig. 21 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrens zum Messen einer dynamischen Last nach der vorliegenden Erfindung und ein Lastmessprinzip einer Vorrichtung zum Messen einer dynamischen Last nach der vorliegenden Erfindung, eine Darstellung eines Eingrad-Feder-Masse-Systems;

Fig. 22 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrens zum Messen einer dynamischen Last nach der vorliegenden Erfindung und ein Lastmessprinzip einer Vorrichtung zum Messen einer dynamischen Last nach der vorliegenden Erfindung, eine Darstellung einer Eliminierungswirkung einer Störung, die durch eine aufgeprägte erzwungene Vibration ausgelöst wurde; und

Fig. 23 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung eines Verfahrens zum Messen einer dynamischen Last nach der vorliegenden Erfindung und zeigt konzeptuell ein Blockdiagram eines Lastdatenanaylsevorgangs einer Vorrichtung zum Messen einer dynamischen Last nach der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN

Die bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die Figuren erläutert. Fig. 1 und 3 zeigen zum Teil Zeichnungen der Messgeräte unter Verwendung einer Vorrichtung zum Messen einer dynamischen Last nach der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1, in der Nummer 1 eine Führungsschiene, 2 ein Messobjekt, 3 eine Tragplatte ist, wird das Messobjekt 2 durch die Tragplatte 3 zur Bewegung auf den Führungsschienen 1 veranlasst. Die Bewegungsrichtung ist von links nach rechts, wie in Fig. 3 durch die Pfeile A-A gezeigt. Die Tragplatte 3 wird durch in Fig. 3 nicht gezeigte Führungsrahmen gelagert, wobei die Tragplatte zum Beispiel durch eine Fördermaschine in die Richtung des Pfeils A angetrieben wird. Die Führungsschienen 1 sind fest und sind parallel bei einem Abstand angeordnet, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, die teilweise eingezeichnet sind.

In Fig. 1 und 3 ist 4 ein Gleitgrundplatte, 5 ein Antriebsmotor, 6 eine Schraubwelle, 7 und 7 Sperrstangen, 8 eine Sperrplatte, 9 eine Grundplatte, 10 und 10 Erfassungseinrichtung des dynamischen Lastsensors (kurz DLS), 11 Lastplatten. Das untere Endteil der Lastplatten 11 ist an einer Platte 11a angebracht, wobei die Platte 11a an dem DLS aufgebaut ist und eine Last an dem DLS bearbeitet.

Die Gleitgrundplatte 4 ist durch ein Paar Führungsstangen 12 und 12 gelagert, die sich mit einer Hin- und Herbewegung in Richtung des Pfeils B in Fig. 3 bewegen, und weist in ihrem unteren Teil ein Antriebsmittel auf. Dieses Antriebsmittel sieht eine sich drehende Übertragungswelle 13 von einer Antriebskraftmaschine, die in der Figur ausgelassen wurde, eine Zwischenübertragungswelle 14, einen Übertragungshebel 15, eine an dem führenden Endteil des Übertragungshebels 15 angebrachte drehbare Führung 16 und eine an dem Boden der Gleitgrundplatte 4 aufgebaute Führungsschiene 17 vor. Dieses Antriebsmittel bewirkt, dass eine Drehung von der Kraftmaschine auf den Übertragungshebel 15 durch die sich drehende Übertragungswelle 13 und die Zwischenübertragungwelle übertragen wird, es bewirkt eine horizontale Drehung des Übertragungshebels 15, verursacht dessen Hin- und Herbewegung entlang der Führungsschiene 17, wobei die Führung 16 sich dreht (der geometrische Ort der Führung 16 ist nämlich kreisförmig) und bewirkt eine Hin- und Herbewegung der Gleitgrundplatte 4 in Richtung des Pfeils B. Die Hin- und Herbewegungsdauer der Gleitgrundplatte 4 ist zu dem Intervall und der Bewegungsgeschwindigkeit der Tragplatte 3, die sich auf den Führungsschienen 1 bewegt, synchronisiert.

