CH666354A5

CH666354A5 - Uebertragungsvorrichtung fuer eine waage.

Info

Publication number: CH666354A5
Application number: CH2020/87A
Authority: CH
Inventors: Errol P Eernisse; Mark D Gaiser; John P Hanley; Walter P Kistler; Jerome M Paros; Robert B Wiggins
Original assignee: Ohaus Scale Corp
Priority date: 1983-01-18
Filing date: 1984-01-18
Publication date: 1988-07-15
Also published as: JPS59137827A; JPH0556454B2; CA1206170A; US4526247A; GB2134258A; GB2134258B; CH663281A5; GB2172998B; GB2172998A; DE3401453A1; SG55187G; HK81387A; GB8331297D0; HK81287A; GB8610777D0

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine Übertragungsvorrichtung zur Übertragung von im wesentlichen nur Zug- oder Druckkraft auf einen Schwingquarz. Solch eine Übertragungsvorrichtung findet insbesondere in einer Waage Verwendung.

Übertragungsvorrichtungen, welche piezoelektrische Schwingquarze des Biegeschwingertyps aufweisen, sind bereits entwickelt worden. Sie können eine auf den Schwingquarz aufgebrachte Kraft in ein der Kraft entsprechendes elektrisches Signal umwandeln. Solch ein Schwingquarz wird im US-Patent 4 215 570 unter dem Titel «Miniature Quartz Resonator Force Transducer» beschrieben. «Biegeschwingertyp» bezieht sich auf die spezifische Schwingungsart des Schwingers. Diese Schwingungsart wird charakerisiert durch eine Biegeschwingung eines vergleichsweise langen, dünnen Kristallkörpers. Schwingquarze, welche diese Schwingungsart aufweisen, sind typischerweise relatif heikle Strukturen. Sie neigen zum Bruch, wenn sie mechanischem Schock oder signifikanter Biegung, Torsion oder Schwerkraft ausgesetzt werden. Der Schwinger ist am widerstandsfähigsten und am genausten in seinem Verhalten bestimmbar, wenn er stabförmig ausgebildet ist und nur Zug oder Kompression ausgesetzt wird.

Der Schwingquarz des Biegeschwingertyps muss nicht piezoelektrisch sein, ein nicht-piezoelektrischer Kristall (z.B. ein Silikonkristall) kann als Biegeschwinger durch ein piezoelektrisches Material (z.B. Zinkoxyd) angetrieben werden. Obschon in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als Schwingquarz ein piezoelektrischer Kristall verwendet wird, soll hier unterstrichen werden, dass der Ausdruck «Schwingquarz des Biegeschwingertyps», wie er hier verwendet wird, sowohl ein piezoelektrischer Schwingquarz des Biegeschwingertyps als auch ein piezoelektrisch angetriebener Schwingquarz sein kann.

Ein bei Waagen vergleichsweise seltenes Problem besteht darin, dass die Wirkungslinie der Gewichtskraft des zu wägenden Objektes nicht mit Sicherheit vorausgesagt werden kann. Bei Geräten, wie z.B. Druckumwandlern und Beschleunigungsmessgeräten ist die Wirkungslinie der zu messenden Kraft immer dieselbe, bei Waagen hängt die Wirkungslinie der Kraft davon ab, wo der Benützer das zu wägende Objekt auf der Waagschale plaziert. Es ist für genauen und befriedigenden Betrieb einer Waage von grösster Wichtigkeit, dass das angegebene Gewicht des Objekts nicht vom Ort der Plazierung auf der Waagschale abhängt. Zusätzlich muss bei einer Waage, welche einen Schwingquarz des Biegeschwingertyps von der obengenannten Art enthält, darauf geachtet werden, dass der Schwinger von Scherkraft-, Biegungs- und Torsionkraftkomponenten geschützt ist, welche durch aussermittige Belastung der Waagschale entstehen. Durch solche Kraftkomponenten besteht nicht nur eine Vergrösserung des Risikos den Schwinger zu beschädigen, der Schwinger wird auch Lastkomponenten ausgesetzt, welche seine Genauigkeit als Umwandler reduzieren.

