CH660234A5

CH660234A5 - ELECTRONIC SCALE WITH A COUPLING ELEMENT FOR TRANSMITTING VERTICAL FORCES.

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: GB2111228A; JPS58108416A; FR2517825A1; DE8135182U1; JPH0229179B2

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. The invention relates to an electronic scale with a parallel guide for the load receiver, with a transmission lever and with a coupling element between the load receiver and transmission lever for transmitting vertical forces.

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. Scales of this type are known and e.g. in DE-PS 2 621 483 or in another version in DE-GM 8 008 791. As a coupling element between the load receiver and the transmission lever, thin tensioning straps (DE-GM 8 008 791) or sheet metal strips which have a cross-sectional reduction produced by embossing, punching or etching (DE-PS 2 621483) are used in these scales. However, these components are very critical in handling and assembly. Even the slightest deviations from the flatness of the coupling element or the parallelism of the mounting surfaces result in the coupling element being tensioned during assembly. This can e.g. lead to a change in the effective force application point with the load, so that the effective lever arm of the transmission lever changes depending on the load. But even with a flat coupling band and parallel mounting surfaces, the coupling element can become tense due to the torque of the fastening screws during assembly and, in extreme cases, can have a crack-frog-like behavior.

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. It is therefore an object of the invention to avoid the disadvantages of conventional coupling elements in electronic scales just described and, in particular, to provide a coupling element which can be assembled without problems and which, in the assembled state, results in a reproducible power transmission.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass das Koppelelement aus einem Rundstab besteht, der in der Nähe seiner Enden je eine, ebenfalls runde Einschnürung aufweist. According to the invention, this is achieved in that the coupling element consists of a round rod, each of which has a constriction, also round, near its ends.

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. The two constrictions create two defined articulation points, which can compensate for slight deviations from the parallelism of the mounting surfaces. Due to the continuous round cross section, the problem of the flatness of the coupling element no longer plays a role. The production of the round coupling element is also easy since it is a pure turned part.

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. The diameter of the coupling element in the region of the constriction expediently amounts to approximately 1/2 of the diameter in the remaining region. This dimensioning brings a sufficient rigidity of the coupling element between the thin points without increasing the mass of the coupling element too much. The transition from the full cross section of the coupling element to the constricted cross section expediently takes place gradually in order to avoid notch effects.

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, The round coupling element is advantageously clamped at both ends between a prismatic groove and a flat plate. As a result, the coupling element is clearly fixed in its position and no tension can be transmitted to the coupling element by the torque of the fastening screws during assembly. From the kinematics of the scale,

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. that normally especially the constriction of the coupling element, which lies towards the transmission lever, is subjected to bending. This constriction is therefore advantageously made thinner and / or longer, so that the bending strength of this constriction is less than the bending stiffness of the constriction, which lies towards the load receiver.

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. A particularly good protection for the constrictions of the coupling element results if the coupling element is surrounded in the region of the constriction by a protective tube which is fastened to the coupling element on one side in the region of the full diameter and is slightly expanded on the other side , so that it surrounds the coupling element in the area of the full diameter with a small distance. This protective tube thus prevents the thin constriction from bending too much, both in the manufacture of the balance and in the event that the coupling element in the finished balance is subject to buckling.

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. The round coupling element has the same bending strength in all directions. If, in the case of very sensitive scales, it is necessary to further reduce the bending stiffness in one direction, which is subjected to bending when weighing, then it is also expedient in the area of the constriction to additionally remove material, e.g. Grinding, a small area is created on opposite sides, which has less bending stiffness in this direction, which is subjected to bending during weighing.

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

660 234 660 234

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren beispielsweise beschrieben. Dabei zeigt: The invention is described below with reference to the figures, for example. It shows:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine elektronische Waage, 1 is a vertical section through an electronic scale,

Fig. 2 vergrössert den oberen Teil des Koppelelementes aus Fig. 1 in Seitenansicht, 2 shows an enlarged side view of the upper part of the coupling element from FIG. 1,

Fig. 3 einen Teil des Koppelelementes in einer anderen Ausgestaltung im Schnitt, 3 shows part of the coupling element in another embodiment in section,

Fig. 4 einen Teil des Koppelelementes in einer weiteren Ausgestaltung in Seitenansicht, 4 shows a part of the coupling element in a further embodiment in a side view,

Fig. 5 den Querschnitt des Koppelelementes an der Stelle V-V in Fig. 4 und Fig. 5 shows the cross section of the coupling element at the point V-V in Fig. 4 and

Fig. 6 die Befestigung des Koppelelementes am Übertragungshebel 7 in Aufsicht. Fig. 6 the attachment of the coupling element on the transmission lever 7 in supervision.

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. The electronic scale in FIG. 1 contains a support part 1 fixed to the housing, to which a load receiver 2 is fastened in a vertical direction by means of two links 4 and 5 with articulation points 6. The load receiver carries in its upper part a load tray 3 for receiving the goods to be weighed and transmits the force corresponding to the mass of the goods to be weighed via a coupling element 9 to the shorter lever arm of a transmission lever 7. The transmission lever 7 is supported on the support part 1 by a cross spring joint 8. A compensation force acts on the longer lever arm of the transmission lever 7, which is shown here in the form of a coil 11 and a permanent magnet system 10 for generating an electromagnetic compensation force. The associated control electronics are not shown since they are generally known and are not essential to the invention.