Der Antriebsmotor dreht sich mit dem synchronisierten Ablauf der Hin- und Herbewegung der Gleitgrundplatte 4 und treibt die Grundplatte 9 zusammen mit dem DLS 10 in der vertikalen Richtung (der Richtung des Pfeils C in der Figur) an. Wenn die Lastplatten 11 aus den Spalten der Führungsschienen 1 in Erscheinung treten, heben die Führungsplatten mit ihrer Aufwärtsbewegung ein Messobjekt 2 an der oberen Position hoch. Die Führungsplatten lassen das Messobjekt 2 an den Führungsschienen 1 mit ihrer Abwärtsbewegung unterhalb der Führungsschienen 1 los. Das Messobjekt 2 wird durch die Tragplatte 3 stromabwärts der Führungsschienen 1 nach außen getragen. Fig. 1 und 2 zeigen die obere Position der Lastplatten 11 von den Führungsschienen 1. Der geometrische Bewegungsort der Lastplatten 11 zeigt Strichlinien und Pfeile in Fig. 3. Es gibt eine Sperrplatte 8, damit die Platte 11a nicht an dem unteren Teil der Führungsschienen 1 an der oberen Position des DLS 10 angegriffen wird. Die Tragplatte 3 ist an einem Intervall der Führungsschienen 1 abgeschnitten, um ein gegenseitiges Stören der Lastplatten 11 und der Tragplatte 3 zu vermeiden.

Fig. 4 zeigt eine Kurve einer Dauer der ausgelösten Vibration mit der Hin- und Herbewegung der Gleitgrundplatte 4 und mit der vertikalen Bewegung der Grundplatte 9. Fig. 5 zeigt eine Beispielkurve eines geometrischen Orts der ausgelösten Vibration. Bei dieser Vibrierbewegung gehen die Lastplatten 11 in der ersten Hälfte der Dauer langsam nach oben und gehen in der zweiten Hälfte der Dauer schnell nach unten. Es ist zum Beispiel möglich, die sich drehende Übertragungswelle 13 mit einer unregelmäßigen Drehgeschwindigkeit unter Verwendung eines Exzenters zu drehen. Diese Bewegung dient der Verkürzung der Messdauer. Es ist nicht wesentlich und nicht erforderlich, dieses Messverfahren und diese Messgeräte in der vorliegenden Erfindung zu übernehmen. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das oben erwähnte Messverfahren und die oben erwähnten Messgeräte beschränkt.

Der DLS 10 ist der gleiche, wie er bereits von den Erfindern dieser Erfindung in PCT/JP91/01168 und PCT/JP92/01094 vorgeschlagen wurde. Der DLS misst eine Last, wenn sich die Lastplatten 11 über die Führungsschienen 1 bewegen. Der Aufbau und der Messvorgang des DLS 10 werden nachstehend eingehend unter Bezug auf Fig. 6 und 16 beschrieben.

Der DLS 10 der vorliegenden Erfindung sieht einen Rahmenkörper 51, einen Armkörper 52, einen Lastbestimmungssensor 53 und einen

Beschleunigungsbestimmungssensor 54 vor. Der Rahmenkörper 51 weist eine rechteckige hohle Rahmenform auf und sieht eine feste Säule 55 mit großem Querschnitt, eine einer festen Säule 55 gegenüberliegende bewegliche Säule 56 und obere und untere Rahmenträger 57 und 58 vor, die mit den beiden Säulen 55 und 56 verbunden sind. Die feste Säule 55 ist auf einer Grundplatte 9 installiert, die bewegliche Säule 56, auf die eine Messlast wirkt, ist eine freie Kante, beispielsweise ein Auslegerbalken. Es ist auch möglich, dass die feste Säule 55 unter einer Grundplatte 9 installiert ist, und die obere plane Seite der festen Säule 55 Volt- Öffnungen aufweist, wie in der Figur dargestellt.

