CH694706A5 - Oberschalige elektronische Waage mit zwei Winkelhebeln. - Google Patents

Description

  



   Die Erfindung bezieht sich auf eine oberschalige elektronische Waage  nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation mit einem  Systemträger, mit einem parallel geführten Lastaufnehmer, mit mindestens  einem Hebel zur Kraftuntersetzung, der mitttels Federgelenken am  Systemträger gelagert ist, und mit einer Spule, die am langen Hebelarm  des Hebels befestigt ist und die sich im magnetischen Feld eines  Permanentmagneten, der am Systemträger befestigt ist, befindet. 



   Waagen dieser Art sind z.B. aus der DE 19 540 782 C1 bekannt. Dort  sind zwei Winkelhebel zur Kraftuntersetzung vorgesehen, die zusammen  mit dem Systemträger, dem Lastaufnehmer, den Lenkern der Parallelführung,  den Federgelenken und den Kraftübertragungselementen einstückig aus  einem Metallblock herausgearbeitet sind. Mittel zur Überlastsicherung  der empfindlichen beweglichen Teile der Waage sind in dieser Veröffentlichung  nicht angegeben. Es ist aber aus der DE 4 427 087 C2 bekannt, am  langen Hebelarm des Hebels einen horizontalen Schlitz vorzusehen,  durch den ein am Systemträger fixierter horizontaler Stift hindurchragt.  Da der Durchmesser des Stiftes gering   fügig kleiner ist als die  Breite des Schlitzes, wird die vertikale Bewegung des Hebels auf  die Differenz zwischen der Breite des Schlitzes und dem Durchmesser  des Stiftes begrenzt.

   In ähnlicher Weise ist es aus dem DE 29 708  886 U1 bekannt, den Hebel mit einem vertikalen Loch zu versehen,  durch das ein am Systemträger fixierter vertikaler Stift mit etwas  geringerem Durchmesser hindurchragt. 



   Nachteilig an diesen bekannten Lösungen ist einmal die fehlende bzw.  eingeschränkte Justiermöglichkeit der Wegbegrenzung und zum anderen  die geringe Anschlagfläche, die zu hohen spezifischen Materialbelastungen  führt. 



   Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Überlastsicherung für den  Hebel einer Waage der eingangs genannten Art anzugeben, die einen  möglichst geringen Aufwand erfordert, in der Nähe des Schwerpunktes  des Hebels angreift, einfach justierbar ist und eine relativ grosse  Anschlagfläche aufweist. 



   Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass am Ende des langen  Hebelarms des Hebels ein Totlastgewicht befestigt ist, das so geformt  ist, dass es zusammen mit gegenüberliegenden Flächen am Systemträger  einen Überlastanschlag für den Hebel bildet. 



   Als Anschlag wird also das sowieso notwendige Totlastgewicht benutzt,  das durch seine Ausdehnung eine relativ grosse Anschlagfläche ergibt.  Da das Totlastgewicht neben der Spule die Hauptmasse des Hebels darstellt,  greift die Überlastsicherung nahe am Schwerpunkt an. Ausserdem ist  durch das Spiel bei der Befestigung - vorteilhafterweise z.B. durch  Anschrauben - eine leichte Justierbarkeit des Abstandes zu den Anschlägen  möglich. 



   Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.                                                       



   Die Erfindung wird im Folgenden am Beispiel einer Waage mit zwei  Winkelhebeln anhand der schematischen Figuren beschrieben. Dabei  zeigt:        Fig. 1 eine Seitenansicht der Waage teilweise im  Schnitt,     Fig. 2 eine Ansicht des Totlastgewichtes und     Fig. 3 eine Seitenansicht der Waage teilweise im Schnitt in einer  zweiten Ausgestaltung.  



