DE10006225A1 - Wiegevorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wiegevorrichtung, bei der mindestens drei Wiegebalken (10, 20, 30, 40) vorgesehen sind, an deren einen Enden Standfüße (15, 25, 35, 45) angeordnet sind und deren andere Enden miteinander verbunden sind. Innerhalb der Messzellen (100) bilden die Wiegebalken eine Lastaufnahmefläche (50).

Description

Die Erfindung betrifft eine Wiegevorrichtung.

Es sind Waagen bekannt, bei denen vier Wägezellen (Sensoren) auf einer Grundplatte montiert sind und eine Trittplatte tragen. Um eine hohe Messgenauigkeit zu erreichen, muss die Grundplatte mit hoher Steifigkeit ausgeführt werden, um eine Schrägstellung der Wägezellen unter Belastung möglichst gering zu halten. Auch die Trittplatte, die die Last aufnimmt, muss mit hoher Steifigkeit ausgebildet sein. Es gibt auch Waagenbauformen ohne Grundplatte. Die Wägezellen sind in diesem Fall an der Trittplatte befestigt. Dann muss die Trittplatte in besonderem Maße biegesteif ausgebildet sein. Diese hohe Anforderungen an die Trittplatte und ggf. die Grundplatte sowie die Montage der Wägezellen bedingen erhebliche Kosten. Außerdem ist bei dieser Bauweise die Designfreiheit eingeschränkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen und eine Wägevorrichtung zu schaffen, bei der Material und Festigkeit der Trittplatte frei wählbar sind, insbesondere die Trittplatte auch bei Belastung sich leicht durchbiegen bzw. weich sein kann, gleichwohl aber keine Beeinträchtigung des Ergebnisses durch eine Schrägstellung der Wägezellen bei Belastung zu befürchten ist. Die Konstruktion soll auch optisch einen leichten filigranen Eindruck machen, so dass in Verbindung mit einer solchen Wägeeinrichtung auch Glasplatten als Trittflächen vom Verbraucher akzeptiert werden. Außerdem soll die Wägevorrichtung einfach herstellbar und montierbar sein.

Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Mitteln gelöst. Die Erfindung betrifft ferner verschiedene vorteilhafte Weiterbildungen.

Eine derartige Wiegevorrichtung ist sehr einfach aufbaubar, da sie im Prinzip ein Lastkreuz bildet, das aus mindestens drei, vorzugsweise vier, vorzugsweise identischen Wiegebalken zusammengesteckt werden kann. Die Trittplatte wird auf das Lastkreuz aufgelegt, und zwar im Bereich innerhalb der Messzellen. Die Signale der Messzellen (Sensoren), die vorzugsweise durch Dehnungsmessstreifen gebildet werden, addieren sich.

Ausführungsbeispiele der Erfindung und ihrer vorteilhaften Weiterbildungen wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es stellen dar:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines für ein erstes Ausführungsbeispiel verwendeten Wiegebalkens;

Fig. 2 die Draufsicht auf ein Lastkreuz unter Verwendung von vier Wiegebalken nach Fig. 1;

Fig. 3 das Lastkreuz nach Fig. 2 in perspektivischer Darstellung;

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel unter Verwendung des Lastkreuzes nach Fig. 2 und 3 in Seitenansicht mit einer aufgesetzten Trittplatte;

Fig. 5 die Darstellung einer Dehnungsmessstreifen- Anordnung, wie sie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 als Beispiel für eine Messzelle 100 Verwendung finden kann;

Fig. 6 ein weiteres Beispiel einer bei der Erfindung einsetzbaren Messzelle;

Fig. 7 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 7a ein Schnitt entlang der Linie VIIa-VIIa in Fig. 7;

Fig. 7b ein Schnitt entlang der Zeile VIIb-VIIb in Fig. 7;

Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel, das durch eine Modifikation des in Fig. 7 mit VIII bezeichneten Bereiches entsteht;

Fig. 9 einen Schnitt entlang der Linie IX-IX der Fig. 8;

Fig. 10 eine Modifikation eines Wiegebalkens;

Fig. 10a ein Schnitt entlang der Linie Xa-Xa in Fig. 10.

