CH677533A5 - - Google Patents

Description

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CH 677 533 A5

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine oberschalige Waage mit einer Lastschaie, die sich über eine Unterschale auf einem Lastaufnehmer abstützt, und mit mindestens einem Sensor, der die von der Lastschale auf den Lastaufnehmer übertragenen Drehmomente misst.

Waagen dieser Art sind z.B. aus der EP 0 055 633 bekannt. Dort sind Dehnungsmessstreifen zur Bestimmung des Drehmomentes vorgesehen, die jedoch wegen der Kleinheit ihres Ausgangssignales einen grösseren Aufwand in der Auswerteelektronik erfordern. Zum anderen sind dort kapazitive Abstandssensoren vorgesehen, die die horizontale Bewegung des Schalenträgers gegenüber gehäusefesten Fixpunkten messen. Soll die Bauhöhe der Waage gering bleiben, so ist diese horizontale Bewegung jedoch sehr klein und dementsprechend ergibt sich ebenfalls nur ein kleines Aus-gangssignal. Zusätzlich geht in diesem Fall die häufig nicht lineare Nachgiebigkeit der Lenkerparallelführung in das Messergebnis ein, so dass die Berechnung des Drehmomentes zusätzlich erschwert wird. In beiden Ausgestaltungen vergrös-sert sich durch die Sensoren die Bauhöhe der Waage deutlich.

Aufgäbe der Erfindung Ist es nun, eine Bauart für die oberschalige Waage mit Ecklastsensor anzugeben, die einen geringeren Aufwand für die Sensoren und die Auswerteelektronik erfordert und die Bauhöhe der Waage praktisch nicht vergrössert.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Unterschäle elastisch nachgiebig ausgeführt ist, dass am Lastaufnehmer eine im wesentlichen ebene Platte befestigt ist und dass mindestens drei Abstandssensoren an der Platte befestigt sind und die von der Grösse der Last und deren Positionierung auf der Lastschale abhängigen vertikalen Verlegungen der Unterschale relativ zu der Platte messen. - Durch die Ausnutzung der vertikalen Bewegung der Unterschale kann der Abstand der Sensoren vom Befestigungspunkt der Unterschale am Lastaufnehmer sehr viel grösser gemacht werden als bei Ausnutzung der horizontalen Bewegung; dadurch ist das Ausgangssignal der Abstandssensoren wesentlich grösser und die Bauhöhe der Waage wird praktisch nicht beeinflusst. Durch die Befestigung der Abstandssensoren an einer Platte, die am Lastaufnehmer befestigt ist, führt die Nachgiebigkeit der Lenkerparallelführung zu keinem Signal der Sensoren, so dass die Eigenschaften der Lenker-prallelführung nicht in die Messung eingehen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

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

Fig. 1 eine perspektivische Gesamtansicht der Waage,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Waage und ein Blockschaltbild der Elektronik,

Flg. 3 die Unterschale in einer beispielhaften Ausgestaltung in Aufsicht,

Fig. 4 einen optischen Abstandssensor in Seitenansicht und

Fig. 5 einen Schnitt durch den optischen Abstandssensor aus Fig. 4 längs der strichpunktierten Geraden V-V.

In der Gesamtansicht der Waage in Fig. 1 erkennt man das Gehäuse 3, die Waagschale 34, die Anzeige 19, eine Tarataste 12 und weitere Bedienungsta-sten 35.

Das Innere der Waage zeigt Fig. 2 schematisch im Schnitt, wobei das Gehäuse 3 weitgehend weggelassen wurde. Das Wägesystem besteht aus einem Systemträger 1, an dem über zwei Lenker 4 und 5 mit den Gelenkstellen 6 ein Lastaufnehmer 2 in senkrechter Richtung beweglich befestigt ist Der Lastaufnehmer 2 überträgt die der Masse des Wägegutes entsprechende Kraft, über ein Koppelelement 9 auf den Lastarm des Obersetzungshebels 7. Der Übersetzungshebel 7 ist durch ein Kreuzfederge« lenk 8 am Systemträger 1 gelagert. Am Kompensationsarm des Übersetzungshebels 7 ist ein Spulenkörper mit einer Spule 11 befestigt. Die Spule 11 befindet sich im Luftspalt eines Permanentmagnetsystems 10 und erzeugt die Kompensationskraft. Die Grösse des Kompensationsstromes durch die Spule 11 wird dabei in bekannter Weise durch einen Lagensensor 16 und einen Regelverstärker 14 so geregelt, dass Gleichgewicht zwischen dem Gewicht des Wägegutes und der elektromagnetisch erzeugten Kompensationskraft herrscht Der Kompensationsstrom erzeugt an einem Messwiderstand 15 eine Messspannung, die einem Analog/Digital-Wandler

17 zugeführt wird. Das digitalisierte Ergebnis wird von einer digitalen Signalverarbeitungseinheit 18 übernommen und in der Anzeige 19 digital angezeigt. Diese Teile des Wägesystems der elektronischen Waage sind allgemein bekannt und im vorstehenden daher nur ganz kurz beschrieben.