Es sind Umwandler für Waagen entwickelt worden, welche piezoelektrische Schwingquarze des Dicken-Scherungsschwing-typs aufweisen. Solche Schwingquarze sind vergleichsweise breite und robuste Kristallquarzscheiben mit einem Durchmesser von ungefähr 1,5 cm (siehe z.B. das US-Patent 4 130 624). Solche Umwandler umfassen 1. zwei vertikal voneinander getrennte, im wesentlichen parallet zueinander verlaufende Ausbiegeeinheiten, um die Waagschale zu tragen, 2. eine Schwingquarzscheibe des Dicken-Scherungsschwingertyps auf welche an zwei diametral einander gegenüberliegenden Punkten an der Kante der Scheibe eine Druckkraft aufgebracht wird, und 3. Kopplungsglieder zum Aufbringen von vertikaler Kraft von den Ausbiegeeinheiten zu den Kanten der Schwingquarzscheibe. Die Ausbiegeeinheit weist angelenkte Lager auf, damit verhindert wird, dass Momente von der Ausbiegeeinheit auf die Schwingquarzscheibe übertragen werden. Weiter ist ebenfalls zwischen den angelenkten Lagern und der Schwingquarzscheibe eine sekundäre Anordnung von vertikal voneinander getrennten, im wesentlichen parallel zueinander verbiegbaren Biegegliedern vorgesehen, wodurch sicher gestellt wird, dass die Kopplungsglieder vertikal ausgerichtet sind. Zusätzlich zum unterschiedlichen mechanischen Aufbau zwischen solchen Umwandlern und dem Umwandler der vorliegenden Erfindung, besteht kein Hindernis darauf, die viel heikleren Schwingquarze des Biegeschwingertyps oder sogar eine Anordnung, welche solche Schwinger des Biegeschwingertyps aufnehmen kann, als konstruierbar in Betracht zu ziehen.

Entsprechend obigen ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine ÜbertragungsVorrichtung für eine Waage zu schaffen, in welchen ein Schwingerquarz des Biegeschwingertyps verwendet wird.

Weiter ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zu schaffen, welche sicherstellt, dass der Schwingquarz des Biegeschwingertyps in einer Waage des obenerwähnten Typs nur axialer Last ausgesetzt wird und von irgendeiner signifikanten Biege-, Torsions- oder Scherkraft unabhängig vom Ort der Plazierung des zu wägenden Objektes in der Waagschale geschützt ist.

Dieses und weitere Ziele der vorliegenden Erfindung werden erfindungsgemäss durch eine Übertragungsvorrichtung gemäss Kennzeichen von Anspruch 1 erreicht. Damit ist eine Vorrichtung vorgesehen, bei welcher die Waagschale durch vertikal voneinander getrennte, mindestens annähernd parallel zueinander angeordnete Ausbiegeeinheiten getragen wird; bei welcher ein Schwingquarz des Biegeschwingertyps zwischen zwei verschwenkbar miteinander verbundenen Armen einer entsprechenden Übertragungsvorrichtung angebracht ist und bei welcher Kopplungsglieder im wesentlichen nur vertikal gerichtete Kräfte von den Ausbiegeeinheiten auf die Übertragungsvorrichtung überträgt. Die Ausbiegeeinheiten bewirken eine weitgehen5

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de Zerlegung der auf die Waagschale wirkende, nicht zentrierten Last unter anderem in eine vertikale Kraftkomponente. Die Kopplungsglieder dämpfen weiter jegliche nicht vertikalen Kraftkomponenten. Die Übertragungsvorrichtung absorbiert im wesentlichen jegliche verbleibende nicht vertikale Kraftkomponenten, welche durch die vorgeschalteten Elemente übertragen wurden; der Schwingquarz ist also von solchen Kraftkomponenten in hohem Mass geschützt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele noch etwas näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Waage, welche eine erfindungsgemässe Übertragungsvorrichtung enthalten kann; Fig. 2 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Übertragungsvorrichtung in einer Ansicht von oben.