Der Armkörper 52 ist in einem hohlen Inneren 60 des Rahmenkörpers 51 und in Richtung auf die bewegliche Säule 56, in der ein Gehäuse 63 eines Lastbestimmungssensors 53 installiert ist, angeordnet. Der Lastbestimmungssensor 53 sieht ein Licht emittierendes Element 63 und einen eindimensionalen Positionsbestimmungssensor, beispielsweise eine Halbleiter-Pin-Hoto-Diode (kurz PPD) 64 vor, die in dem Gehäuse 62 installiert ist. Eine Balkenblende 66 ist in einer Position zwischen dem Licht emittierenden Element 63 und der PPD-Vorrichtung 64 von der Kante der an der beweglichen Säule 56 angebrachten Stütze 65 eingesetzt. Wenn die PPD 64 von dem Licht emittierenden Element 63 einen einfallenden Lichtstrahl empfängt, erzeugt die PPD-Vorrichtung 64 den Lichtstrom im Verhältnis zu der Licht empfangenden Fläche und der Stärke des Lichtstrahls. Wird eine Position der Balkenblende 66 durch eine Ablenkung der Rahmenbalken 57 und 58, auf die eine Last an der beweglichen Säule 56 wirkt, geändert, wird die Positionsänderung kontinuierlich durch die PPD 64 ausgegeben.

Der Beschleunigungsbestimmungssensor 54 sieht ein Licht emittierendes Element 69 und einen eindimensionalen Positionsbestimmungssensor, beispielsweise eine in dem inneren hohlen Teil 67 installierte Halbleiter-Pin-Photodiode 70, vor. In der Abdeckung 68 liegt das Licht emittierende Element 69 der eindimensionalen PPD- Vorrichtung 70 gegenüber. Eine an dem Tragblock 69a angebrachte dünne, bewegliche Balkenblende 71 ist in einen Abschnitt zwischen dem Licht emittierenden Element 69 und der PPD 70 eingesetzt. Wenn die PPD-Einrichtung 70 von dem Licht emittierenden Element 69 einen einfallenden Strahl empfängt, erzeugt die PPD- Vorrichtung den Lichtstrom im Verhältnis zur Licht empfangenden Fläche und der Stärke des Lichtstrahls. Der dünne, bewegliche Balken 71 dient der Vibration in einer vertikalen Richtung in Fig. 10 mit dem Rahmenkörper 51 und der Grundplatte 59. Wenn die Licht empfangende Fläche der PPD-Vorrichtung 70 durch die Vibrationen des dünnen Balkens 71 geändert wird, wird der Lichtstrom gegenüber der Änderung der Licht empfangenden Fläche kontinuierlich von der PPD 70 ausgegeben.

Nachstehend wird das Prinzip einer Positionsbestimmung unter Verwendung der PPD erläutert.

Fig. 11(A) zeigt eine Positionsbeziehung mit einer Blende M und PPD und Fig. 11(B) zeigt eine Positionsbeziehung einer Blende M und der Ausgangsspannung der PPD. Bekannterweise ist die PPD-Vorrichtung ein Element, bei dem die Ausgangsspannung im Verhältnis zur Licht empfangenden Fläche und der Stärke des Lichtstrahls steht. Es ist klar, dass die PPD-Vorrichtung nicht allein als Positionsbestimmungselement betrieben wird. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung können eine PPD- Vorrichtung durch Hinzufügen einer Blende M zur einer PPD-Vorrichtung, die aus einem mit einem dünnen Spalt angeordneten Paar Elemente PPD 1 und PPD 2 besteht, als Positionsbestimmungselement betreiben.

