CH643065A5

CH643065A5 - Elektromagnetische kraftkompensierende waegevorrichtung.

Info

Publication number: CH643065A5
Application number: CH1058979A
Authority: CH
Inventors: Erich Knothe; Christoph Dr Berg; Franz-Josef Melcher
Original assignee: Sartorius Gmbh
Priority date: 1978-12-08
Filing date: 1979-11-28
Publication date: 1984-05-15
Also published as: FR2443672B1; DE2853073A1; FR2443672A1; GB2037442A; US4276949A; DE2853073C2; GB2037442B

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch kraftkompensierende Wägevorrichtung mit einer Lastschale, die sich auf mindestens zwei Hebel abstützt.

Bei Waagen dieser Art überträgt die Lastschale die Belastung auf die Hebel, wobei sich die Aufteilung auf die einzelnen Hebel nach der Lage der Last auf der Lastschale richtet. Die Anteile der einzelnen Hebel werden dann durch Koppelelemente mechanisch aufsummiert und einem Messelement zugeführt. Dieses Messelement kann zum Beispiel eine strom-durchflossene Spule sein, die in Zusammenwirken mit einer ortsfesten Permanentmagneteinheit eine lastproportionale Gegenkraft erzeugt, nach dem bekannten Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation. Nachteilig an dieser Konstruktion ist, dass das Hebelverhältnis jedes einzelnen Hebels durch Abstandsänderung der Gelenkstellen mechanisch eingestellt und fixiert werden muss, um Ecklastfehler zu vermeiden. Daneben beschränken die Koppelelemente zwischen den Hebeln zur Summation der Kräfte die Genauigkeit der Wägevorrichtung, da sie bei last- oder temperaturabhängigen Bewegungen der einzelnen Hebel gegeneinander in senkrechter oder waagerechter Richtung zu zusätzlichen Kräften führen, die das Wägeergebnis verfälschen.

Aufgabe der Erfindung ist daher, eine elektromagnetisch kraftkompensierende Wägevorrichtung mit einer Lastschale, die sich auf mindestens zwei Hebel abstützt, so zu verbessern, dass die Wägevorrichtung eine vereinfachte Ecklastjustierung gestattet und gleichzeitig die Genauigkeit gesteigert wird.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass jeder Hebel eine Kompensationsspule trägt, die in einen Luftspalt einer einzigen ortsfesten Magneteinheit eintaucht und mit dieser in Wechselwirkung steht.

Dadurch, dass an jedem Hebel über die Kompensationsspule die Gegenkraft direkt erzeugt wird, ist keinerlei mechanische Kopplung zwischen den einzelnen Hebeln erforderlich. Die Kompensationsspulen sind vorteilhafterweise im Luftspalt der rotationssymmetrischen Magneteinheit konzentrisch angeordnet und haben gegeneinander und gegenüber der Magneteinheit keine Berührung. Die Justierung des Hebelverhältnisses kann leicht durch analog- oder digitalelektronische Mittel vorgenommen werden, ohne mechanischen Eingriff. Die Benutzung eines einzigen Magneten hält den Aufwand und das Gewicht der Wägevorrichtung gering und vermeidet Ecklastfehler durch verschiedene Alterung und verschiedenen Temperaturgang mehrerer Magnete.

Als Hebelanordnung für die erfindungsgemässe Wägevorrichtung werden vorteilhafterweise zwei V- oder Y-förmige Hebel eingesetzt oder ein V- oder Y-förmiger und ein I-förmiger Hebel oder drei I-förmige Hebel.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Aufsicht auf eine erste Ausführungsform mit zwei Y-förmigen Hebeln mit angedeuteter Lastschale,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Magnetanordnung für Fig. 1 nach der Linie 2-2 in Fig. 1, in grösserer Darstellung,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Magnetanordnung für Fig. 1,

Fig. 4 eine Aufsicht auf eine andere Ausführungsform mit einem Y-förmigen Hebel und einem I-förmigen Hebel, und

Fig. 5 eine Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform mit drei I-förmigen Hebeln.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Wägevorrichtung mit einer Lastschale 3, die sich auf zwei Y-förmige Hebel 1 und 2 abstützt. Die Abstützpunkte am Hebel 1 sind mit 13 und 14 bezeichnet, während die Abstützpunkte am Hebel 2 mit 23 und 24 bezeichnet sind. Der Hebel 1 ist mit den Gelenken 11 und 12 an Festpunkten 8 am nicht gezeichneten Gehäuse gelagert, desgleichen der Hebel 2 mit den Gelenken 21 und 22. Die Gelenke 11,12,21,22 können dabei in bekannter und daher nicht näher erläuterter Weise durch Schneiden/Pfannen oder durch Federelemente in Form von Bändern oder Kreuzbändern realisiert sein. Der Hebel 2 trägt an seinem freien Ende eine Kompensationsspule 6, die in den Luftspalt 9 einer Permanentmagneteinheit 4 hineinragt. Ebenso trägt der Hebel 1 an seinem freien Ende eine Kompensationsspule 5, die konzentrisch zu der Kompensationsspule 6 ebenfalls in den Luftspalt 9 der Permanentmagneteinheit 4 hineinragt (Fig. 2). Beide Kompensationsspulen 5, 6 haben gegeneinander und gegenüber der ortsfesten Permanentmagneteinheit jeweils einen geringen Abstand, damit sie sich bei den auftretenden geringen last- oder temperaturabhängigen, senkrechten oder waagerechten Bewegungen der Hebel 1 und 2 nicht berühren. Jede Kompensationsspule 5, 6 ist Bestandteil eines elektrischen Regelkreises, der in bekannter Weise die vom zugeordneten Hebel 1 bzw. 2 übertragene Kraft kompensiert und den Hebel dadurch in seiner Null-Lage hält. Da die Grösse der vom einzelnen Hebel 1 bzw. 2 übertragenen Kraft von der Lage der Last auf der Lastschale abhängt, ist auch die vom Strom in jeder Kompensationsspule 5 bzw. 6 erzeugte Gegenkraft von der Lage der Last auf der Lastschale 3 abhängig. Erst die Summe der beiden Ströme in den Kompensationsspulen 5 und 6 ergibt das lastproportionale Messsignal. Bei dieser elektrischen Summation können leicht Ungleichheiten im Hebelverhältnis der Hebel 1 und 2 ausgeglichen werden, wobei es keine Rolle spielt, ob diese Ungleichheiten aus Fertigungstoleranzen stammen oder auch aus bestimmten konstruktiven Gründen absichtlich herbeigeführt wurden. Die elektrische Justierung des Hebelverhältnisses kann in bekannter Weise zum Beispiel anaolg-elektrisch durch Stromteiler oder digitalelektrisch durch Bewertungsfaktoren realisiert werden.