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 von Figur 2.

Fig. 4 eine Explosionszeichnung der Übertragungsvorrichtung den Figuren 2 und 3.

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Bereichs der Vorrichtung von Fig. 3.

Fig. 6 einen teilweisen Schnitt entlang der Linie 6-6 von Figur 3.

Fig. 7 eine Teilansicht entlang der Linie 7-7 von der Fig. 3.

Fig. 8 eine vereinfachte Ansicht noch eines weiteren Ausführungsbeispiels der Übertragungsvorrichtung.

Eine typische Waage, welche eine erfindungsgemässe Übertragungsvorrichtung enthalten kann, wird in Fig. 1 gezeigt. Solch eine Waage weist ein Gehäuse 10, eine im gewissen Mass vertikal bewegbare Waagschale 12 oberhalb des Gehäuses 10 auf. Weiter sind Kontrollknöpfe 14 und 16 (z.B. ein Hauptschalter und ein Knopf zur Tara-Abgleichung) und eine elektronische Digitalanzeige 18 vorgesehen. Durch Betätigen der Knöpfe 14 und 16 wird die Waage in Betriebsbereitschaft versetzt und, falls notwendig, abgeglichen. Danach kann ein zu wägendes Objekt in die Waagschale 12 gebracht werden. Das Gewicht dieses Objektes wird auf der Digitalanzeige 18 angezeigt. Die spezielle, in Fig. 1 dargestellte Waage ist nur zu Illustrationszwecken dargestellt, damit ersichtlich ist, bei welchen Waagen der erfindungsgemässe Umwandler verwendet werden kann. Abgesehen von der Umwandleranordnung, welche weiter unten detailliert beschrieben wird, sind Konstruktion und Betrieb der Waage nicht Gegenstand der Erfindung.

In Fig. 3 ist am besten ersichtlich, dass die Waagschale 12 auf einem Stösse absorbierenden Aufbau 20 ruht. Dieser Aufbau 20 weist einen Ring aus elastischem, Stösse absorbierendem Material 22 (z.B. konventioneller Hochdruck-Polyether-Ureth-anschaum), welcher zwischen oberen und unteren Zwischenplatten 24 und 26 vorgesehen ist (siehe auch Fig. 5). Die Komponenten des Stösse absorbierenden Aufbaus 20 sind mit irgendeinem geeigneten Mittel, wie z.B. einem Leim zusammengefügt. Der Stösse absorbierende Aufbau 20 absorbiert mindestens den Hauptteil jeder stossartig auf die Waagschale 12 aufgebrachten Kraft, wie es z.B. bei einem auf die Waagschale fallenden Objekt der Fall ist.