Unter der Annahme, dass die Ausgangsspannungen der Elemente PPD 1 und PPD2 jeweils V1 und V2 sind, die Verschiebung von der Mitte der PPD-Vorrichtung O zur Mitte der Blende M 1 ist, wird eine Position der Blende M anhand der folgenden Beziehungen berechnet. Wenn die Mitte einer Blende M zwischen O-A liegt, beispielsweise 0≤1≤L/2, wobei 1 eine Verschiebung ist:

Wenn die Mitte einer Blende M zwischen A-C liegt, beispielsweise L/2≤1≤3L/2:

Wenn eine Stärke I eines Lichtstrahls konstant ist, hängen die Ausgangsspannungen V1 und V2 der Elemente PPD1 und PPD2 nur von der Position der Blende M ab. Die PPD-Vorrichtungen können aufgrund der Berechnung der Mittenposition der Blende M aus dem obigen zugehörigen Positionsbestimmungselement aus einer zuvor erwähnten Beziehung als Positionsbestimmungssensor verwendet werden.

Nachstehend wird ein Fall betrachtet, bei dem sich die Stärke des Lichtstrahls ändert. Die Schwankung dV der Ausgangsspannungen der Elemente PPD1 und PPD2 steht im Verhältnis zur Schwankung dl der Stärke des Lichtstrahls unter der Bedingung, dass die Intensität des Lichtstrahls sich ändert. Wenn die Eigenschaften der Elemente PPD1 und PPD 1 gleich sind, ist die Schwankung dV der Ausgangsspannung zwischen PPD1 und PPD2 unter den gleichen Bedingungen die gleiche. Wenn die Schwankung der Lichtintensität nur von der Schwankung dVLED der Licht emittierenden Leistung VLED des Licht emittierenden Elements abhängt, steht die Schwankung im Verhältnis zur Schwankung der Lichtleistung.

Wenn die Mitte einer Blende M zwischen den Positionen O-A liegt, wird die Verschiebung 1 anhand folgender Gleichungen berechnet:

Wenn die Mitte einer Blende M zwischen den Positionen A-C liegt, wird die Verschiebung 1 anhand folgender Gleichungen berechnet:

Aus der obigen Analyse kann der Einfluss der Änderung der Lichtleistung eliminiert werden und somit können die PPD-Vorrichtungen als Positionsbestimmungssensor nützlich sein. Wenn die PPD-Vorrichtungen Positionen bestimmen können, wird eine Beschleunigung aus einer Ableitung zweiter Ordnung bezüglich der Zeit berechnet und die PPD-Vorrichtungen können als Beschleunigungsbestimmungssensor nützlich sein.

Fig. 12 zeigt ein Prinzipbild einer eindimensionalen Positionsbestimmung, die eine PPD ist. Die Mikroverschiebung ist an der Blende M angebracht, die zwischen LED und PPD eingesetzt ist und durch eine Vorrichtung, beispielsweise einen Mikrometer, bewegt wird. Die Ausgangsspannungen V1 und V2 der Elemente PPD werden abwechselnd gemessen. Diese Messergebnisse werden in Fig. 13 gezeigt. Die Verschiebung D durch die Ausgangsspannung der PPD wird eine lineare Kurve, wie in der Figur gezeigt. Es wird festgestellt, dass die PPD als Positionsbestimmungssensor nützlich sein kann. Die Breite der Blende M in Fig. 12 ist 1,5 mm und die der PPD 3,0 mm.