In Fig. 3 ist eine andere Ausführung der Magnetanordnung 4 für die Ausführungsform der Wägevorrichtung

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5

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15

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25

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35

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55

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nach Fig. 1 dargestellt. Diese Magnetanordnung besitzt zwei Luftspalten 41 und 42, die magnetisch in Reihe liegen. Der zylinderförmige Rückschluss 43 des Magnetkreises wird dabei durch einen Distanzring bzw. mehrere. Distanzstücke 44 aus unmagnetischem Material gehalten. Die [Compensations- 5 spule 5 taucht in den Luftspalt 41 ein, die Kompensationsspule 6 in den Luftspalt 42. Gegenüber der in Fig. 2 gezeigten Ausführung ergibt sich durch diese Ausführung bei gleicher Funktionsweise eine leichtere Montage der Kompensationsspulen 5 und 6. 10

Eine andere Ausführungsform der erfindungsgemässen Wägevorrichtung zeigt Fig. 4. Die runde Lastschale 3 stützt sich hier an den Punkten 18 und 19 auf einen Y-förmigen Hebel 15 ab, daneben nur noch an einem Punkt 27 auf einen I-förmigen Hebel 25. Am Hebel 15 ist die Kompensations- '5 spule 5 befestigt, am Hebel 25 die Kompensationsspule 6.

Beide Kompensationsspulen 5 und 6 ragen in den Luftspalt der Magneteinheit 4, die entsprechend Fig. 2 ausgebildet ist, aber auch entsprechend Fig. 3 ausgebildet sein kann. Das Hebelverhältnis der beiden Hebel 15 und 25 kann verschie- 20 den gewählt sein - zum Beispiel kann der Abstand der Gelenkstellen 26 und 27 gleich dem Abstand der Gelenkstellen 16 und 18 bzw. 17 und 19 gewählt werden - und die richtige Bewertung der Ströme in den Kompensationsspulen 5 und 6 kann in oben beschriebener Weise elektrisch erfolgen. Dadurch sind die konstruktiven Gestaltungsmöglichkeiten wesentlich erweitert gegenüber der sonst üblichen mechanischen Summation der Teilkräfte über Koppelelemente mit der dabei notwendigen Gleichheit der Hebelverhältnisse.

Eine weitere Ausführungsform mit drei I-förmigen Hebel 31,32 und 33 zeigt Fig. 5. Die Lastschale 3 stützt sich an den Punkten 37,38 und 39 auf diese Hebel ab. Die Hebel sind an den Punkten 34, 35 und 36 einzeln gelenkig mit Festpunkten des Gehäuses verbunden und tragen an ihrem freien Ende je eine Kompensationsspule 5 bzw. 6 bzw. 7. Die drei Kompensationsspulen tauchen konzentrisch in den Luftspalt der Magnetanordnung 4. Durch die Benutzung der drei I-förmi-gen Hebel zusammen mit der elektrischen Bewertung und Summation der Teilströme in den drei Kompensationsspulen entfällt sowohl die mechanische Justierung der Hebelverhältnisse als auch die Justierung der Parallelität der Gelenkstellen an den Y-förmigen Hebeln. Durch den sehr symmetrischen Aufbau und die freie Beweglichkeit der drei Kompensations-spulen gegeneinander ist diese Anordnung auch weitgehend unempfinlich gegen Temperaturänderungen und Temperaturgradienten.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

643 065 PATENTANSPRÜCHE

1. Elektromagnetische kraftkompensierende Wägevorrichtung mit einer Lastschale, die sich auf mindestens zwei Hebeln abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Hebel (1,2, 15,25,31,32, 33) eine Kompensationsspule (5,6,7)

trägt, die in einen Luftspalt (9,41,42) einer einzigen ortsfesten Magneteinheit (4) eintaucht und mit dieser in Wechselwirkung steht.

2. Wägevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magneteinheit (4) rotationssymmetrisch ausgebildet ist und die Kompensationsspulen (5, 6,7) konzentrisch zur Symmetrieachse der Magneteinheit (4) angeordnet sind.

3. Wägevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Magneteinhêit (4) zwei axial übereinanderliegende Luftspalten (41,42) aufweist, in die je eine Kompensationsspule (5, 6) hineinragt.

4. Wägevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Lastschale (3) auf zwei V- oder Y-förmige Hebel (1,2) abstützt.

5. Wägevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Lastschale (3) auf einen V- oder Y-förmigen Hebel (15) und einen I-förmigen Hebel (25) abstützt.

6. Wägevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastschale (3) auf drei I-förmige Hebel (31,32,33) abgestützt ist.

7. Wägevorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ecklastabgleich zumindest teilweise mit elektrischen Mitteln vorgenommen ist.