Fig. 1 zeigt einen Wiegebalken 10, der mit weiteren Wiegebalken 20, 30, 40 gemäß Fig. 2 und 3 einfach zusammengesteckt werden kann. Die Wiegebalken 10, 20, 30, 40 weisen an ihrem jeweils einen Ende bündig mit ihrer Oberfläche Kragen 12, 22, 32, 42 auf, an deren Unterseite Ausnehmungen 13, 23, 33, 43 vorgesehen sind. In seinem mittleren Bereich weist jeder Wiegebalken an der Oberseite eine Ausnehmung 14, 24, 34, 44 auf. Die Breite der nach unten offenen Ausnehmungen 13, 23, 33, 43 und der nach oben offenen Ausnehmungen 14, 24, 34, 44 ist gleich der Breite b eines Wiegebalkens 1 (vgl. Fig. 2); die Tiefe der Ausnehmungen 14, 24, 34 und 44 ist gleich dem Abstand a zwischen der Oberseite eines Wiegebalkens 10, 20, 30, 40 und dem Grund der Ausnehmungen 13, 23, 33, 43 (vgl. Fig. 1). An den dem Kragen 12, 22, 32, 42 gegenüberliegenden Enden der Wiegebalken 10, 20, 30, 40 sind an diesen Standfüsse 15, 25, 35, 45 angebracht, die der Krafteinleitung dienen. Die Standfüsse sind erforderlich, um die Wiegebalken frei von einer Auflage am Boden an ihrem einen Ende abzustützen. In Nähe des Standfusses weist jeder Wiegebalken 10, 20, 30, 40 eine Messzelle 100 auf, die im Ausführungsbeispiel durch eine Dehnungsmessstreifen-Anordnung (im Folgenden: DMS) gebildet wird, die im Detail in Fig. 5 dargestellt ist. Solche DMS können auch beidseitig vorgesehen sein. Es handelt sich dabei um eine Anordnung, mit der die an dieser Stelle auftretende Querkräfte gemessen werden, und zwar im Ausführungsbeispiel dadurch, dass sich bei Dehnung infolge mechanischer Belastung der elektrische Widerstand dieser DMS ändert. Daraus wird in einer elektrischen Schaltung ein Messsignal abgeleitet. Durch Zusammenschaltung der Messzellen 100 wird das Gewicht errechnet und dann angezeigt.

Wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich, kann man vier derartige Wiegebalken 1 so ineinander einhängen, dass jeweils eine der vier Ausnehmungen 13, 23, 33, 43 von oben in eine der Ausnehmungen 44, 14, 24, 34 eingreift. Die Oberflächen schliessen miteinander bündig ab. Es ergibt sich dann das aus Fig. 2 in Draufsicht und aus Fig. 3 in Perspektive ersichtliche Lastkreuz.

Die miteinander bündigen oberen Flächen der Wiegebalken 10, 20, 30, 40 bilden eine Lastaufnahmefläche, auf die in Fig. 4 eine Trittplatte 50' aufgelegt ist. Die Lastaufnahmefläche muss innerhalb der Messzellen 100 liegen, damit die aufgelegte Last an den Messzellen wirksam wird. Die Messzelle muss zwischen den Standfüssen 15, 25, 35, 45 des sie tragenden Wiegebalkens 10, 20, 30, 40 und der nach oben offenen Ausnehmung 14, 24, 34, 44 desselben Wiegebalkens, ferner auch außerhalb der Auflage der oder einer Trittplatte 50', angeordnet sein.

Wie ersichtlich, wird auf diese Weise eine äußerst einfache Wiegeanordnung geschaffen. Es ist lediglich erforderlich, die vier völlig identischen Wiegebalken in der gezeigten Weise ineinanderzustecken, und auf ihnen eine Tritt- oder Lastaufnahmeplatte anzuordnen und in beliebiger Weise zu befestigen. Diese Befestigung muss eine vertikale Belastung von oben nach unten übertragen. In der entgegengesetzten Richtung, also von unten nach oben, reicht eine lose Kopplung. Wie diese geschaffen werden kann, ist dem Fachmann bekannt.

