CH645987A5 - Vorrichtung zur einleitung einer zu messenden kraft in einen biegestab. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einleitung einer zu messenden Kraft nach dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1.

Bei handelsüblichen elektromechanischen Krataufneh-mern in Gestalt von Biegestäben mit Dehnungsmessstreifen (vgl. Informationsblatt DD 21.111 «Präzisions-Kraftaufneh-mer Z 6» der Fa. Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH, Darmstadt, 1975) sind die Kraftübertragungs- oder -einlei-tungsmittel entweder Bestandteil des Biegestabes selbst oder es werden derartige Mittel unmittelbar mit dem Biegestab an dessen Krafteinleitungsstelle verbunden. So sind Kraftübertragungsmittel bekannt, durch welche die Kraft als Druck- oder Zugkraft in den Biegestab eingeleitet wird. Bei der Einleitung von Druckkräften wird beispielsweise ein unmittelbar mit dem freien Ende des Biegestabes verbundenes Teil mit einer Kugelkalotte versehen, und die Krafteinleitung erfolgt über eine in diese Kalotte eingelegte Kugel. Es ist ferner auch bekannt, eine Druckkraft über ein mit dem freien Ende des Biegestabes fest verbundenes Gummi-Metall-Drucklager einzuleiten. Bei ziehender Krafteinleitung hat der Biegestab gewöhnlich eine Querbohrung, in die zum Beispiel mittels eines Nippels ein Zugseil eingehängt ist.

Bei all diesen Ausführungsformen bekannter Krafteinleitungen in Biegestäbe sind die Kraftübertragungsmittel formschlüssig mit dem Biegestab verbunden, wobei die Kraftübertragungsmittel gleichzeitig auch der Lagefixierung am Biegestab dienen. Dies hat den Nachteil, dass leicht Verspannun-gen, insbesondere in Gestalt von Seitenkräften, auf den Biegestab gelangen, welche die Messwerte erheblich verändern können. Besonders stark wirkt sich dies aus, wenn die Kraftübertragungsmittel sehr kurz ausgebildet werden müssen, wie dies insbesondere bei Waagen niedriger Bauart erforderlich ist. Bei den bekannten Vorrichtungen zur Einleitung von Messkräften in Biegestäbe fällt ferner der Krafteinleitungspunkt in der Regel nicht mit der zentrischen Biegeachse des Biegestabs zusammen, was ebenfalls die Messergebnisse ungünstig beeinflussen kann. Insbesondere aber ist der Abstand des Krafteinleitungspunktes vom ortsfest gehaltenen Ende des Biegestabes - die sogenannte «Biegelänge» - masslich nicht eindeutig festgelegt, was zu Änderungen der Messergebnisse führen kann, besonders nach zeitweiser loser Ankoppelung, wie dies vor allem bei Waagen im Falle der Montage, Demontage oder Arretierung - Entarretierung unvermeidlich ist. Schliesslich haben die bekannten Krafteinleitungsvorrichtungen für Biegestäbe den Nachteil, dass sie schwer einzubauen und lösbar sind, was sich beim Justieren nachteilig auswirkt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Einleitung einer zu messenden Kraft in einen Biegestab, insbesondere an elektromechanischen Waagen vorzuschlagen, bei welcher die oben geschilderten Nachteile nicht auftreten, bei denen also eine verspannungsfreie Krafteinleitung bei kleiner Bauhöhe und eindeutig bestimmter Biegelänge gewährleistet und ausserdem durch Zulassung relativ grosser Toleranzen eine leichte Montage möglich ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass ein am Biegestab angreifendes Kraftübertragungsglied, insbesondere der Übertragungshebel der Waage, eine erste Kugelkuppe aufweist, auf der ein Kopplungselement mit einer ersten ebenen, im wesentlichen horizontalen Fläche aufsitzt, dass das Kopplungselement mit einer zweiten, zur ersten parallelen, ebenen Fläche frei auf einer am Biegestab angeordneten, zweiten Kugelkuppe aufruht und dass das Kopplungselement zu den Kugelkuppen zumindest annähernd zentrisch und elastisch gehalten ist.

Die nachstehende Beschreibung von Ausführungsbeispielen dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Einleitung einer zu messenden Wägekrat in den Biegestab einer Waage;

Fig. 2 eine Draufsicht der Vorrichtung aus Fig. 1 und

Fig. 3 eine vergrösserte Detailansicht einer abgewandelten Ausführungsform einer Krafteinleitungsvorrichtung.

