Die Erfindung betrifft eine oberschalige Waage mit elektromagnetischer Kraftkompensation mit einer im Ringspalt eines Permanentmagnetsystems beweglich angeordneten stromdurchflossenen Spule, und mit einem parallelgeführten Waagschalenträger.
Zu lösen war die Aufgabe, bei einer solchen Waage ohne Erhöhung der elektromagnetischen Kraftwirkung (Erhöhung des Stroms durch die Spule und/oder der Anzahl Spulenwindungen und/oder Verstärkung des Magnetfeldes) den Wägebereich zu vergrössern. Dabei sollte eine robuste, dauerhafte Konstruktion mit geringem Platzbedarf gefunden werden, ohne dass eine Einbusse an Genauigkeit in Kauf zu nehmen wäre.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass zwischen dem Waagschalen träger und der Spule ein einarmiger Übersetzungshebel angeordnet wird, der mittels Zug-Biegelagem sowohl am Waagschalenträger als auch im Waagengestell befestigt ist, wobei der Übersetzungshebel ein Lenker einer weiteren Parallelführung ist, mit welcher ein das Permanentmagnetsystem axial durchsetzender Träger für die Spule geführt ist.
Häufig wird aus einem Waagengrundtyp eine oder mehrere Folgetypen abgeleitet, beispielsweise mit verschieden grossen Wägebereichen und/oder verschieden hoher Auflösung. Um in einem solchen Fall die Anzahl der notwendigen verschiedenen Bauteile zu reduzieren, ist es von Vorteil, wenn wenigsten ein den Übersetzungshebel koppelndes Biegelager über wenigstens ein versetzbares Distanzstück befestigt ist, derart, dass durch ein Versetzen des Distanzstückes eine Änderung der Übersetzung erzielbar ist. Mit denselben Elementen können so verschiedene Übersetzungen verwirklicht werden.
Vorzugsweise sind das Permanentmagnetsystem und beide Parallelführungen an einer gemeinsamen Grundplatte befestigt. Diese Ausbildung ist sehr steif und wenig empfindlich gegen Eckenlastfehler. Bei einer anderen zweckmässigen Ausführungsform ist das Permanentmagnetsystem zwischen einer Grund- und einer Deckplatte eingeklemmt, wobei die unteren beiden Parallellenker an der Grundplatte und die oberen beiden Parallellenker sowie das Hauptlager des Übersetzungshebels an der Deckplatte befestigt sind. Diese Variante erfordert zwar eine etwas längere Deckplatte, ist dafür aber noch steifer und noch weniger empfindlich gegen Eckenlastfehler.
Eine besonders gedrungene, kompakte Ausbildung der Waage ergibt sich, wenn beide Parallelführungen einander derart zugekehrt sind, dass der Waagschalenträger im Bereich der Lenker des Spulenträgers und der Spulenträger im Bereich der Lenker des Waagschalenträgers angeordnet ist.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen stellen dar
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Waage gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 eine Draufsicht zu Fig. 1, und
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Waage gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Bei beiden Ausführungsbeispielen wurde auf die Darstellung und Beschreibung derjenigen konventionellen Bestandteile verzichtet, welche für die Funktion und das Verständnis der Erfindung unwesentlich sind, z.B. Waagengehäuse, Überlastsicherung, Positionsdetektor, Auswertung, Anzeige. Es wird vielmehr jeweils die eigentliche Wägezelle erläutert.
Beispiel 1 (Fig. 1 und 2)
Ein Topfmagnetisystem 10 umfasst in bekannter Weise einen Kern 12, einen Zylinder 14 aus ferromagnetischem Material sowie eine Deckplatte 16 und eine Grundplatte 18.
Durch eine zentrale Bohrung 20 ragt ein Träger 22, an dessen unterem Ende ein Kunststoffkorb 24 mit darauf gewickelter Spule 26 fixiert ist. Letztere taucht in einen ringförmigen Luftspalt 28 zwischen den Polschuhen am unteren Ende des Topfmagnetsystems 10.
