CH660234A5

CH660234A5 - Elektronische waage mit einem koppelelement zur uebertragung senkrechter kraefte.

Info

Publication number: CH660234A5
Application number: CH699082A
Authority: CH
Inventors: Walter Soedler; Juergen Ober
Original assignee: Sartorius Gmbh
Priority date: 1981-12-03
Filing date: 1982-12-01
Publication date: 1987-03-31
Also published as: FR2517825A1; JPS58108416A; GB2111228A; JPH0229179B2; DE8135182U1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Waage mit einer Parallelführung für den Lastaufnehmer, mit einem Übertragungshebel und mit einem Koppelelement zwischen Lastaufnehmer und Übertragungshebel zur Übertragung senkrechter Kräfte.

Waagen dieser Art sind bekannt und z.B. in der DE-PS 2 621 483 oder in einer anderen Ausführung in dem DE-GM 8 008 791 beschrieben. Als Koppelelement zwischen Lastaufnehmer und Übertragungshebel werden in diesen Waagen dünne Spannbänder (DE-GM 8 008 791) oder Blechstreifen, die an einer oder mehreren Stellen eine durch Prägen, Stanzen oder Ätzen hergestellte Querschnittsverringerung aufweisen, (DE-PS 2 621483) eingesetzt. Diese Bauelemente sind jedoch in der Handhabung und bei der Montage sehr kritisch. Bereits geringste Abweichungen von der Ebenheit des Koppelelementes oder der Parallelität der Montageflächen führen dazu, dass das Koppelelement bei der Montage verspannt wird. Dies kann z.B. zu einer Veränderung des wirksamen Kraftangriffspunktes mit der Belastung führen, so dass sich der wirksame Hebelarm des Übertragungshebels belastungsabhängig ändert. Aber auch bei planem Koppelband und parallelen Montageflächen kann sich das Koppelelement durch das Drehmoment der Befestigungsschrauben beim Montieren verspannen und im Extremfall ein knack-froschartiges Verhalten bekommen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die eben geschilderten Nachteile konventioneller Koppelelemente in elektronischen Waagen zu vermeiden und insbesondere ein Koppelelement anzugeben, das sich problemlos montieren lässt und das im montierten Zustand eine gut reproduzierbare Kraftübertragung ergibt.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass das Koppelelement aus einem Rundstab besteht, der in der Nähe seiner Enden je eine, ebenfalls runde Einschnürung aufweist.

Durch die zwei Einschnürungen entstehen zwei definierte Gelenkstellen, wodurch geringfügige Abweichungen von der Parallelität der Montageflächen ausgeglichen werden können. Durch den durchgehend runden Querschnitt spielt das Problem der Ebenheit des Koppelelementes keine Rolle mehr. Auch die Herstellung des runden Koppelelementes ist einfach, da es sich um ein reines Drehteil handelt.

Zweckmässigerweise beträgt der Durchmesser des Koppelelementes im Bereich der Einschnürung etwa Vö des Durchmessers im übrigen Bereich. Diese Dimensionierung bringt eine genügende Steifheit des Koppelelementes zwischen den Dünnstellen ohne die Masse des Koppelelementes zu sehr zu erhöhen. Der Übergang vom vollen Querschnitt des Koppelelementes zum eingeschnürten Querschnitt erfolgt zweckmässigerweise allmählich, um Kerbwirkungen zu vermeiden.

Die Einspannung des runden Koppelelementes erfolgt vorteilhafterweise an beiden Enden zwischen einer prismatischen Nut und einer ebenen Platte. Dadurch wird das Koppelelement eindeutig in seiner Lage fixiert und es können keine Verspannungen durch das Drehmoment der Befestigungsschrauben beim Montieren auf das Koppelelement übertragen werden. Aus der Kinematik der Waage ergibt sich,

dass normalerweise vor allem die Einschnürung des Koppelelementes, die zum Übertragungshebel hin liegt, auf Biegung beansprucht wird. Vorteilhafterweise wird daher diese Einschnürung dünner und/oder länger ausgeführt, so dass die Biegefestigkeit dieser Einschnürung geringer ist als die Biege-steifigkeit der Einschnürung, die zum Lastaufnehmer hin liegt.

Ein besonders guter Schutz für die Einschnürungen des Koppelelementes ergibt sich, wenn das Koppelelement im Bereich der Einschnürung von einem Schutzrohr umgeben ist, das auf der einen Seite im Bereich des vollen Durchmessers des Koppelelementes an diesem befestigt ist und das auf der anderen Seite leicht aufgeweitet ist, so dass es hier das Koppelelement im Bereich des vollen Durchmessers mit geringem Abstand umgibt. Dieses Schutzrohr verhindert damit eine zu starke Biegung der dünnen Einschnürung, sowohl bei der Herstellung der Waage, als auch bei einer eventuell auftretenden Knickbeanspruchung des Koppelelementes in der fertigen Waage.