Die untere Zwischenplatte 26 ist mit Hilfe der Schrauben 28 am Teilesatz 30 angebracht. Der Teilesatz 30 weist das vertikale Säulenglied 32 und den horizontalen Arm 34 auf; diese Teile sind mit Hilfe der Schraube 36 (siehe auch Fig. 4) verbunden. Der Teilesatz 30 ist am oberen und unteren Biegearm 40, 50 (siehe auch Fig. 2 und 4) derart angeordnet, dass er vertikal beweglich ist. Jeder Biegearm weist einen im wesentlichen ebenen, steifen Teil 42, 52 auf, solch ein Teil weist einen im wesentlichen dreieckigen Umriss auf. Jeder der Teile 42, 52 ist entlang einer seiner Seiten mit dem oberen oder unteren Ende des Säulenglieds 32 verbunden. Der Teil 42 ist somit mit dem oberen Ende des Säulenglieds 32 mit Hilfe des Biegeglieds 44 verbunden; der Teil 52 ist entsprechend mit dem unteren Ende des Säulenglieds 32 mit Hilfe des Biegeglieds 54 verbunden. Jeder der Teile 42, 52 ist an seinen zwei verbleibenden Seiten mit dem festen und steifen Rahmen 60 der Waage auf gleiche Weise verbunden. Diese Verbindungen werden durch die Biegeglieder 46 und 48 beim Teil 42, und durch die Biegeglieder 56 und 58 beim Teil 52 geschaffen. Jedes der Biegeglieder 44, 46, 48, 54, 56, und 58 besteht aus einem ebenen Stück von federnd biegbarem Metall (z.B. Beryllium-Kupfer). Jedes Biegeglied ist im wesentlichen zu dem entsprechenden steifen Teil 42, 52 koplanar angeordnet und nur in einer Ebene, welche senkrecht zum steifen Teil vèrlâuft, biegbar. Entsprechend bilden die Biegarme 40 und 50 zusammen mit dem Teilesatz 30 und dem vertikalen Teil des Rahmens 60 ein Gliederwerk in der Form eines Parallelogramms, welches das Säulenglied 30 zu einer vertikalen Bewegung in der Ebene des Papiers von Fig. 3 zwingt.

Die zwei Biegeglieder der fixierten Seite jedes der Biegerar-me 40 und 50 (z.B. die Biegeglieder 46 und 48 des Arms 40 und die Biegeglieder 56 und 58 des Arms 50) sind horizontal gesehen voneinander genügend entfernt, um eine Verdrehung bzw. ein Verkanten des Gliederwerks aufgrund von nichtmittig in der Waagschale 12 angreifender Last zu verhindern. Eine lange Grundseite des in diesem Ausführungsbeispiel gleichschenklig dreieckig ausgebildeten Teils 42 bzw. 52 trägt also dazu bei, ein Verkanten oder Verdrehen des Gliederwerks aufgrund von aus-sermittig angreifender Last zu verhindern.

Obschon im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Zeichnung die Biegearme 40 und 50 jeweils am Rahmen 60 mit Hilfe von horizontal voneinander getrennten Biegegliedern angebracht sind, sind weitere Montagemöglichkeiten möglich und im Bereich der Erfindung denkbar. Z.B. könnte nur je ein langes Biegeglied etwa dazu verwendet werden, die Biegearme 42, 52 zu befestigen; weiter ist es möglich, jeweils drei oder mehr voneinander horizontal entfernte Biegeglieder zu verwenden. Vorzugsweise wird durch einen Anschlag 70 die vertikale Bewegung des Teilesatzes 30 limitiert. Solch ein Anschlag weist einen am Rahmen 60 der Waage angebrachten Träger 72 mit zwei Querarmen 74 und 76 auf. Diese Querarme erstrecken sich unter und über einen Bereich des horizontalen Arms 34. Der Arm 34 trägt die Schraube 82, das untere Ende dieser Schraube berührt die Oberfläche 84 des Arms 74, um die Bewegung nach unten des Teile-Satzes zu limitieren. Analog trägt der Arm 76 eine Schraube 86, das untere Ende letzter berührt die Anschlagfläche 88 auf dem horizontalen Arm 34, um die Aufwärtsbewegung des Teile-Satzes 30 zu limitieren. Durch den Anschlag 70 wird verhindert, dass übermässige Kräfte aufgrund von mechanischem Stoss oder Überladen der Waagschale 12 auf den weiter unten beschriebenen Schwingquarz des Biegeschwingertyps tragen werden.