Die Fig. 5 zeigt eine Messzelle 100, die durch eine Dehnungsmessstreifen-Anordnung 106 gebildet wird. Auf einem gemeinsamen isolierenden Träger 108 sind Messgitter 106-1 und 106-2 aus einem bei Dehnung seinen elektrischen Widerstand änderndem Material aufgebracht. Der DMS 106 wird auf die Seitenfläche eines Wiegebalkens geklebt. Dabei ist es für eine optimale Betriebsweise vorteilhaft, zwei Messgitter 106-1 und 106-2 zu verwenden, die zur Längserstreckung des Wiegebalkens einen Winkel von 45° einnehmen, jedoch gegenüber der Horizontalen in entgegengesetzter Richtung, so dass sie zueinander einen Winkel von 90° bilden, da bei der Querkraftmessung die Hauptspannungsrichtungen so liegen. Die Messgitter 106-1 und 106-2 sind mit Kontaktflächen 107 verbunden, die zum Anschluss der Messgitter an eine Messbrücke oder sonstige Messschaltung dienen. Kontaktflächen 107 und Messgitter 106-1, 106-2 sind einteilig durch Herausätzen aus einer metallischen Schicht auf dem Träger 108 hergestellt. Derartige Messelemente sind an sich bekannt.

Fig. 6 zeigt eine weitere Möglichkeit, wie die Messzelle 100 ausgebildet werden kann, nämlich dergestalt, dass ein Wiegebalken, z. B. 10, mit einem Durchbruch 109 versehen ist, der den Querschnitt einer liegenden 8 (Acht) aufweist. Bei Verbiegung verhalten sich die Bereiche oberhalb und unterhalb des Durchbruchs 109 wie Parallellenker. Die Ableitung eines Messsignals erfolgt mit Dehnungsmessstreifen 109'.

Die Verbindungsstellen der Wiegebalken untereinander, also die Stellen des Eingriffs der nach unten mit Ausnehmungen versehenen Kragen in die nach oben offenen etwa mittig an den Wiegebalken vorgesehenen Ausnehmungen können auch mit Spiel, also als Gelenke, ausgebildet sein. Dann ergibt sich eine gewisse Gelenkigkeit der gesamten Oberfläche. Das Spiel kann 1 -2 Zentel Millimeter betragen. Dadurch kann sich die Waage an Bodenunebenheiten anpassen. Die Genauigkeit des Wiegevorgangs ist von der Steifigkeit der Trittplatte weitgehend unabhängig. Wenn man ein solches Spiel vorsieht, muß das Lastkreuz dagegen gesichert werden, dass es beim Aufnehmen auseinanderfällt. Dies kann durch übliche Blattgehäuse o. dgl. erreicht werden. Da die Trittplatten großflächig auf das Lastkreuz aufgelegt werden, sind auch weiche Materialien, wie z. B. Kunststoff, einsetzbar.

Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem allerdings dasselbe Lastkreuz, bestehend aus den Wiegebalken 10, 20, 30, 40, wie es in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, als Ausgangsbauteil eingesetzt wird. Auf die inneren Abschnitte 10', 20', 30', 40', die das Lastkreuz bilden, ist ein Abdeckrahmen 120 aufgesteckt. Wie aus Fig. 7a zu ersehen, handelt es sich im Wesentlichen um einen Rahmen aus einem U- förmigen Profil, das von oben über die inneren Abschnitte 10', 20', 30', 40' gesteckt ist und leicht klemmend auf diesen aufsitzt. Teil des Abdeckrahmens 120 ist eine Platte 121, die wie ein Dreieck zwei benachbarte Enden zweier Wiegebalken verbindet und eine Schaltungsplatine 122 trägt, die (z. B. auf ihrer Unterseite) die einzelnen Schaltungsbauteile der elektronischen Messsignalverarbeitungseinrichtung trägt und auf der auch, nach oben gewandt, die Anzeigeeinheit 123 angeordnet ist. An den Enden der Wiegebalken 10, 20, 30, 40 und zwar - wie anhand des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 1 bis 4 bereits dargelegt - innerhalb der Messzellen 100, sitzen auf den Wiegebalken als Reiter gemäß Fig. 7b ausgebildete Stützen 124 auf, die auf ihrer Oberseite die Glasplatte 125 tragen, die die Trittplatte ist.

