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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Überlastsicherung
für eine
oberschalige Waage mit einer Waagschale bzw. einer unter der Waagschale
sich befindenden Unterschale, die über eine Hilfsparallelführung und über ein
vorgespanntes Federelement mit einem Lastaufnehmer eines Wägesystems
verbunden ist, wodurch die Waagschale im zulässigen Wägebereich quasi starr mit dem
Lastaufnehmer verbunden ist, jedoch bei Überschreiten des zulässigen Wägebereiches
nur noch elastisch nachgiebig mit dem Lastaufnehmer verbunden ist,
und mit mindestens einem gehäusefesten
Begrenzungsanschlag, der die elastische Ausweichbewegung der Waagschale
bzw. der Unterschale bei Überlast
begrenzt.
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Überlastsicherungen
dieser Art sind z. B. aus der
DE 28 30 345 A1 bekannt. Die dort gezeichnete Ausführungsform
nimmt jedoch erheblichen Platz in Anspruch, so dass die Gehäusegröße der Waage durch
die Überlastsicherung
zunimmt. Außerdem
besteht die Überlastsicherung
aus einer Vielzahl von Teilen, so dass die Montage aufwendig ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Überlastsicherung der eingangs
genannten Art anzugeben, die nur aus wenigen Teilen besteht und
platzsparend in das Wägesystem
integriert werden kann.
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Erfindungsgemäß wird dies
dadurch erreicht, dass die Hilfsparallelführung aus zwei Teilparallelführungen
besteht, die rechtwinklig zueinander angeordnet sind, und dass beide
Teilparallelführungen
aus einem Blech herausgearbeitet sind.
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Durch
die beiden rechtwinklig zueinander angeordneten Teilparallelführungen
ist jede Teilparallelführung
nur für
die Aufnahme von Kräften
in einer Richtung zuständig
und kann daher sehr schmal ausgeführt sein. Dadurch ist die Herstellung
der Teilparallelführung
aus einem Blech möglich.
Werden die beiden Teilparallelführungen
dann vorteilhafterweise frontal und seitlich direkt neben dem Lastaufnehmer des
Wägesystems
angeordnet, so vergrößert sich die
Dimension des Wägesystems
nur um die Blechdicke der Teilparallelführungen (plus einem gewissen seitlichen
Freiraum).
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Die
beiden Teilparallelführungen
werden vorteilhafterweise aus einem einzigen Blech herausgearbeitet.
Die rechtwinklige Anordnung entsteht dann durch einen Biegevorgang
im Bereich zwischen den beiden Teilparallelführungen.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die beiden Teilparallelführungen
durch Laserschnitte aus dem Blech herausgearbeitet. Durch den Laserschnitt
sind geringe Schnittbreiten möglich
und es werden keine Spannungen in das Bauteil eingebracht. – Ähnliche
Vorteile bietet auch das Drahterodieren.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das vorgespannte
Federelement als Zylinderfeder ausgebildet und die Vorspannung wird
durch einen Stab erzeugt, der axial durch die Zylinderfeder hindurch
geht und der an seinen Enden je eine Sicherungsscheibe trägt. Zwischen
den beiden Sicherungsscheiben ist dann das Federelement unter Vorspannung
gefangen. Dadurch kann die Vorspannung des Federelementes bereits
vor der Montage der Überlastsicherung
erfolgen.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung ist zusätzlich ein waagerechter Lenker
zwischen der Waagschale bzw. der unter der Waagschale sich befindenden
Unterschale und dem Lastaufnehmer des Wägesystems vorhanden, der zusammen
mit der Hilfsparallelführung
Drehmomente, die auf die Waagschale einwirken, aufnimmt.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der schematischen Figuren beschrieben.
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Dabei
zeigt:
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1 das
Wägesystem
und die Überlastsicherung
in Explosionsdarstellung,
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2 die
Teile aus 1 im montierten Zustand und
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3 das
vorgespannte Federelement (vergrößert)
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Das
Wägesystem
in den 1 und 2 besteht aus einem gehäusefesten
Bereich 1, einem oberen Lenker 2 und einem unteren
Lenker 3, die zusammen einen Lastaufnehmer 4 in
senkrechter Richtung beweglich mit dem gehäusefesten Bereich 1 verbinden.
Im Bereich zwischen oberem und unterem Lenker erkennt man in 1 Teile
einer mechanischen Hebelübersetzung,
da das gezeichnete Wägesystem
nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation arbeitet.
Da diese Teile – wie
insgesamt die Art des Wägesystems – für die Erfindung unerheblich
sind, wird auf eine Erläuterung
verzichtet.
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Das
Wägesystem
ist mit seinem gehäusefesten
Bereich 1 mittels der Schraube 5 und weiterer, nicht
erkennbarer Schrauben am – nicht
dargestellten – Gehäuse der
Waage befestigt. Genauso ist eine obere Abdeckplatte 7 am
Gehäuse
befestigt; dazu weist das Gehäuse
z. B. direkt seitlich neben dem Wägesystem senkrechte Stege oder
Wände auf,
auf denen die Abdeckplatte aufgeschraubt ist. Die dafür vorgesehenen
Löcher 8 sind
in den Figuren erkennbar.