   In der Seitenansicht in Fig. 1 erkennt man einen Lastaufnehmer 2,  der über einen oberen Lenker 4 und einen unteren Lenker 3 in Form  einer Parallelführung mit einem gehäusefesten Systemträger 1 verbunden  ist. Die Gelenkstellen der Lenker sind mit 6 bezeichnet. Am Lastaufnehmer  2 ist über ein Zwischenstück 5 die Waagschale 15 befestigt. Die Gewichtskraft  des Wägegutes wird nun von einem Vorsprung 7/17 des Lastaufnehmers  2 über ein erstes, vertikales Kraftübertragungselement 8 auf einen  Winkelhebel 9 übertragen. Der Winkelhebel 9 ist mit einer Dünnstelle  19 an einem Vorsprung 14 des Systemträgers 1 gelagert.

   Der kurze  waagerechte -Hebelarm des Winkelhebels 9 ist gleich dem waagerechten  Abstand zwischen dem Kraftübertragungs-element 8 und der Dünnstelle  19; sein langer, vertikaler Hebelarm ist gleich dem vertikalen Abstand  zwischen der Dünnstelle 19 und der Dünnstelle 16. 



   An der Dünnstelle 16 wird die reduzierte und umgelenkte Gewichtskraft  auf einen zweiten Winkelhebel (Hebel) 11 übertragen, der sich über  ein Kraft-übertragungselement 10 am Systemträger 1 abstützt. Der  kurze vertikale Hebelarm des Winkelhebels 11 ist gleich dem vertikalen  Abstand zwischen der Dünnstelle (Federgelenk) 20 des Kraftübertragungs-elementes  10 und der Dünnstelle 16; sein langer horizontaler Hebelarm 23 ist  gleich dem horizontalen Abstand zwischen der Dünnstelle 16 und dem  Befestigungspunkt 24 der Spule. Die Spule 12 befindet sich im Luftspalt  des Permanentmagneten 13, der direkt am Systemträger 1 befestigt  ist. 



   Die im Vorstehenden beschriebene Anordnung der Parallelführung und  der Hebel und die Herausarbeitung aus einem einzigen Metallblock  ist aus der bereits zitierten DE-PS 19 540 782 bekannt und deshalb  hier nur ganz kurz beschrieben. 



     Die erfindungsgemässe Waage weist nun zusätzlich am Ende des langen  Hebelarms 23 des Winkelhebels 11 ein Totlastgewicht 22 auf, das z.B.  durch Befestigungsschrauben 25 an der vertikalen Endfläche 26 des  Winkelhebels 11 angeschraubt ist. Die Masse des Totlastgewichtes  22 ist dabei so gross, dass entweder bei leerer Waagschale 15 oder  bei Belastung der Waagschale 15 mit etwa der halben Höchstlast das  bewegliche mechanische System ohne einen Strom durch die Spule 12  sich im Gleichgewicht befindet. Die Abstimmung auf Gleichgewicht  bei leerer Waagschale hat den Vorteil, dass die Waage am Nullpunkt  - in diesem Betriebszustand befindet sich die Waage im Allgemeinen  am häufigsten und am längsten - keinen Strom durch die Spule 12 benötigt  und daher dort auch keine Wärme erzeugt wird.

   Die Abstimmung auf  Gleichgewicht bei Belastung der Waagschale mit halber Höchstlast  hat demgegenüber den Vorteil, dass der maximal benötigte Spulenstrom  - benötigt bei leerer Waagschale und bei Belastung der Waagschale  mit der Höchstlast - nur halb so gross ist wie im ersten Fall. Wegen  der quadratischen Abhängigkeit der umgesetzten Verlustleistung vom  fliessenden Strom sinkt die maximale Verlustleistung sogar auf einen  Viertel des Wertes im ersten Fall. 



   Die Funktion des Totlastgewichtes 22 als Über-last-anschlag ergibt  sich im Zusammenspiel mit den gegenüberliegenden Flächen (Begrenzungsflächen)  21 und 27 der Ausnehmung im Systemträger 1, wie es in Fig. 1 durch  die geschnittene Darstellung im Bereich 31 erkennbar ist. Die oberen  und unteren Begrenzungsflächen 21 begrenzen die Bewegung des Winkelhebels  11 nach oben und unten. In gleicher Weise begrenzt die hinter der  Zeichenebene befindliche Fläche 27 und die entsprechende, vor der  Zeichenebene befindliche und in Fig. 1 daher nicht erkennbare Fläche  die Bewegung des Winkelhebels 11 in Querrichtung.