Die Grundplatte 18 ist gleichzeitig Konsole der ganzen Wägezelle. Durch ein Loch 30 in ihr ragt ein Waagschalenträger 32 mit einem Stift 33 zur Aufnahme einer Waagschale. Er ist mittels je zweier oberer und unterer Lenker 34 parallel geführt. Die Lenker 34 bilden paarweise je ein Dreieck, dessen Spitze durch die jeweils übereinander geführten Enden der Lenker über bzw. unter dem Waagschalenträger 32 gebildet wird, mit dem diese Enden verschraubt sind. Die Grundlinie des erwähnten Dreiecks ist in Fig. 2 rechts ersichtlich (Verbindungslinie zwischen den Befestigungspunkten). Die beiden oberen Lenkerenden sind über Säulen 36 mit der Konsole (Grundplatte) 18 verschraubt, wobei Zwischenscheiben die Höhendifferenz ausgleichen, die sich aus der Dicke der Lenker 34 ergibt.
Ein Blechstreifen 38 zwischen Mutter 39 und Lenker verhindert ein Verdrehen des letzteren beim Festschrauben.
Die beiden unteren Lenker sind in gleicher Weise über- entsprechend kürzere - Säulen 36', Zwischenscheiben und Streifen 38' mittels Muttern 39' befestigt.
Um die Biegestellen der Lenker 34 eindeutig zu definieren, sind letztere in zweifacher Hinsicht verjüngt: Zum einen verfügen sie dort über eine Aussparung 42, zum anderen über eine, beispielweise eingeprägte, Querschnittsverringerung 44.
Die Verbindung der Grundplatte 18 zum Waagenchassis stellen zwei Leisten 40 her.
Die Kraftübertragung vom Waagschalenträger 32 auf den Spulenträger 22 geschieht über einen einarmigen Hebel 46.
Dieser ist mittels Biegelagern aufgehängt. Ein Lager 48 verbindet den Hebel 46 mit dem oberen Ende des Spulenträgers 22. Ein längeres Lager 50 stellt die Verbindung zwischen dem Hebel 46 und dem Waagschalenträger 32 her. Schliesslich ist der Hebel über zwei Lager 52 an einem Querträger 54 aufgehängt, der über zwei Säulen 56 mit der Grundplatte 18 verbunden ist. Die beiden Lager 52 sind symmetrisch zu einer Geraden durch den Spulenträger 22 und den Waagschalenträger 32 mit je einem Ausleger 58 des Hebels 46 verschraubt.
Unter der Grundplatte 18 sind an deren linkem Ende mittels kurzer Säulen 60 zwei Lenker 62 angebracht, die sich, analog zu den Lenkern 34, am anderen Ende in einem Punkt treffen und dort mit dem unteren Ende des Spulenträgers 22 verschraubt sind. Sie verfügen über ähnlichen Vejüngungen zur Festlegung der Biegestellen, wie die Lenker 34 (42, 44). Die Lage der Biegestellen in den Lenkern 62 entspricht dem Abstand zwischen den Lagern 48 und 52 des Hebels 46, so dass damit der Spulenträger 22 ebenfalls parallel geführt ist.
Wie ersichtlich, sind die beiden Parallelführungen mit ihren Spitzen einander zugekehrt und übergreifend angeordnet.
Daraus resultiert eine äusserst raumsparende Anordnung.
Bei der Aufhängung des Hebels 46 am Querträger 54 ist je ein Distanzstück 64 vorgesehen, das im vorliegenden Beispiel zwischen dem Lager 52 und dem Ausleger 58 fixiert ist. Soll das Übersetzungsverhältnis ein anderes sein, so ist das Distanzstück 64 stattdessen zwischen dem Querträger 54 und dem Lager 52 eingesetzt. Je nach Dimensionierung der Distanzstücke (es können natürlich auch jeweils mehrere sein) lassen sich so mit den gleichen Elementen verschiedene Übersetzungsverhältnisse wählen.
Beispiel II (Fig. 3)
Die hier dargestellte Variante unterscheidet sich, bei gleichem Grundaufbau, vom oben beschriebenen Beispiel 1 das durch, dass die Deckplatte 16' hier verlängert ausgeführt ist.