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. Instead of the electromagnetic compensation force, the compensation force can also be generated, for example, by a spring element, the deflection of which is detected by strain gauges and converted into an electrical signal. This method is also generally known, so that it does not have to be explained in detail.

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. The coupling element 9 consists of a round rod, which has a round constriction 12 and 13 near its upper and lower end. These constrictions each produce an area of lower bending stiffness, which represents the actual articulation points of the coupling element. Details can be seen in Fig. 2, in which the upper part of the coupling element 9 is shown enlarged in a side view. The round rod has a full diameter area at the top which is provided for clamping on the transmission lever 7. A transition region 14 follows, within which the diameter gradually decreases. Then comes the area of the constriction 12, which has an at least approximately constant, small diameter. In a second transition region 15, the diameter gradually increases again to the full diameter of the round bar. The lower constriction 13, not shown in FIG. 2, is designed accordingly. The dimensions of the coupling element and the constrictions depend on the size, maximum load and resolution of the scale. The coupling element should be as robust as possible so that it is easy to handle during assembly and so that it can transmit larger forces without damage, for example in the event of impacts. On the other hand, the coupling element should be as flexible as possible so that when bending due to component tolerances or when the movable part of the balance is deflected from the desired transient position, it transmits the lowest possible reaction forces to the weighing system. As a compromise between these opposite requirements, it has proven to be expedient to choose the diameter of the coupling element in the region of the constriction by a factor of 6 less than the diameter of the coupling element in the remaining region.

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. In the case of a scale geometry as in FIG. 1, where the coupling element engages a very short lever arm of the transmission lever 7, the upper constriction 12 in particular is subjected to bending when the movable part of the scale is deflected. It is therefore advantageous to choose this upper constriction 12 somewhat longer than the lower constriction 13, as shown in FIG. 1. Of course, the same effect can also be achieved by a smaller diameter of the upper constriction compared to the lower constriction 13.

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. 6 shows the clamping of the coupling element 9 on the transmission lever 7. The transmission lever 7 has a prismatic groove 17 into which the coupling element 9 is placed during assembly and is thereby fixed laterally. Then a flat plate 16 is placed and screwed tightly to the side of the coupling element with two screws 18. This type of fastening means that no torque can be transmitted to the coupling element during assembly.

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. Another embodiment of the coupling element with an additional protective tube is shown in FIG. 3. The area around a constriction is shown enlarged on average. The protective tube 20 is fastened at one end 21 to the coupling element, for example by gluing or by laser welding. From there it projects beyond the area of the constriction 12 into the area where the coupling element again has its full diameter. In this area 22, the protective tube is slightly widened, so that there is a circumferential thin gap between the coupling element and the protective tube. This prevents the constricted area of the coupling element from being subjected to excessive bending stress without impairing the freedom of movement for the small bends which occur during normal weighing operation.

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. Protection of the coupling element against buckling is of course also possible in the finished balance without this protective tube. For this, e.g. the load receiver 2 in Fig. 1 have horizontal ribs with a vertical bore through which the coupling element is passed.

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. A further embodiment of the coupling element 9 is shown in FIGS. 4 and 5. Here, in addition to the round constriction 12, a small area 19 (FIG. 4) has been created by grinding at opposite points, which no longer has a round cross section, as shown in FIG. 5. As a result, this constriction 12 has a particularly low flexural strength in the direction determined by the flattenings. This makes the handling of the coupling element somewhat difficult again, but with particularly high demands on the flexibility of the coupling element, this can nevertheless be the best compromise between the opposite requirements placed on the coupling element.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

B B

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

660234 PATENT CLAIMS

1. Electronic balance with a parallel guide for the load receiver, with a transmission lever and with a coupling element between the load receiver and transmission lever for the transmission of vertical forces, characterized in that the coupling element (9) consists of a round bar, each of which has one near its ends, also has a round constriction (12, 13).

2. Electronic balance according to claim 1, characterized in that in the region of the constriction (12, 13) the diameter of the coupling element (9) is approximately 'A of the diameter in the remaining region.

3. Electronic balance according to claim 1 or 2, characterized in that the transition from the full cross section of the coupling element (9) to the constricted cross section takes place gradually.

4. Electronic balance according to one of claims 1 to 3, characterized in that the coupling element (9) is clamped at its ends between a prismatic groove (17) and a flat plate (16).

5. Electronic balance according to one of claims 1 to 4, characterized in that the diameter of the constriction (12) of the coupling element on the side of the transmission lever (7) is smaller than the diameter of the constriction (13) on the side of the load receiver.

6. Electronic balance according to one of claims 1 to 5, characterized in that the length of the constriction (12) of the coupling element on the side of the transmission lever (7) is greater than the length of the constriction (13) on the side of the load receiver.

7. Electronic balance according to one of claims 1 to 6, characterized in that the coupling element in the region of the constriction is surrounded by a protective tube (20) which is fastened to the coupling element on one side (21) in the region of the full diameter of the coupling element and which is slightly widened on the other side (22) so that it surrounds the coupling element in the area of the full diameter with a small distance.

8. Electronic balance according to one of claims 1 to 7, characterized in that in the region of the round constriction (12, 13) an additional region (19) is created with flattening by material removal on opposite sides, which is determined by the flattening radial direction has a lower bending stiffness than in the rest of the round constriction.