Das der vertikal Strebe 32 gegenüberliegende Ende des horizontalen Arms 34 ist mit einem Koppelglied 90 verbunden. Dieses Glied weist ein Diaphragma 100 und einen Druckbolzen 110 auf. Das Diaphragma 100 umfasst ein Einschraubstück 102, welches in den Endbereichen des horizontalen Arms 34 eingeschraubt ist. Die Schraube 104 dient zum Blockieren des Einschraubstücks 102 in gewünschter Position. Das untere Ende des Einschraubstücks 102 trägt das aus elastischem Metall bestehende Diaphragma 106; letzteres wirkt zwischen dem Teile-Satz 30 und dem Druckbolzen 110 als Feder um den Teile-Satz 30 eine grössere vertikale Bewegung zu erlauben, als sie entsprechend im Druckbolzen 110 erzeugt wird. Dadurch kann der mechanische Anschlag 70 als Anschlag für den Teile-Satz dienen, dies obschon die maximale Verschiebung des Schwingquarzes im Betrieb sehr klein (z.B. um 0,003 mm). Der Federeffekt des Diaphragmas 106 verstärkt eine Deformation des Schwingquarzes auf bemerkenswerte Weise derart, dass die entsprechende Verschiebung des Teile-Satzes 30 ungefähr zehnmal grösser ist (z.B. um 0,003 bis 0,07 mm). Mechanische Anschläge können vorgesehen werden, um diese Verschiebung des Teilesatzes zu limitieren.

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Das Diaphragma 106 weist eine mittig angeordnete Öffnung 108 auf. Darin wird das obere Ende des Druckbolzens 110 aufgenommen und gelagert (siehe auch Fig. 6). Der Druckbolzen weist einen vertikal angeordneten Metallbolzen 112 mit Absätzen an jedem seiner Enden auf. Am Ende jeder Öffnung ist eine Saphirscheibe 114 vorgesehen, ebenso befindet sich in jedem Sockel eine rostfreie Stahlkugel 116 derart, dass sich die entsprechende Saphirscheibe darauf abstützt. Eine Anordnung von Öffnungen 118 im Bolzen 112 erleichtert den Einbau der Scheibe 114 in den Bolzen 112; durch den Einbau eingeschlossene Luft kann entweichen. Der Übertragungsteil 90 und speziell der Druckbolzen 110 übertragen mit dem Bolzen 112 gleichgerichtete Kraft vom Streben-Satz 30 zur weiter unten näher beschriebenen Übertragungsvorrichtung 120. Im wesentlichen wird dadurch eine Übertragung von Momenten durch die Kugeln 116 vermieden. Die Scheiben 114 und die Kugeln 116 stellen im wesentlichen reibungsfrei arbeitende Schwenklager an jedem Ende des Druckbolzens 110 dar. Entsprechend trägt das Kopplungsglied 90 dazu bei, den Schwingquarz von verfälschenden Kraftkomponenten zu schützen.

Das untere Ende des Druckbolzens 110 ist auf einem inneren Bereich der Übertragungsvorrichtung 120 gelagert. Diese Übertragungsvorrichtung besteht vorzugsweise aus einem einstückigen Metallteil, welcher verschiedene, verschwenkbar miteinander verbundene Arme aufweist. Die Verbindungen bestehen aus biegbaren Bereichen oder «lebenden Scharnieren» der Übertragungsvorrichtung. Die Übertragungsvorrichtung 120 besteht vorzugsweise aus Aluminium und Berylliumkupfer. Obschon weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten der Übertragungsvorrichtung innerhalb des Erfindungsbereichs denkbar sind (eine weitere Alternative ist in Fig. 8 gezeigt), besteht die Übertragungsvorrichtung 120 eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, welches in den Figuren 2-4 dargestellt ist, im wesentlichen aus einer vierarmigen Anordnung, mit vier koplanaren Armen 122, 124, 126, 128. Diese Arme sind durch die Biegestellen 132, 134, 136, 138 miteinander verbunden. Der Arm 122 mit der Grundplatte 60 der Waage mit Hilfe des Schraubenbolzens 142 fest verbunden. Die rechts und links vom Schraubenbolzen 142 sich befindenden Bereiche des Arms 122 sind, wie in Figur 3 gezeigt, von der Grundplatte 60 der Waage abstehend vorgesehen. Dieses Abstehen, speziell das Abstehen des Arms 122 in Richtung der Biegestelle 132, wie es in Fig. 3 gezeigt wird, trägt dazu bei, die Übertragungsvorrichtung 120 von Störkräften, z.B. aufgrund von Deformation der Grundplatte 60 zu isolieren. Mit Hilfe der Biegestelle 132 ist der Arm 124 verschwenkbar am Arm 122 befestigt. Diese Biegestelle 132 ist, wie die anderen Biegestellen auch, mit Hilfe von Bohrungen erzeugt worden, aufgrund von Bohrungen auf jeder Seite solch einer Biegestelle verbleibt ein die Arme 122 und 124 verbindender Materialstreifen. Die Drehachse der Biegestelle 132 verläuft, wie die Drehachsen der anderen Biegestellen auch, senkrecht zu der durch die Längsachsen der mit den Biegestellen verbundenen Arme aufgespannten Ebene. Während des Betriebs werden die Biegestellen der Übertragungsvorrichtung nie überdehnt. Deshalb wird die Übertragungsvorrichtung 120 nach Entfernen einer auf der Waagschale plazierten Last elastisch wieder in ihre Ausgangsstellung zurückkehren.