Fig. 8 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 7, das eine Modifikation des Bereiches, der in Fig. 7 mit dem Kreis VIII bezeichnet ist, ist. Wie aus Fig. 8 zu ersehen, ist der Teil 126 des Abdeckrahmens 120, der auf den inneren Abschnitt 40' des Wiegebalkens 40 aufgesteckt ist, mit dem Teil 127 des Abdeckrahmens, der auf den inneren Abschnitt 30' des Wiegebalkens 30 aufgesteckt ist, nicht verbunden. Er ist damit auch mit der Platte 121 nicht fest verbunden. Der Teil 126 des Abdeckrahmens 120 erstreckt sich vielmehr in Verlängerung des inneren Abschnitts 30' des Wiegebalkens 30 mit seinem freien Ende 135 ein Stück über die Platte 121 hinaus. Gleichzeitig sind, wie weiter vorne bereits erwähnt, die ineinandergreifenden Teile des Lastkreuzes mit einem gewissen Spiel ausgebildet, so dass sich beim Betreten der Waage der Wiegebalken 40 und mit ihm sein innerer Abschnitt 40' gegenüber dem inneren Abschnitt 30' des Wiegebalkens 30 etwas nach unten absenkt. Dadurch wird der Druckstift 128 des Schalters 129 gegen die Kraft der Feder 130 betätigt und auf diese Weise die elektrische Schaltung, die sich auf der Schaltungsplatine 122 befindet, eingeschaltet. Man kann also auf diese Weise das oben bereits Erwähnte aus verschiedenen Gesichtspunkten heraus erwünschte Spiel der einzelnen Wiegebalken zueinander auch zu einem Einschaltvorgang nützen.

Fig. 10 zeigt das Ende eines, im Sinne eines weiteren Ausführungsbeispiels, modifizierten Wiegebalkens 30 in Nähe des Standfusses 35. Der Wiegebalken 30 weist, wie aus Fig. 10a ersichtlich, ein I-förmiges Profil auf. In Nähe des Standfusses 35 ist dieses Profil durch zwei Ausnehmungen 131 durchbrochen. Seitlich am mittleren dünneren Abschnitt angebracht, zwischen den Ausnehmungen 131, wo eine weitere Ausnehmung 132 zwischen den Querbacken des I-Querschnitts gebildet ist, ist ein Dehnungsmessstreifen 106, etwa gemäß Fig. 5, angebracht. Die Anschlussleitungen 133 werden in der Ausnehmung 132 auf einer Anschlussplatine 136 angeordnet. Derart können die Anschlussleitungen geschützt und von oben nicht sichtbar angeordnet werden.

Bezugszeichenliste

a Abstand
b Abstand

10

,

20

,

30

,

40

Wiegebalken

10

',

20

',

30

',

40

' innere Abschnitte

12

,

22

,

32

,

42

Kragen

13

,

23

,

33

,

43

Ausnehmungen (nach unten offen) an den Wiegebalken

14

,

23

,

34

,

44

Ausnehmungen (nach oben offen) an den Kragen

15

,

25

,

35

,

45

Standfüsse

50

Lastaufnahmefläche

50

' Trittplatte

100

Messzelle

106

Dehnungsmessstreifen, DMS

106-1

,

106-2

Messgitter (Teile von

106

)

107

Kontaktflächen

108

Träger

109

Durchbruch

109

' Dehnungsmessstreifen

120

Abdeckrahmen

121

Platte

122

Schaltungsplatine

123

Anzeigeeinheit

124

Stützen

125

Glasplatte

126

Teil von

120

(

40

' abdeckend)

127

Teil von

120

(

30

' abdeckend)

128

Druckstift

129

elektrischer Schalter

130

Feder

131

Durchbrüche

132

Ausnehmung

133

Anschlussleitungen

135

freies Ende von

126

136

Verdrahtungsplatine

Claims (15)

1. Wiegevorrichtung mit einer Lastaufnahmefläche, Standfüssen und Messzellen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei Wiegebalken (10, 20, 30, 40) vorgesehen sind, an deren einen Enden Standfüsse (15, 25, 35, 45) angeordnet sind und deren andere Enden miteinander verbunden sind und innerhalb der Messzellen (100) eine Lastaufnahmefläche (50) bilden.

2. Wiegevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiegebalken (10, 20, 30, 40) im Wesentlichen gleich ausgebildet sind und ihre Enden (12, 22, 32, 42) jeweils mit einer Stelle (44, 14, 24, 34) eines anderen Wiegebalkens, die zwischen dem diesem Wiegebalken zugeordneten Standfuss (15, 25, 35, 45) und der an diesem Wiegebalken angebrachten Messzelle (100) liegt, verbunden sind.

3. Wiegevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Wiegebalken (10, 20, 30, 40) dadurch erfolgt, dass ein Ende eines Wiegebalkens einen Kragen (12, 22, 32, 42) aufweist, der in eine Ausnehmung (44, 14, 24, 34) jeweils eines anderen Wiegebalkens eingreift.

4. Wiegevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (14, 24, 34, 44) nach oben offen sind.

5. Wiegevorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kragen (12, 22, 32, 42) nach unten offene Ausnehmungen (13, 23, 33, 43) aufweisen und in die nach oben offenen Ausnehmungen (44, 14, 24, 34) von oben eingreifen.

6. Wiegevorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kragen (12, 22, 32, 42) derart in die Ausnehmungen (44, 14, 24, 34) eingreifen, dass die Oberflächen miteinander bündig abschliessen.

7. Wiegevorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass vier Wiegebalken (10, 20, 30, 40) vorgesehen sind.

8. Wiegevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzellen (100) durch Dehnungsmessstreifen (106, 109') gebildet werden.

9. Wiegevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Dehnungsmessstreifen (106) durch zwei jeweils unter 45° zur Längserstreckung des Wiegebalkens (10) und im rechten Winkel zueinander angeordnete Messgitter (106- 1, 106-2) gebildet werden.

10. Wiegevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzellen durch im Wesentlichen länglichen Querschnitt aufweisende Durchbrüche (109) im Wiegebalken (10), diesen Durchbruch zugeordnete Dehnungsmessstreifen (109') gebildet werden.

11. Wiegevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzellen (100) durch Anordnungen gebildet werden, die durch Durchbrüche (109, 131) in den Wiegebalken gebildet werden, und dass die Kräfte in den Materialabschnitten oberhalb und/oder unterhalb und/oder zwischen diesen Druchbrüchen durch die Dehnungsmessstreifen (109') gemessen werden.

12. Wiegevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf die inneren Abschnitte (10', 20', 30', 40') der Wiegebalken (10, 20, 30, 40) oder auf Teile derselben ein Rahmen (120) aufgesteckt ist, der eine Platte (121) trägt, auf der die elektrische Messschaltung (122) und/oder die Anzeigeeinheit (123) angeordnet ist.

13. Wiegevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiegebalken aneinander mit einem Spiel von bis zu 2/10 Millimetern angeordnet sind und dass zwei derart mit Spiel gegeneinander beweglichen Wiegebalken (30, 40) Wiegebalken oder Abschnitte (30', 40') derselben derart zueinander angeordnet sind, dass sie bei Belastung gegen die Kraft einer Feder (130) einen elektrischen Schalter (129) betätigen, der die Schaltungselemente und/oder die Anzeigeeinheit (123) einschaltet.

14. Wiegevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Wiegebalken im Querschnitt I-förmig ausgebildet ist.

15. Wiegevorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der in der durch den I-förmigen Querschnitt gebildeten Ausnehmung (132) die Anschlussleitungen (133) für den Dehnungsmessstreifen (106), insbesondere auf einer Verdrahtungsplatine (136) angeordnet, verlaufen.