Der elektrische Schaltungsautbau des DLS 10 wird wie folgt beschrieben. Eine in Fig. 6 nicht gezeigte Abdeckung 72, Leiterplatten 73 und 74 sind hierin wie in Fig. 7 gezeigt installiert. Die Leiterplatten 73 und 74 sehen beispielsweise zwei oder mehr Sperrschichten und jeweils zwei Schaltkreise der PPD 64 und eines Licht emittierenden Elements 63 in einem Lastbestimmungssensor 53 und eine PPD 70 und ein Licht emittierendes Element 69 in dem Lichtbestimmungssensor 54 vor; den Lastbestimmungsschaltkreis 25 und den Beschleunigungsbestimmungsschaltkreis 26. Diese Bestimmungsschaltkreise 25 und 26 in Fig. 14 haben den gleichen Schaltaufbau und sehen jeweils Sensorstromzufuhrschaltungen 27, Stromverstärkungsschaltungen 28, die die Positionsbestimmungsausgangsleistungen durch PPD 64 und 70 verstärken, Vorschaltungen 29 für die Ausgänge von PPD 64 und 70 und Betriebsschaltungen 30 für die Licht emittierenden Elemente vor. Die Bestimmungsschaltkreise 25 und 26 sind mit jeder Analysevorrichtung 31 verbunden. Die Analysevorrichtung 31 sieht eine CPU 32, eine Stromzufuhr 33, zwei Analog-/Digitalwandler 34 und 35, eine Eingangsschaltung 36, drei Ausgangsschaltungen 37, 38 und 39 und eine Anzeigeschaltung 40 vor. Die Analysevorrichtung 31 kann unterschiedlich ausgeführt sein, beispielsweise Anbringen der Analysevorrichtung an der feststehenden Säule 55 des Rahmenkörpers 51 oder an einem Armkörper 52, Installieren einer Analysevorrichtung außen am Rahmenkörper 51 oder am Armkörper 52, Anbringen eines Teils einer Analysevorrichtung an der feststehenden Säule 55 des Rahmenkörpers 51 und Installieren eines Teils einer Analysevorrichtung außerhalb an den Erfassungsgeräten.

Die Stromzufuhrschaltung 33 ist mit einer äußeren Stromzufuhr verbunden und versorgt eine Sensorstromzufuhrschaltung 27 der Bestimmungssensorschaltungen 25 und 26, eine CPU 32, einen Analog-/Digitalwandler 34, eine Eingangsschaltung 36, drei Ausgangsschaltungen 37, 38 und 39 und eine Anzeigeschaltung 40. Ein Paar Analog-/Digitälwandler 34 und 35 sind mit den Bestimmungsschaltungen 25 und 26 der PPD-Vorrichtungen 64 und 70 über die Stromverstärkungsschaltungen 28 verbunden und geben ein Paar Analogdaten von einem Paar Analog-/Digitalwandler 34 und 35 der Stromverstärkungsschaltung 28 in die CUP 32 ein. Eine Schnittstellenschaltung der Eingangssignale ist in diesem Fall nicht gezeigt. Die Ausgangsschaltung 37 ist die Anzeige 41 der Messlasten der Anzeigeschaltung 40, wobei die Ausgangsschaltung 38 die Anzeige 42 einer dynamischen Last der Anzeigeschaltung 40 ist und die Ausgangsschaltung 39 der externe Ausgang ist.

In der vorliegenden bevorzugten Ausführung erfolgt die Lastmessung immer in dem Modus, da der DLS 10 Positionen wechselt. In der Analysevorrichtung 31 wird die Masse m des Messobjekts anhand folgender Gleichung berechnet:

wobei &sub1; und &sub1; jeweils die Geschwindigkeit und die Beschleunigung der Vibration der Grundplatte 59 sind und wobei der Erhalt der Ableitungen erster und zweiter Ordnung bezüglich der Zeit von der Verschiebung y&sub1; durch Messen des Ausgangs der PPD 70 erfolgt, welche die Verschiebung der feststehenden Säule 55, ausgelöst durch die Vibration der Grundplatte 9 und des DLS IO selbst, ist. &sub1; und &sub2; sind jeweils die Geschwindigkeit und die Beschleunigung der Vibration der Bewegungssäule 56 des Rahmenkörpers 51, wobei der Erhalt der Ableitungen erster und zweiter Ordnung bezüglich der Zeit von der Verschiebung y&sub2; durch Messen des Ausgangs der PPD 64 erfolgt, welche die Verschiebung der Bewegungssäule 56 ist. Wie oben erwähnt ist der Ausdruck kf&sub2;(y - y&sub1; + y&sub2;) der Materialausdruck des Bauelementautbaus des Feder- Masse-Systems, wobei k eine Federkonstante, f&sub3;( - &sub1; + &sub2;) der Dämpfungsausdruck ist, beispielsweise zähe Reibung, Coulomb, Hysteresis, Fluidwiderstand und Dämpfung des virtuellen Massenwiderstands des Fluids und f&sub1;(m &sub1;, m &sub2;) der sich ergebende Ausdruck der zeitlich variierenden Kräfte, die auf das Objekt der Masse m wirken, ist.