Weiter ist der Arm 124 mit Hilfe der Biegestelle 134 verschwenkbar mit dem Arm 126 verbunden. Der Arm 126 ist mit der Biegestelle 136 verschwenkbar mit dem Arm 128 verbunden. Der Arm 128 ist mit Hilfe der Biegestelle 138 verschwenkbar mit dem Arm 122 zurückverbunden. Der Druckbolzen 110 ragt frei durch die Öffnung 144 in der Biegestelle 136, die untere Kugel 116 des Druckbolzens 110 ruht in einer Ausnehmung 146 des Arms 126.

Die Elemente der Übertragungsvorrichtung 120 sind derart angeordnet, dass aufgrund eines Gewichtes auf der Waagschale 12 und einer entsprechenden Verschiebung nach unten des

Druckbolzens 110 eine vertikal nach unten gerichtete Bewegung des Arms 126 erfolgt. Dies bewirkt, wie in Figur 3 gezeigt, eine Verschwenkung im Gegenuhrzeigersinn des Arms 124 um die Biegestelle 132. Der Arm 128 wird im Uhrzeigersinn um die Biegestelle 138 verschwenkt. Natürlich bleibt der Arm 122 die ganze Zeit über stationär. Die Arme derübertragungsvorrich-tung 120 des Ausführungsbeispiels von Figur 3 sind derart angeordnet, dass sie einem sogenannten Watt-Gestänge entsprechen. Dies bedeutet, dass bei jeder Betriebsbewegung der Gestängeelemente der Auflagepunkt des unteren Endes des vom Arm 126 getragenen Druckbolzens 110 nur vertikal sich bewegen kann. Der Arm 126 als ganzes kann sich leicht um diesen Punkt verschwenken, die Bewegung des Punktes selbst jedoch, ist linear (nicht bogenförmig) und vertikal gerichtet. Dies trägt dazu bei, dass der Druckbolzen 110 zu jeder Zeit vertikal ausgerichtet ist; solch eine Ausrichtung wiederum trägt dazu bei,

dass der Schwingquarz von störenden Kraftkomponenten isoliert wird, und die Antwort des Umsetzers auf Lasten von verschiedenstem Betrag linearisiert wird.