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Die Überlastsicherung
besteht nun aus der Hilfsparallelführung 9, dem vorgespannten
Federelement 10 und der Unterschale 11.
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Die
Hilfsparallelführung 9 ist
in zwei Teilparallelführungen 9' und 9'' aufgeteilt. Jede Teilparallelführung besteht
aus einem oberen Lenker 12' bzw. 12'', einem unteren Lenker 13' bzw. 13'' einem Verbindungsteil 14' bzw. 14'', sowie einem oberen Anschraubbereich 15' bzw. 15'' und einem unteren Anschraubbereich 16' bzw. 16''. Die Anschraubbereiche 15', 15'', 16', 16'' sind
mittels der Schrauben 17 fest mit dem Lastaufnehmer 4 verbunden
und daher in ihrer Lage zueinander fixiert. Durch die beiden Teilparallelführungen 9' und 9'' sind also die Verbindungsteile 14' und 14'' sowie das aufgeschweißte Verlängerungsstück 14 parallelgeführt mit
dem Lastaufnehmer 4 verbunden. Die Verbindungsteile 14' und 14'' sowie das Verbindungsstück 14 weisen
auf ihrer Oberseite Ösen 18, 18' und 18'' auf. Diese Ösen reichen im montierten Zustand
durch Löcher 19 in
der Abdeckplatte 7 mit Spiel hindurch und sind mit den Schrauben 20 mit
der Unterschale 11 verschraubt. An der Unterschale 11 ist
dann die Waagschale der Waage befestigt (nicht gezeichnet), wobei
unter „Waagschale" z. B. auch ein Transportband
eines Checkweighers oder andere kundenspezifische Aufbauten verstanden
sein sollen.
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Das
Federelement 10 der Überlastsicherung stützt sich
in einer ersten Ausführungsform
mit seinem unteren Ende direkt in einem Sackloch im Lastaufnehmer 4 ab.
Sein oberes Ende drückt
gegen eine Unterlegscheibe 21, die durch eine Sicherungsscheibe 22 in
einem Stab 30 gesichert ist. Der Stab 30 ist an
seinem unteren Ende direkt mit dem Lastaufnehmer verbunden. Beim
Montieren des Stabes 30 wird die Vorspannung des Federelementes
erzeugt. Im montierten Zustand (2) liegt
die Unterlegscheibe 21 (nicht jedoch die Sicherungsscheibe 22!)
am Boden eines Sackloches in der Unterschale 11 an. Innerhalb
des zulässigen
Wägebereiches
wird also die über
die Unterschale 11 einwirkende Gewichtskraft des Wägegutes über die
Unterlegscheibe 21 und das vorgespannte Federelement 10 direkt
auf den Lastaufnehmer 4 des Wägesystems übertragen. Bei Überlast
drückt
die zu große
Gewichtskraft das Federelement 10 zusammen, die Unterlegscheibe 21 senkt
sich ab und liegt nicht mehr an der Sicherungsscheibe 22 an.
Diese Abwärtsbewegung
der Unterschale 11 wird nach ca. 1 mm dadurch gestoppt,
dass die Vorsprünge 23 an
der Unterschale auf der gehäusefesten
Abdeckplatte 7 aufliegen. Weitere Überlast wird dann direkt über die
Abdeckplatte auf das Gehäuse
der Waage übertragen. – Statt
des Stabes 30 mit Sicherungsscheibe 22 kann selbstverständlich auch
eine Schraube mit einem Kopf entsprechender Größe eingesetzt sein.
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Statt
der eben beschriebenen Ausführungsform
wird jedoch eine zweite Ausführungsform
für die Erzeugung
der Vorspannung des Federelementes 10 bevorzugt, deren
Details anhand von 3 erläutert werden sollen: Der Stab 30 weist
in dieser Ausführungsform
nicht nur an seinem oberen Ende eine Ringnut für die Sicherungsscheibe 22 auf,
sondern auch an seinem unteren Ende für eine zweite Sicherungsscheibe 31.
Dadurch kann das Federelement 10 außerhalb des Wägesystems
vorgespannt werden und wird durch die zwei Sicherungsscheiben 22 und 31 unter
Vorspannung gehalten. Das vorgespannte Federelement wird dann bei
der Montage einfach in das Sackloch im Lastaufnehmer 4 eingelegt.
Es zentriert sich dabei z. B. am äußeren unteren Ende des Stabes 30 gegen
einen konischen Grund des Sackloches; der Stab 30 kann
jedoch auch an seiner unteren Endfläche mittig eine Einsenkung
aufweisen, in die von unten eine Schraube mit Kegelspitze im Lastaufnehmer
zentrierend eingreift.
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Da
die Unterschale 11 über
die beiden Teilparallelführungen 9' und 9'' mit dem (ebenfalls parallelgeführten) Lastaufnehmer 4 verbunden
ist, erfolgt das Absenken der Unterschale 11 im Überlastfall
parallelgeführt.