Die Verbindung der Waagschale 34 mit dem Lastaufnehmer 2 erfolgt nun über eine elastisch nachgiebig ausgebildete Unterschale 20, die einerseits mittels Schrauben 28 über ein Abstandsstück 27 mit dem Lastaufnehmer 2 verbunden ist und die andererseits über ein Stützelement 30 die Waagschale 34 trägt. Die von der Grösse der Last auf der Waagschale und von der Position der Last auf der Waagschale abhängige Verbiegung der Unterschale 20 wird durch mindestens drei Abstandssensoren bestimmt. In Fig. 2 ist nur einer dieser Abstandssensoren als flache Spule 25 erkennbar. Diese Spule 25 ist auf einer Plätte 24 aus einem Isolationswerkstoff befestigt, wober diese Platte 24 ebenfalls am Lastaufnehmer 2 befestigt ist. Die Spule 25 misst als Wirbelstrom-Abstandssensor den Abstand 2ur Unterschale 20, die aus einem elektrisch leitfähigen Blech besteht. Die Spule 25 ist über eine bewegliche Verdrahtung 26 mit einer Auswerteschaltung 13 verbunden, die aus der Impedanzänderung der Spule 25 in bekannter Weise ein Abstandssignal herleitet und an die digitale Signalverarbeitungseinheit 18 weiterleitet. Die digitale Signalverarbeitungseinheit

18 kann dann Ecklastfehler der Parallelführung korrigieren, wie es in der bereits ewähnten DE-PS 3 003 862 beschrieben ist.

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Die Spule 25 kann selbstverständlich auch aus einer schneckenförmig auf der Oberseite der Platte 24 aufgebrachten Leiterbahn bestehen.

Durch die Befestigung der Abstandssensoren 25 am Lastaufnehmer 2 wird nur die Verbiegung der Unterschale 20 gemessen, während belastungsabhängige Lageänderungen der Unterschale 20 und der Platte 24 - beispielsweise aufgrund einer Nachgiebigkeit der Lenkerparallelführung für den Lastaufnehmer 2 - zu keiner Messsignaländerung der Abstandssensoren 25 führen. Die Platte 24 zur Befestigung der Lagesensoren 25 kann dünn ausgeführt sein, da sie nur die Lagesensoren 25 tragen muss und nicht durch die Last auf der Waagschale belastet wird.

Eine beispielhafte Ausgestaltung der Unterschale 20 zeigt Fig. 3 in Aufsicht, Die Unterschale besteht aus einem Zentralteil 22, das über vier Schrauben 28 mit dem Lastaufnehmer 2 verbunden ist, und aus vier federnden Armen 21, die die Abstützelemente 30 für die eigentliche Waagschale 34 tragen. Die Durchbiegung jedes Armes 21 wird durch je einen Abstandssensor unterhalb der Arme 21 gemäss Fig. 2 gemessen.

In den Fig. 4 und 5 ist als Alternative zum Wirbelstrom-Abstandssensor ein optischer Abstandssensor gezeigt. Fig. 4 ist eine Seitenansicht, Fig. 5 ein. Schnitt längs der strichpunktierten Linie V-V in Fig. 4. Der optische Abstandssensor besteht aus einem optischen Sender 32, der in einem Block 23 auf der Platte 24 befestigt ist, und einem optischen Empfänger 33, der in einem Block 29 ebenfalls auf der Platte 24 befestigt ist. In den Lichtweg zwischen Sender 32 und Empfänger 33 taucht eine Blende 31, die mit der federnden Unterschale verbunden ist. Die Blende 31 verändert bei senkrechter Bewegung relativ zum Lichtweg die Menge des durchgelassenen Lichtes, so dass am Empfänger 33 ein abstandsabhängiges Ausgangssignal zur Verfügung steht.

Durch entsprechende Formgebung der Blende 31 kann die Kennlinie des Abstandssensors beein-tlusst werden und z.B. linearisiert werden.

Die im vorstehenden beschriebenen beiden Abstandssensoren stellen selbstverständlich nur Beispiele dar. Es können auch Abstandssensoren nach anderen bekannten Verfahren eingesetzt werden, wie z.B. kapazitive Abstandssensoren, Differentialtransformatoren, reflexionsoptische oder faseroptische Abstandssensoren etc. Genauso stellt die in Fig. 3 gezeigte Bauform der Unterschale nur ein Beispiel für die federnde Ausführung der Unterschale dar.

Die erfindungsgemässe federnde Unterschale mit Abstandssensoren kann ebenfalls eingesetzt werden, wenn der Lastaufnehmer nicht durch zwei Lenker parallel geführt ist, sondern z.B. durch eine Hebelanordnung in Form einer Brückenwaage geführt ist.

Pateritansprüche

1. Oberschalige Waage mit einer Lastschale (34), die sich über eine Unterschale (20) auf einem Lastaufnehmer (2) abstützt, und mit mindestens einem

Sensor, der die von der Lastschale (34) auf den Lastaufnehmer (2) übertragenen Drehmomente misst, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterschale (20) elastisch nachgiebig ausgeführt ist, dass am Lastaufnehmer (2) eine im wesentlichen ebene Platte (24) befestigt ist und dass mindestens drei Abstandssensoren (25, 31/ 32/ 33) an der Platte (24) befestigt sind und die von der Grösse der Last und deren Positionierung auf der Lastschale (34) abhängigen vertikalen Verlegungen der Unterschale (20) relativ zu der Platte (24) messen.

2. Oberschalige Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterschale (20) in mindestens drei federnde Arme (21) unterteilt ist.

3. Oberschalige Waage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandssensoren aus Flachspulen (25) bestehen und dass die Änderung der Impedanz dieser Flachspulen (25) bei Änderung des Abstandes der metallisch leitenden Unterschale (20) als Messsignal ausgenutzt wird.

4. Oberschalige Waage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandssensoren aus einer Lichtquelle (32) und mindestens einem Lichtempfänger (33) bestehen und dass an der Unterschale (20) Blenden (31) befestigt sind, die in Abhängigkeit von der Verbiegung der Unterschale (20) den Uchtweg mehr oder weniger unterbrechen.

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