Die Arme 122 und 124 weisen Bereiche auf, welche sich im wesentlichen parallel zueinander erstrecken (wie in Figur 3 gezeigt, zur rechten der Biegestelle 132) gleichzeitig sind diese Arme in vertikaler Richtung voneinander getrennt. Ein Schwingquarz des Biegeschwingertyps 150 ist zwischen den Enden der Arme 122 und 124, von der Biegestelle 132 entfernt angeordnet. Obschon auch andere Typen von Schwingquarzen verwendbar sind, wird auf einem speziell geeigneten Quarz verwiesen, welcher in den US-Patent 4 215 570 näher beschrieben wird. Figur 7 zeigt vereinfacht, dass solch ein Schwingquarz zwei seitlich voneinander getrennte, im wesentlichen parallel verlaufende Materialstreifen 152, 154 aufweist, welche an ihren beiden Enden jeweils mit den Befestigungslaschen 156, 158 verbunden sind. Typischerweise ist jede Zinke ungefähr 8,45 mm lang, 0,20 mm breit und 0,25 mm dick. Elektroden (hier nicht dargestellt, jedoch im obenerwähnten US-Patent beschrieben) sind an der Oberfläche des Schwingquarzes angebracht, um elektrische Signale in konventioneller Weise zu übertragen. Die Materialstreifen des Schwingers oszillieren in der Biegeschwingerart in der Ebene des Papiers von Fig. 7. Die Befestigungslaschen 156 und 158 sind an den jeweiligen Enden der Arme 122 bzw. 124 mit Hilfe eines geeigneten Mittels, wie z.B. einem Klebstoff, befestigt. Wenn ein zu wägendes Objekt auf die Waagschale 12 gebracht wird, bewegen sich der Teilesatz 30, das Kopplungsglied 90 und der Arm 126 der Übertragungsvorrichtung aufgrund der Gewichtskraft des Objektes alle vertikal nach unten. Dadurch wird der Arm 124 der Übertragungsvorrichtung im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt; die Materialstreifen 152, 154 des Schwingers 150 werden gespannt. Die auf solche Weise auf die Materialstreifen aufgebrachte Spannung ist proportional zum Gewicht des zu wägenden Objektes; es wird eine proportionale Frequenzänderung der Oszillation der Schwingerzungen bewirkt und ein entsprechender elektrischer Output des Umwandlet ist die Folge. Die Waage gibt das Gewicht eines Objektes aufgrund dieses Umwandler-outputs an.

Durch Verwendung von relativ breiten Verschwenk-Verbin-dungen oder Biegestellen 132, 134, 136 und 138 zwischen den Armen der Übertragungsvorrichtung 120 trägt dazu bei, letztere bezüglich Deformation ausserhalb der Papierebene von Figur 3 zu versteifen. (Die «Breite» der verschwenkbaren Verbindungen muss also senkrecht zu der Papierebene von Fig. 3 gemessen werden). Die Übertragungsvorrichtung, 120 widersteht deshalb Torsionsbelastungen, welche bewirken würden, dass der Schwinger 150 nicht axialen Kräften ausgesetzt wäre. Wie oben bereits erwähnt, bewirken solche nicht-axialen Kräfte eine Verminderung der Genauigkeit des Umwandler-Outputs und können zusätzlich den relativ heiklen Schwingquarz beschädigen. Weiter wird die obenbeschriebene Versteifeung der Übertragungsvorrichtung 120 weiter angehoben, wenn eine Vorrichtung

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vier Biegestellexi 132, 134, 136 und 138 umfasst. Die Verwendung einer einstückig ausgeführten Übertragungsvorrichtung mit Biegestellen trägt weiter dazu bei, die Widerstandsfähigkeit gegenüber der Drehung zu erhöhen.

Es sollte weiter beachtet werden, dass das Kopplungsglied 90 Kraft auf einen Punkt der Übertragungsvorrichtung 120 überträgt, welcher sowohl von der Biegestelle 132 als auch vom Schwingquarz 150 entfernt ist. Dies erlaubt, die Übertragungsvorrichtung 120 je nach Wunsch als Verstärker oder Dämpfer der auf den Schwingquarz 150 zu übertragenden Kraft zu verwenden.