Das runde Koppelelement weist in allen Richtungen die gleiche Biegefestigkeit auf. Falls es bei sehr empfindlichen Waagen notwendig sein sollte, die Biegesteifigkeit in der einen, beim Wägen auf Biegung beanspruchten Richtung noch weiter zu verringern, so wird zweckmässigerweise im Bereich der Einschnürung zusätzlich durch Materialabtrag, z.B. Schleifen, an einander gegenüberliegenden Seiten ein kleiner Bereich geschaffen, der in dieser beim Wägen auf Biegung beanspruchten Richtung eine geringere Biegesteifigkeit aufweist.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren beispielsweise beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine elektronische Waage,

Fig. 2 vergrössert den oberen Teil des Koppelelementes aus Fig. 1 in Seitenansicht,

Fig. 3 einen Teil des Koppelelementes in einer anderen Ausgestaltung im Schnitt,

Fig. 4 einen Teil des Koppelelementes in einer weiteren Ausgestaltung in Seitenansicht,

Fig. 5 den Querschnitt des Koppelelementes an der Stelle V-V in Fig. 4 und

Fig. 6 die Befestigung des Koppelelementes am Übertragungshebel 7 in Aufsicht.

Die elektronische Waage in Fig. 1 enthält einen gehäusefesten Stützteil 1, an dem über zwei Lenker 4 und 5 mit Gelenkstellen 6 ein Lastaufnehmer 2 in senkrechter Richtung beweglich befestigt ist. Der Lastaufnehmer trägt in seinem oberen Teil eine Lastschale 3 zur Aufnahme des Wägegutes und überträgt die der Masse des Wägegutes entsprechende Kraft über ein Koppelelement 9 auf den kürzeren Hebelarm eines Übertragungshebels 7. Der Übertragungshebel 7 ist durch ein Kreuzfedergelenk 8 am Stützteil 1 gelagert. Am längeren Hebelarm des Übertragungshebels 7 greift eine Kompensationskraft an, die hier in Form einer Spule 11 und eines Permanentmagnetsystems 10 zur Erzeugung einer elektromagnetischen Kompensationskraft dargestellt ist. Die zugehörige Regelelektronik ist nicht dargestellt, da sie allgemein bekannt und für die Erfindung nicht wesentlich ist.

Statt der elektromagnetischen Kompensationskraft kann die Kompensationskraft beispielsweise auch durch ein Federelement erzeugt werden, dessen Auslenkung von Dehnungsmessstreifen erfasst und in ein elektrisches Signal umgeformt wird. Auch dieses Verfahren ist allgemein bekannt, so dass es nicht im einzelnen erläutert werden muss.

Das Koppelelement 9 besteht aus einem Rundstab, der in der Nähe seines oberen und unteren Endes je eine runde Einschnürung 12 und 13 aufweist. Diese Einschnürungen erzeugen je einen Bereich geringerer Biegesteifigkeit, die die eigentlichen Gelenkstellen des Koppelelementes darstellen. Einzelheiten erkennt man in Fig. 2, in der der obere Teil des Koppelelementes 9 vergrössert in Seitenansicht dargestellt ist. Der Rundstab hat oben einen Bereich mit vollem Durchmesser, der zur Einspannung am Übertragungshebel 7 vorgesehen ist. Es folgt ein Übergangsbereich 14, innerhalb dessen der Durchmesser allmählich abnimmt. Danach kommt der Bereich der Einschnürung 12, der einen wenigstens näherungsweise konstanten, geringen Durchmesser aufweist. In einem zweiten Übergangsbereich 15 steigt der Durchmesser wieder allmählich auf den vollen Durchmesser des Rundstabes. Die untere, in Fig. 2 nicht gezeigte Einschnürung 13 ist entsprechend gestaltet. Die Dimensionen des Koppelelementes und der Einschnürungen richten sich nach der Grösse, Höchstlast und Auflösung der Waage. Dabei soll das Koppelelement einmal möglichst robust sein, damit es bei der Montage leicht zu handhaben ist, und damit es beispielsweise bei Stössen auch grössere Kräfte ohne Beschädigung übertragen kann. Auf der anderen Seite soll das Koppelelement möglichst biegeweich sein, damit es bei Verbiegung durch Bauteiltoleranzen oder bei Auslenkung des beweglichen Teils der Waage aus der Soll-Einschwinglage möglichst geringe Reaktionskräfte auf das Wägesystem überträgt. Als Kompromiss dieser entgegengesetzten Anforderungen hat es sich als zweckmässig erwiesen, den Durchmesser des Koppelelementes im Bereich der Einschnürung etwa um den Faktor 6 geringer zu wählen als den Durchmesser des Koppelelementes im übrigen Bereich.

Bei einer Waagengeometrie wie in Fig. 1, wo das Koppelelement an einem sehr kurzen Hebelarm des Übertragungshebels 7 angreift, wird bei Auslenkung des beweglichen Teils der Waage vor allem die obere Einschnürung 12 auf Biegung beansprucht. Es ist daher vorteilhaft, diese obere Einschnürung 12 etwas länger als die untere Einschnürung 13 zu wählen, wie in Fig. 1 gezeigt. Selbstverständlich kann derselbe Effekt auch durch einen geringeren Durchmesser der oberen Einschnürung gegenüber der unteren Einschnürung 13 erreicht werden.