   Ein Begrenzungsanschlag  in der dritten Richtung, nämlich der Längsrichtung des langen Hebelarms  23 - in Fig. 1 also in Richtung links/rechts - ist nicht notwendig,  da in dieser Richtung die Dünnstellen 20 des Kraftübertragungs-elementes  10 relativ stabil sind. 



   Beim Herausarbeiten der Lenker, der Winkelhebel, der Kraftübertragungselemente  und der Gelenkdünnstellen aus einem Metallblock lässt man zweckmässigerweise  noch stützende Materialstege zum Systemträger stehen, die erst am  Ende der Montage der Waage nach dem Festschrauben der Spule 12 und    des Totlastgewichtes 22 entfernt werden. Dadurch ist das Festschrauben  und Justieren des Totlastgewichtes 22 trotz der dünnen Gelenke zur  Lagerung des Winkelhebels 11 problemlos. 



   Die Justierung des Totlastgewichtes kann bei einem runden Totlastgewicht  nur durch das Zentrieren innerhalb der Ausnehmung im Systemträger  erfolgen. Bevorzugt wird daher eine im Wesentlichen rechteckige Form  des Totlastgewichtes. In Fig. 2 ist beispielsweise ein rechteckiges  Totlastgewicht 22 mit zusätzlichen Ohren 32 gezeigt (vergrössert  gegen-über Fig. 1). Dieses Totlastgewicht 22 weist zwei Löcher 33  auf, durch die hindurch sich die beiden Befestigungsschrauben 25  erstrecken. Zusätzlich weist das Totlastgewicht 22 eine Fixierwarze  34 auf, die in ein korrespondierendes Sackloch im Winkelhebel 11  hineinragt. Durch das Spiel in den Löchern 33 kann dann das Totlastgewicht  zur Justage etwas verdreht werden, wodurch der Abstand zu den Begrenzungsflächen  21 geringer wird.

   Die Einstellung kann z.B. so erfolgen, dass in  die Spalte zwischen dem Totlastgewicht 22 und den beiden Begrenzungsflächen  21 am Systemträger 1 je eine Lehre eingeschoben wird, das Totlastgewicht  22 soweit verdreht und verschoben wird, bis es an beiden Lehren anliegt  und dann die beiden Befestigungsschrauben 25 angezogen werden. -  Der Nachteil dieser Justierung, dass nämlich die Überlastanschläge  ausserhalb der Mitte liegen, kann durch die Aufteilung des Totlastgewichtes  22 in zwei gleiche Teile vermieden werden. Beide Teile weisen die  in Fig. 2 gezeigte Form auf, sind aber jeweils nur halb so dick wie  bei der einstückigen Version. Beim Justieren werden die beiden Teile  gegensinnig verdreht, so dass jeweils 2 Anschläge nach oben und zwei  nach unten entstehen, die symmetrisch zur Mitte liegen.

   Die Fixierwarzen  34 dienen dabei als Drehgelenke, wobei auf der Gegenseite der Warze  ein gleich grosses Sackloch für die Führung der Warze des nächstes  Totlastgewichtsteiles sorgt. - Wenn im Vorstehenden von Justieren  und Verdrehen die Rede war, so sind damit Bewegungen von höchstens  einigen zehntel Millimetern gemeint, da sowohl die maximal möglichen  Bewegungen des Winkelhebels 11 als auch die Masstoleranzen der Teile  gering sein sollen. 



     Die Totlastgewichte bzw. die beiden Teile der Totlastgewichte  können vorteilhafterweise aus einem Blech ausgestanzt sein, wobei  das Eindrücken des Sackloches und das Herausdrücken der Warze an  der gegenüberliegenden Seite in einem Arbeitsgang mit erledigt werden  kann. 