Obschon die Arme der Übertragungsvorrichtung 120, wie es oben beschrieben ist, alle steif ausgeführt sind, ist es denkbar, einen oder mehrere dieser Arme nach Wunsch in kleinem Mass biegbar auszugestalten. In solch einem Fall kann das elastische Diaphragma 106 weggelassen werden, da ein flexibler Arm der Übertragungsvorrichtung dessen Funktion übernimmt. Die vertikale Strebe 32 kann grosse vertikale Bewegungen ausführen und damit die Verwendung von mechanischen Anschlägen 82 und 86 erlauben. Obschon es sich bei der in den Figuren 3 und 4 gezeigten Konfiguration der Übertragungsvorrichtung 120 um ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel handelt, können weitere Konfigurationen in Übereinstimmung mit dem Prinzip der Erfindung verwendet werden.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Figur 8 gezeigt. Es ist wiederum den weiter oben diskutierten ähnlich. Die Übertragungsvorrichtung 180 weist jedoch vier Arme 182, 184, 186 und 188 auf, welche mit Hilfe der Biegestellen 192, 194, 196 und 5 198 miteinander verbunden sind. Der Arm 182 ist auf der Grundplatte 60 der Waage mit Hilfe des Schraubenbolzens 142 befestigt und steht von der Grundplatte 60 nach rechts, wie in Figur 8 gezeigt ab. Wie bereits anhand des Ausführungsbeispiels der Figuren 2-7 dargelegt, trägt das Abstehen des io Hauptteils der Übertragungsvorrichtung 180 von der Grundplatte 60 der Waage dazu bei, Störkräfte aufgrund Deformationen der Grundplatte 60 zu vermeiden. Durch das untere Ende des Druckbolzens 110 wird die Übertragungsvorrichtung unter Last gesetzt. Dieses untere Ende liegt auf einem inneren Punkt 15 in der Nähe der Mitte des Arms 186 auf. Wie bereits bei der Übertragungsvorrichtung 120, welche in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist, bewirkt die Verwendung von vier Biegestellen eine erhöhte Widerstandsfähigkeit der Übetragungsvorrichtung 180 gegenüber unerwünschten Deformationen (z.B. Deforma-20 tionen aus der Papierebene von Figur 8 hinaus).

Weitere Modifikationen sind innerhalb des Erfindungsbereichs selbstverständlich möglich. Z.B. kann das Parallelogramm-Gliederwerks 30, 40, 50, und 60 andere Arten von Biegeteilen 30 und 40 als die beschriebenen aufweisen.

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3 Blätter Zeichnungen

Claims

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1. Übertragungsvorrichtung zur Übertragung von im wesentlichen nur Zug- oder Druckkraft auf einen Schwingquarz, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen starren Rahmen;

einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Arm aufweist, wobei diese Arme ko-planar angeordnet sind und der erste Arm mit dem Rahmen fest verbunden ist;

eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte, jeweils den ersten mit dem zweiten, den zweiten mit dem dritten, den dritten mit dem vierten und den vierten mit dem ersten Arm verbindende Biegestellen aufweist, wobei die Verschwenkachsen der Biegestellen im wesentlichen senkrecht zu der durch die Arme aufgespannten Ebene verläuft;

einen in seitlichem Abstand von der Verschwenkachse der ersten Biegestelle zwischen dem ersten und dem zweiten Arm angebrachten Schwingquarz; und

Mittel zur Übertragung von Kraft auf einen Punkt, welcher seitlich der Verschwenkachsen liegt auf den ersten, zweiten oder dritten Arm aufweist,

wobei die Wirkungslinie der Kraft in der von den Armen aufgespannten Ebene liegt, um den Schwingquarz durch diese Kraft unter Spannung oder Druck zu setzen.

2. Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Arme biegbar ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Arm in Längsrichtung gesehen nur entlang einem der ersten Abschnitt fest mit dem Rahmen verbunden ist und dass der verbleibende Abschnitt oder die verbleibenden Abschnitte vom ersten abstehend ausgeschaltet sind.