Dies bedingt zwar ein grösseres Gewicht der ganzen Wägezelle, andererseits aber ergibt sich damit ein einfacherer und wesentlich steiferer Aufbau, woraus eine merklich erhöhte Un empfindlichkeit gegen Eckenlast resultiert. Der entsprechend angepasste Hebel 46' ist nunmehr direkt an zwei symmetrischer Enden 66 der Deckplatte 16' angehängt, zwischen denen der Waagschalenträger 32 angeordnet ist.
Die oberen Lenker 34 der Parallelführung des Waagschalenträgers 32 sind hier an merklich kürzeren Säulen 36" befestigt, welche nicht mehr an der Grundplatte 18, sondern ebenfalls an der auch nach rechts entsprechend verlängerten Deckplatte 16' montiert sind. Diese Verkürzung der Säulen (36 < 36") und das Entfallen der Säulen 56 (siehe Fig. 1) wirken sich in einem merklich verbesserten Eckenlastverhalten aus.
In beiden Beispielen sind die stärker belasteten Lager 50 und 52 in Gleichgewichtszustand lediglich von Zugkräften beansprucht und können dementsprechend so dimensioniert werden, dass sie lediglich eine kleine Rückstellkraft gegen Bie gung aufweisen. Leidglich das Lager 48 wird auf Druck beansprucht, was jedoch weniger ins Gewicht fällt, da es nur relativ kleine Kräfte zu übertragen hat (bei einer Hebelübersetzung von z.B. 1:10 nur 1/10 der Maximallast plus Totlastanteil).
Die im Beispiel I gezeigten Distanzstücke 64 können ebenso im Beispiel II verwendet werden. Grundsätzlich können die Distanzstücke sowohl dem Lastlager 50 als auch dem Hauptlager 52 als auch beiden Lagern zugeordnet sein.
The invention relates to an upper pan balance with electromagnetic force compensation with a coil through which current flows, which is movably arranged in the annular gap of a permanent magnet system, and with a parallel pan support.
The task to be solved was to enlarge the weighing range of such a scale without increasing the electromagnetic force (increasing the current through the coil and / or the number of coil turns and / or increasing the magnetic field). A robust, permanent construction with a small footprint should be found without having to accept a loss of accuracy.
According to the invention, this object is achieved in that a one-armed transmission lever is arranged between the pan support and the coil, which is fastened by means of tension-bending bearings both on the pan support and in the balance frame, the transmission lever being a link of a further parallel guide with which a Permanent magnet system axially penetrating carrier for the coil is guided.
Often one or more subsequent types are derived from a basic type of scales, for example with differently sized weighing ranges and / or different high resolutions. In order to reduce the number of different components required in such a case, it is advantageous if at least one flexure bearing coupling the transmission lever is attached via at least one displaceable spacer in such a way that the translation can be changed by moving the spacer. Different translations can thus be achieved with the same elements.
The permanent magnet system and both parallel guides are preferably attached to a common base plate. This training is very stiff and not very sensitive to corner load errors. In another useful embodiment, the permanent magnet system is clamped between a base plate and a cover plate, the lower two parallel links being attached to the base plate and the upper two parallel links and the main bearing of the transmission lever being attached to the cover plate. Although this variant requires a slightly longer cover plate, it is even more rigid and less sensitive to corner load errors.
A particularly squat, compact design of the scales results when both parallel guides are facing each other in such a way that the pan support is arranged in the area of the link of the coil support and the coil support is arranged in the area of the link of the pan support.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawings. In the drawings represent
1 shows a longitudinal section through a balance according to a first embodiment,
Fig. 2 is a plan view of Fig. 1, and
3 shows a longitudinal section through a balance according to a second embodiment.
In both exemplary embodiments, the illustration and description of those conventional components which are immaterial for the function and understanding of the invention, e.g. Scale housing, overload protection, position detector, evaluation, display. Rather, the actual load cell is explained in each case.
Example 1 (Fig. 1 and 2)
A pot magnet system 10 comprises, in a known manner, a core 12, a cylinder 14 made of ferromagnetic material, and a cover plate 16 and a base plate 18.