Nun werden die errechneten Ergebnisse der bevorzugten Ausführungen erläutert. Fig. 15 zeigt ein Beispiel einer Kurve einer Last (mg), die aus den Messverschiebungen y&sub1; und y&sub2; errechnet wurde, wenn ein Messobjekt 2 (mg = 10 Kg) auf den Führungsschienen 1 vorgesehen ist und die Gleitgrundplatte 4 und die Lastplatten 11 sehr langsam unter Vibrierbedingungen bewegt werden, die durch Störungen, beispielsweise einen Antriebsmotor, etc., ausgelöst werden. Fig. 16 zeigt ein Beispiel einer Kurve einer Last (mg), wenn die Gleitgrundplatte 4 und die Lastplatten 11 in einer sehr kurzen Zeit sehr schnell bewegt werden.

In Fig. 15 erscheint der Einfluss der Störung in den Messdaten. In Fig. 16 erscheint nur die Wirkung der Vibrierbedingungen des DLS 10 in den Messdaten. Es ist offensichtlich, dass in Fig. 16 der Einfluss der Störung, beispielsweise ein Antriebsmotor, etc., in Fig. 15 nicht in den Messdaten erscheint. In Fig. 15 sind die Messergebnisse die maximale Momentlast von 11.827 Kgf und die minimale Momentlast von 7.913 Kgfund die berechnete Last durch das Analysierverfahren der vorliegenden Erfindung beträgt 10.001 Kgf. In Fig. 16 sind die Messergebnisse die maximale Momentlast von 13.924 Kgfund die minimale Momentlast von 4.677 Kgf und die berechnete Last mittels des Analysierverfahrens der vorliegenden Erfindung wird 10.000 Kgf.

Somit kann geschlossen werden, dass es möglich ist, Messlasten mit sehr hoher Genauigkeit zu erhalten, ohne dass diese durch Schüttel-, Schwing- und Vibrierbedingungen beeinträchtigt werden, die durch die Vorrichtung selbst und die äußere Umgebung ausgelöst werden, die dem DLS 10 externe Kräfte über große Zeiträume geben und den DLS 10 zum Vibrieren bringen.

Wie oben erwähnt beweist das Verfahren und die Vorrichtung zur Messung einer dynamischen Last nach der vorliegenden Erfindung, dass es möglich ist, eine dynamische Lastmessung mit sehr großer Genauigkeit unter den Schwing- und Vibrierbedingungen vorzunehmen, die durch die Vorrichtung selbst und die äußere Umgebung ausgelöst werden, ohne dass diese durch die Schwing- und Vibrierbedingungen beeinträchtigt werden, welche die Geräteelemente zur Messung einer dynamischen Last in Bewegung und Vibration versetzen und mit der sich ergebenden Bewegung positiv auskommen.


Anspruch[de]

1. Verfahren zur Messung einer dynamischen Last (2), welches das Anbringen eines Endteils eines aus einem Feder-Masse-System (10) bestehenden Bauelementaufbaus an einer aus einem Nicht-Feder-Masse-System bestehenden Grundplatte (9), wobei das andere Endteil frei ist, das Hantieren der Last (2) an dem freien Endteil des aus dem Feder-Masse-System bestehenden Bauelementaufbaus, das Bewirken einer regelmäßigen und kontinuierlichen Bewegung oder Vibration der Grundplatte (9) zusammen mit dem aus dem Feder- Masse-System bestehenden Bauelementaufbau, das kontinuierliche Messen einer Verschiebung y&sub1; der Grundplatte bezüglich eines feststehenden Bezugsrahmens, das kontinuierliche Messen einer Verschiebung y&sub2; des freien Endteils des Bauelementaufbaus bezüglich der Grundplatte, das Erhalten der Ableitungen erster Ordnung &sub1; und &sub2; und der Ableitungen &sub1; und &sub2; zweiter Ordnung bezüglich der Zeit aus den Verschiebungen y&sub1; und y&sub2;, das Ermitteln der Masse m der dynamischen Last (2) mittels eines Ausgleichsvorgangs, wobei die Masse m ein Ausgleichsparameter für die Zeitreihendaten von y&sub1;, y&sub2;, &sub1;, &sub2;, 1 &sub2; bezüglich der Bewegungsgleichung der dynamischen Last ist, umfasst.