Die Einspannung des Koppelelementes 9 am Übersetzungshebel 7 zeigt Fig. 6. Der Übertragungshebel 7 weist eine prismatische Nut 17 auf, in die das Koppelelement 9 bei der Montage gelegt wird und dadurch seitlich fixiert wird. Dann wird eine ebene Platte 16 aufgelegt und mit zwei Schrauben 18 seitlich neben dem Koppelelement festgeschraubt. Durch diese Befestigungsart kann bei der Montage kein Drehmoment auf das Koppelelement übertragen werden.

Eine andere Ausgestaltung des Koppelelementes mit einem zusätzlichen Schutzrohr zeigt Fig. 3. Vergrössert dargestellt ist hier die Umgebung einer Einschnürung im Schnitt. Das Schutzrohr 20 ist an seinem einen Ende 21 beispielsweise durch Kleben oder durch Laserschweissen am Koppelelement befestigt. Von dort ragt es über den Bereich der Einschnürung 12 hinaus bis in den Bereich, wo das Koppelelement wieder seinen vollen Durchmesser aufweist. In diesem bereich 22 ist das Schutzrohr leicht aufgeweitet, so dass hier ein umlaufender dünner Spalt zwischen Koppelelement und Schutzrohr entsteht. Dadurch wird eine zu starke Biegebeanspruchung des eingeschnürten Bereiches des Koppelelementes verhindert, ohne dass die Bewegungsfreiheit für die geringen, beim normalen Wägebetrieb auftretenden Biegungen behindert wird.

Auch ohne dieses Schutzrohr ist selbstverständlich in der fertigen Waage ein Schutz des Koppelelementes gegen Ausknicken möglich. Dazu kann z.B. der Lastaufnehmer 2 in Fig. 1 waagerechte Rippen mit einer senkrechten Bohrung aufweisen, durch die das Koppelelement hindurchgeführt wird.

Eine weitere Ausgestaltung des Koppelelementes 9 zeigen Fig. 4 und 5. Hier ist zusätzlich zur runden Einschnürung 12 durch Abschleifen an einander gegenüberliegenden Stellen ein kleiner Bereich 19 (Fig. 4) entstanden, der keinen runden Querschnitt mehr aufweist, wie Fig. 5 zeigt. Dadurch weist diese Einschnürung 12 in der durch die Abflachungen bestimmten Richtung eine besonders geringe Biegefestigkeit auf. Dies erschwert zwar die Handhabung des Koppelelementes wieder etwas, aber bei besonders hohen Anforderungen an die Biegeweichheit des Koppelelementes kann dies trotzdem der beste Kompromiss zwischen den obengegebenen entgegengesetzten Anforderungen an das Koppelelement sein.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

660234 PATENTANSPRÜCHE

1. Elektronische Waage mit einer Parallelführung für den Lastaufnehmer, mit einem Übertragungshebel und mit einem Koppelelement zwischen Lastaufnehmer und Übertragungshebel zur Übertragung senkrechter Kräfte, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (9) aus einem Rundstab besteht, der in der Nähe seiner Enden je eine, ebenfalls runde Einschnürung (12,13) aufweist.

2. Elektronische Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Einschnürung (12,13) der Durchmesser des Koppelelementes (9) etwa 'A des Durchmessers im übrigen Bereich beträgt.

3. Elektronische Waage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang vom vollen Querschnitt des Koppelelementes (9) auf den eingeschnürten Querschnitt allmählich erfolgt.

4. Elektronische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (9) an seinen Enden zwischen einer prismatischen Nut (17) und einer ebenen Platte (16) eingeklemmt ist.

5. Elektronische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Einschnürung (12) des Koppelelementes auf der Seite des Übertragungshebels (7) geringer ist als der Durchmesser der Einschnürung (13) auf der Seite des Lastaufnehmers.

6. Elektronische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Einschnürung (12) des Koppelelementes auf der Seite des Übertragungshebels (7) grösser ist als die Länge der Einschnürung (13) auf der Seite des Lastaufnehmers.

7. Elektronische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement im Bereich der Einschnürung von einem Schutzrohr (20) umgeben ist, das auf der einen Seite (21) im Bereich des vollen Durchmessers des Koppelelementes an diesem befestigt ist und das auf der anderen Seite (22) leicht aufgeweitet ist, so dass es hier das Koppelelement im Bereich des vollen Durchmessers mit geringem Abstand umgibt.

8. Elektronische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der runden Einschnürung (12,13) zusätzlich ein Bereich (19) mit Abflachungen durch Materialabtrag an einander gegenüberliegenden Seiten geschaffen ist, der in der durch die Abflachungen bestimmten radialen Richtung eine geringere Biege-steifigkeit als im übrigen Bereich der runden Einschnürung aufweist.