Fig. 1 zeigt schematisch ein ortsfestes Gestellteil 1 einer elektromechanischen Waage, insbesondere Ladentischwaage. Auf dem Gestell 1 ist links mittels Schneiden 2 ein Übertragungshebel 3 gelagert, der eine weitere Schneide 4 trägt, an welcher mittels eines Gehänges 5 die zu messende Kraft P in an sich bekannter Weise angreift. Auf der rechten Seite des Gestells 1 ist in bekannter Weise mittels einer Schraube 6 ein herkömmlicher Biegestab 7 einseitig ortsfest gehalten. Der Biegestab trägt wie üblich einen Dehnungsmessstreifen 8, der nur schematisch angedeutet ist. Die Leitungsenden 9 bzw. 11 des Dehnungsmessstreifens führen zu einer an sich bekannten elektronischen Auswerteeinrichtung. Das freie Ende 12 des Biegestabes 7 ist über noch zu beschreibende Kraftübertragungsmittel 13 mit dem freien Ende 14 des Übertragungshe-bels 3 verbunden. Auf diese Weise wird bei Belastung des Hebels 3 durch die Messkraft P der Biegestab 7 etwas verbogen und der auf ihm befestigte Messstreifen 8 in Abhängig5

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keit von der Grösse der einwirkenden Messkraft gedehnt, was dann zur Anzeige oder Registrierung der Kraft P ausgenutzt wird.

Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung umfassen die Kraftübertragungsmittel 13 zwei im wesentlichen identi- 5 sehe Bundbuchsen 15,16, wobei die Buchse 15 in das freie Ende des Übertragungshebels 3, die Buchse 16 in das freie Ende des Biegestabes 7 eingesetzt ist und sich jeweils mit ihrem Bund an den genannten Teilen abstützt. Am Boden der Buchsen 15,16 sind jeweils kegelförmige Druckstücke mit io Kugelkuppen mit kleinstmöglichem Radius angeordnet, die in ihrem höchsten (Berührungs-) Punkt sowohl für den Hebel 3 als auch für den Biegestab 7 die genauen Hebellängen festlegen.

Zwischen den Kugelkuppen 17,18 sitzt lose ein Kopp- t5 lungselement 19 mit zueinander parallelen, ebenen Stirnflächen, an denen jeweils die Kugelkuppen 17 bzw. 18 angreifen. Das Kopplungselement 19 ist vorzugsweise als kreiszylindrischer Stift mit planparallelen Flächen ausgebildet und dient der Krafteinleitung aus dem Hebel 3 in den Biegestab 7. Wie 20 in Fig. 1 dargestellt, ist das Kopplungselement 19 mittels einer aus elastischen Material wie z.B. Kunststoff, Gummi o.ä. gefertigten Manschette 21 zentrisch, jedoch allseits beweglich am Übertragungshebel 3 und/oder am Biegestab 7 gehalten.

Eine am Biegestab 7 angeordnete Manschette 21 ist in Fig. 25 3 strichpunktiert angedeutet. Bie den kegelförmigen Druckstücken mit Kugelkuppen 17,18 und dem Kopplungselement 19 handelt es sich um gehärtete Metallteile.

Da das Kopplungselement 19 ausschliesslich relativ zum Übertragungshebel 3 und/oder zum Biegestab 7 elastisch zen- 30 triert ist, ausserdem der Hebel 3 in Wirklichkeit durch zwei (in Fig. 2 dargestellte) Schneidenlager 2 oder durch elastische Gelenke sowie durch weitere, nicht dargestellte konstruktive Massnahmen exakt geführt ist, ferner keine starre Verbindung des Kopplungselementes 19 mit den Kugelkuppen 17,18 vor- 35 handen ist, können keine störenden Seitenkräfte in den Biegestab 7 eingeleitet werden. Die am Biegestab 7 fest angeordnete Kugelkuppe 18 gibt, wie bereits erwähnt, einen eindeutigen Abstand zur Einspannstelle (bei Schraube 6) des Biege-

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stabes und damit eine definierte Biegelänge A, wodurch sich änderungsfreie Messwerte erzielen lassen.