   In allen Fällen sind die Flächen, die den jeweiligen Anschlag bilden,  etwa eben bzw. weisen nur eine geringe Krümmung auf, so dass die  Berührungsflächen relativ gross sind und nur mittlere Flächenpressungen  auftreten. Demgegenüber ergeben die bekannten Lösungen mit einem  Fangstift deutlich geringere Berührungsflächen und damit deutlich  höhere Flächenpressungen. Dadurch ist die Gefahr, dass im Überlastfall  bleibende Verformungen an den Anschlagflächen auftreten, bei der  erfindungsgemässen Ausgestaltung deutlich geringer als bei den Ausgestaltungen  gemäss dem Stand der Technik. 



   In Fig. 3 ist eine zweite, weitergehende Ausgestaltung der erfindungsgemässen  Waage in Seitenansicht gezeigt. Gleiche Teile wie in Fig. 1 sind  mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und werden nicht nochmal  erläutert. Das Totlastgewicht 22 weist in dieser Ausgestaltung einen  dünneren Bereich mit einem schmalen, horizontalen Schlitz 40 auf.  Gegenüber vom Schlitz 40 ist am Systemträger eine Leuchtdiode 41  angebracht und in Strahlrichtung hinter dem Schlitz 40 befinden sich  zwei Fotoempfänger 42. Die Fotoempfänger 42 sind an einer Strebe  43 befestigt, die wiederum am Systemträger 1 befestigt ist. In dieser  Ausgestaltung bildet das Blech des Totlastgewichtes 22 gleichzeitig  die Schlitzblende für den optischen Lagensensors, der in bekannter  Weise den Strom durch die Spule 12 zur Aufrechterhaltung des Kräftegleichgewichtes  steuert.

Claims (7)

1. Oberschalige elektronische Waage nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation mit einem Systemträger (1), mit einem parallel geführten Lastaufnehmer (2), mit mindestens einem Hebel (11) zur Kraftuntersetzung, der mitttels Federgelenken (20) am Systemträger (1) gelagert ist, und mit einer Spule (12), die am langen Hebelarm des Hebels (11) befestigt ist und die sich im magnetischen Feld eines Permanentmagneten (13), der am Systemträger (1) befestigt ist, befindet, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende des langen Hebelarms (23) des Hebels (11) ein Totlastgewicht (22) befestigt ist, das so geformt ist, dass es zusammen mit gegenüberliegenden Flächen (21, 27) am Systemträger (1) einen Überlastanschlag für den Hebel (11) bildet.

2. Oberschalige Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Totlastgewicht (22) aus einem Blech besteht.

3. Oberschalige Waage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Blech in einer vertikalen Ebene erstreckt und an der vertikalen Endfläche (26) des langen Hebelarms (23) des Hebels (11) angeschraubt ist.

4. Oberschalige Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Totlastgewicht (22) aus mindestens zwei Blechen besteht, die sich in einer vertikalen Ebene erstrecken und zur Justage gegeneinander verdrehbar übereinander an der vertikalen Endfläche (26) des langen Hebelarms (23) des Hebels (11) angeschraubt sind.

5.

Oberschalige Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen (21, 27) am Systemträger (1) die Bewegung des Totlastgewichtes (22) nach oben, nach unten und in beide Querrichtungen begrenzen, während die Bewegung in Richtung der Längserstreckung des langen Hebelarms (23) des Hebels (11) nicht begrenzt wird.

6. Oberschalige Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse des Totlastgewichtes (22) so gross ist, dass bei einer Belastung der Waagschale (15) mit etwa der halben Höchstlast sich die beweglichen Teile der Waage ohne einen Strom durch die Spule (12) im Gleichgewicht befinden.

7. Oberschalige Waage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Totlastgewicht (22) gleichzeitig einen horizontalen Schlitz (40) für einen optischen Lagensensor enthält.