2. Verfahren zur Messung einer dynamischen Last nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vibrationsmittel die Grundplatte in die Richtung des Hantierens einer Last zu dem freien Endteil des aus einem Feder-Masse-System bestehenden Bauelementaufbaus vibrieren lassen soll.

3. Vorrichtung zur Messung einer dynamischen Last (2), welche Folgendes umfasst: eine aus einem Nicht-Feder-Masse-System (10) bestehende Grundplatte (9), einen Rahmenkörper, der aus einem Feder-Masse-System besteht und dessen eines Endteil an der Grundplatte befestigt ist und dessen anderes Endteil frei ist, einen ersten Verschiebungssensor, der eine durch Vibrationen und Schwingungen bezüglich eines feststehenden Bezugsrahmens ausgelöste Verschiebung y&sub1; der Grundplatte misst, einen zweiten Verschiebungssensor, der eine Verschiebung y&sub2; des freien Endteils bezüglich der Grundplatte an dem freien Endteil misst, ein Vibrationsmittel, das die Grundplatte (9) regelmäßig und kontinuierlich zur Vibration zusammen mit dem Rahmenkörper und den Verschiebungssensoren bringt, eine zur Ermittlung der Ableitungen &sub1; und &sub2; erster Ordnung und der Ableitungen &sub1; und &sub2; zweiter Ordnung bezüglich der Zeit aus den Verschiebungen y&sub1; und y&sub2; ausgelegte Analysevorrichtung, wobei die Analysevorrichtung weiterhin zur Ermittlung der Masse m der dynamischen Last mittels eines Ausgleichsvorgangs ausgelegt ist, wobei die Masse m ein Ausgleichsparameter für die Zeitreihendaten von y&sub1;, y&sub2;, 1, &sub2;, &sub1;, &sub2; bezüglich der Bewegungsgleichung der dynamischen Last ist.

4. Vorrichtung zur Messung einer dynamischen Last nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der ersten und zweiten Verschiebungssensoren ein Licht emittierendes Element, ein eindimensionales Positionsbestimmungselement, das ein Paar mit einem schmalen Spalt angeordnete Halbleiter-Pin-Photo- Diodenelemente (kurz PPD) vorsieht, und ein in einen Abschnitt zwischen einem Licht emittierenden Element und einem eindimensionalen Positionsbestimmungselement eingesetztes Federstangenelement in jedem der ersten und zweiten Verschiebungssensoren umfasst, wobei entweder das Licht emittierende Element oder das eindimensionale Positionsbestimmungselement an einem freien Endteil des Rahmenkörpers angebracht ist, während das andere an einem festen Endteil des Rahmenkörpers angebracht ist, unter Befestigung einer Kante der Federstangenelementen an einem freien Endteil oder festen Endteil des Rahmenkörpers, Verdeckung eines Teils des eindimensionalen Positionsbestimmungselements durch die Federstange, wobei das eindimensionale Positionsbestimmungselement die Intensität des Lichtstrahls von dem Licht emittierenden Element im Verhältnis zur Vibration der Federstange erzeugt.

5. Vorrichtung zur Messung einer dynamischen Last nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Vibrationsmittel die Grundplatte in Richtung des Hantierens einer Last zu dem freien Endteil des aus einem Feder-Masse- System bestehenden Bauelementaufbaus zum Vibrieren bringen soll.







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