Wie aus der einfach aufgebauten Konstruktion ohne weiteres hervorgeht, erlaubt die dargestellte Anordnung eine einfache, relativ grobe Toleranzen zulassende Montage.

Ausserdem ist die Bauhöhe der Anordnung gemäss Fig. 1, insbesondere an der Kraftübertragungsstelle zwischen Hebel 3 und Biegestab 7 äusserst niedrig, so dass beispielsweise Ladentischwaagen kleinster Bauhöhe und genauer Messwertanzeige herstellbar sind.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. In die freien Enden von Übertragungshebel 3 und Biegestab 7 sind kreiszylindrische Bund-Buchsen 25,26 mit kreiszylindrischen Innenbohrungen so eingesetzt, dass sie sich mit ihrem Bund jeweils an Unter- und Oberseite des Hebels 3 bzw. Biegestabs 7 abstützen. Die Kugelkuppen der Buchsen 25, 26 sind bei der Ausführungsform nach Fig. 3 als kleine Kugeln 27,28 ausgebildet und in entsprechende Ausnehmungen im Boden der Buchsen 25,26 fest eingesetzt. Zwischen diese Kugeln 27, 28 ist das als keriszylindrischer Stift mit planparallelen Stirnflächen ausgebildete Kopplungselement 19 lose eingesetzt. Wie dargestellt, ist der Aussendurchmesser des Elementes 19 erheblich kleiner als der Innendurchmesser der kreiszylindrischen Buchsen 25,26, so dass das stiftförmige Kopplungselement 19 mittels einer elastischen Manschette 21 im Hebel und/oder im Biegestab 7 zentrisch gehalten werden kann, wobei eine geringe allseitige Beweglichkeit des Stiftes erhalten bleibt.

Wie aus Fig. 1 und 3 hervorgeht, wird der Berührungs: punkt des Kopplungselementes 19 mit der Kugelkuppe 18 bzw. 28 vorzugsweise in die zentrische Biegeachse 30 (Kraftmittelachse) des Biegestabes 7 gelegt, weil hierdurch die Messgenauigkeit verbessert werden kann.

Zusammenfassend kann also gesagt werden, dass dadurch, dass der Übertragungshebel 3 horizontal starr geführt ist und der Biegestab 7 gestellfest eingespannt ist und das dazwischenliegende Kopplungsglied 19 elastisch geführt ist, keine horizontalen Störkräfte auf den Biegestab 7 einwirken können, so dass konstante Messergebnisse gewährleistet sind.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

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1. Vorrichtung zur Einleitung einer zu messenden Kraft von einem Kraftübertragungsglied in das freie Ende eines einseitig ortsfest gehaltenen Biegestabes unter Zwischenschaltung eines Kopplungselementes - insbesondere für eine elek-tromechanische Waage, bei der ein am Waagengestell gelagerter, mit der zu messenden Kraft beaufschlagter Übertragungshebel durch Kraftübertragungsmittel mit dem freien Ende des Biegestabes verbunden ist -, dadurch gekennzeichnet, dass das am Biegestab (7) angreifendes Kraftübertragungsglied (3) in Richtung des Biegestabes starr geführt ist und eine erste Kugelkuppe (17,27) aufweist, auf der das Kopplungselement (19) mit einer ersten ebenen, im wesentlichen horizontalen Fläche aufsitzt, dass das Kopplungselement (19) mit einer zweiten, zur ersten parallelen, ebenen Fläche frei auf einer am Biegestab (7) angeordneten, zweiten Kugelkuppe (18,28) aufruht und dass das Kopplungselement (19) zu den Kugelkuppen (17,27) zumindest annähernd zentrisch und elastisch gehalten ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelkuppe (27,28) durch eine in eine Buchse (25, 26) eingesetzte Kugel gebildet ist und die Buchse am Kraftübertragungsglied (3) bzw. Biegestab (7) befestigt ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungselement (19) ein Stift mit planparallelen Flächen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (15,16) und der Stift (19) kreiszylindrisch sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungselement (19) mittels einer Manschette (21) aus elastischem Material auschliesslich am Kraftübertragungsglied (3) gehalten ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungselement (19) mittels einer Manschette (21) aus elastischem Material ausschliesslich am Biegestab (7) gehalten ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungselement (19) mittels Manschetten (21) aus elastischen Material sowohl am Kraftübertragungsglied (3) als auch am Biegestab (7) gehalten ist.