A carrier 22 protrudes through a central bore 20, at the lower end of which a plastic basket 24 with a coil 26 wound thereon is fixed. The latter dips into an annular air gap 28 between the pole pieces at the lower end of the pot magnet system 10.
The base plate 18 is also the console for the entire load cell. A weighing pan support 32 with a pin 33 for receiving a weighing pan protrudes through a hole 30 in it. It is guided in parallel by means of two upper and two lower links 34. The links 34 in pairs each form a triangle, the apex of which is formed by the ends of the links above or below the pan support 32 to which these ends are screwed. The base line of the triangle mentioned can be seen on the right in FIG. 2 (connecting line between the attachment points). The two upper ends of the handlebars are screwed to the console (base plate) 18 via pillars 36, with intermediate washers compensating for the height difference resulting from the thickness of the handlebars 34.
A sheet metal strip 38 between the nut 39 and the handlebar prevents the latter from twisting when it is screwed tight.
The two lower links are fastened in the same way over correspondingly shorter columns 36 ', washers and strips 38' by means of nuts 39 '.
In order to clearly define the bending points of the links 34, the latter are tapered in two ways: on the one hand, they have a recess 42 there, and on the other hand, a cross-sectional reduction 44, for example embossed.
The connection of the base plate 18 to the balance chassis is made by two strips 40.
The power transmission from the pan support 32 to the coil support 22 takes place via a one-armed lever 46.
This is suspended by means of flexible bearings. A bearing 48 connects the lever 46 to the upper end of the coil carrier 22. A longer bearing 50 connects the lever 46 and the weighing pan carrier 32. Finally, the lever is suspended via two bearings 52 on a cross member 54, which is connected to the base plate 18 via two columns 56. The two bearings 52 are screwed symmetrically to a straight line through the coil carrier 22 and the weighing pan carrier 32, each with an arm 58 of the lever 46.
Two links 62 are attached to the left end of the base plate 18 by means of short columns 60, which, analogous to the links 34, meet at the other end at one point and are screwed to the lower end of the coil support 22 there. They have similar tapers for defining the bending points as the links 34 (42, 44). The position of the bending points in the links 62 corresponds to the distance between the bearings 48 and 52 of the lever 46, so that the coil carrier 22 is also guided in parallel.
As can be seen, the two parallel guides are arranged with their tips facing each other and overlapping.
This results in an extremely space-saving arrangement.
When the lever 46 is suspended on the cross member 54, a spacer 64 is provided, which in the present example is fixed between the bearing 52 and the boom 58. If the transmission ratio is to be different, then the spacer 64 is inserted between the cross member 54 and the bearing 52 instead. Depending on the dimensions of the spacers (there can of course also be several), different transmission ratios can be selected with the same elements.
Example II (Fig. 3)
The variant shown here differs, with the same basic structure, from Example 1 described above in that the cover plate 16 'is designed to be extended here.
Although this requires a greater weight of the entire load cell, on the other hand it results in a simpler and much more rigid structure, which results in a noticeably increased sensitivity to corner load. The correspondingly adapted lever 46 'is now attached directly to two symmetrical ends 66 of the cover plate 16', between which the weighing pan support 32 is arranged.
The upper links 34 of the parallel guide of the weighing pan support 32 are here attached to noticeably shorter columns 36 "which are no longer mounted on the base plate 18, but also on the cover plate 16 ', which is also correspondingly extended to the right. This shortening of the columns (36 <36 ") and the omission of the columns 56 (see FIG. 1) result in a noticeably improved corner load behavior.
In both examples, the more heavily loaded bearings 50 and 52 are only subjected to tensile forces in a state of equilibrium and can accordingly be dimensioned in such a way that they only have a small restoring force against bending. Unfortunately, the bearing 48 is subjected to pressure, but this is less important because it only has to transmit relatively small forces (with a leverage of e.g. 1:10 only 1/10 of the maximum load plus dead load portion).
The spacers 64 shown in Example I can also be used in Example II. In principle, the spacers can be assigned to both the load bearing 50 and the main bearing 52 and also both bearings.