Dies hat zur Folge, dass die Ansprechschwelle für die Überlastsicherung unabhängig vom Ort
der Last auf der Waagschale ist. Drehmomente, die bei außermittiger
Lage des Wägegutes
wirken, werden von den Lenkern 12' und 13' bzw. 12'' und 13'' aufgenommen und auf den Lastaufnehmer 4 übertragen.
Dies gilt sowohl für
Belastungen innerhalb des zulässigen
Wägebereiches
als auch für Überlast.
Durch die rechtwinklige Anordnung der beiden Teilparallelführungen 9' und 9'' werden dabei Drehmomente um die
x-Achse (Achsenkreuz in 2) durch Zug- bzw. Druckkräfte in den
Lenkern 12'' und 13'' aufgenommen, Drehmomente um die y-Achse durch Zug-
bzw. Druckkräfte
in den Lenkern 12' und 13'. Da die Lenker 12', 12'', 13' und 13'' nur Zug-
und Druckkräfte
und keine Torsionsmomente aufnehmen müssen, können sie sehr schmal sein. Dadurch
kann die ganze Hilfsparallelführung
aus dünnem
Blech hergestellt sein, so dass sich nur eine minimale Vergrößerung der
Maße des
Wägesystems ergibt.
(Im Gegensatz dazu müssen
bei einer üblichen
Parallelführung,
wie z. B. bei der Parallelführung
aus den Lenkern 2 und 3, Drehmomente um die x-Achse
durch Torsionssteifigkeit aufgenommen werden, weshalb die Lenker 2 und 4 relativ
breit gebaut sein müssen.)
Drehmomente um die z-Achse werden durch einen waagerechten Lenker 24 im
Zusammenspiel mit den Lenkern 12' und 13' aufgenommen. Der Lenker 24 ist
mit einer Schraube 25 an der Unterschale 11 und
mit einer Schraube 26 an einem vorspringenden Teil 4' am Lastaufnehmer 4 befestigt
ist (nur in 1 erkennbar).
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Zum
Schutz gegen vertikal nach oben angreifende Kräfte („Unterlast") sind am Verlängerungsstück 14 und an den Verbindungsteilen 14' und 14'' Nasen 27, 27' bzw. 27'' vorgesehen. Die Nase 27' stößt im Unterlastfall
gegen einen Vorsprung 1' am gehäusefesten
Bereich 1; die Nasen 27 und 27'' stoßen gegen nicht dargestellte
Anschläge
an den gehäusefesten
Stegen bzw. Wänden
zur Halterung der Abdeckplatte 7.
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Der
Abstand der Lenker 12', 12'', 13' und 13'' zu
den Verbindungsteilen 14' und 14'' ist selbstverständlich so
groß gewählt, dass
der Bewegungsspielraum bis zum Aufsetzen der Vorsprünge 23 auf
die Abdeckplatte 7 (im Überlastfall)
bzw. bis zum Anliegen der Nasen 27, 27' und 27'' an den zugehörigen Anschlägen (im Unterlastfall)
gegeben ist. Dasselbe gilt z. B. auch für das Spiel in den Löchern 19 und
für das
Spiel für
die Sicherungsscheibe 22 und den Stab 30 im Sackloch
in der Unterschale 11.
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Die
Lenker 12', 12'', 13' und 13'' sind
in den Figuren mit einem waagerechten Schlitz gezeichnet. Jeder
Lenker besteht also aus zwei Blechstreifen. Durch zweckmäßige Wahl
der Blechdicke, der Höhe der
Streifen, der Anzahl der Streifen und der Länge der Lenker, lässt sich
die Festigkeit gegenüber
Zugkräften,
die Knickgrenze bei Druckkräften
und die Härte
der Parallelführung
bei vertikalem Absenken optimal an die notwendigen Werte anpassen.
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Weiter
ist in den Figuren ein Haken 28 für Unterflurwägungen erkennbar.
Dieser Haken durchsetzt den Lastaufnehmer 4 und die Abdeckplatte 7 berührungslos
und ist mit einem Gewinde 29 in der Unterschale 11 festgeschraubt.
Dadurch ist auch der Unterflurhaken in die beschriebene Überlastsicherungsmaßnahme einbezogen.
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- 1
- gehäusefester
Bereich
- 1'
- Vorsprung
am gehäusefesten
Bereich
- 2
- (oberer)
Lenker
- 3
- (unterer)
Lenker
- 4
- Lastaufnehmer
- 4'
- vorspringendes
Teil am Lastaufnehmer
- 5
- Schraube
- 7
- Abdeckplatte
- 8
- Löcher
- 9
- Hilfsparallelführung
- 9', 9''
- Teilparallelführungen
- 10
- Federelement
- 11
- Unterschale
- 12', 12''
- (oberer)
Lenker
- 13', 13''
- (unterer)
Lenker
- 14
- Verlängerungsstück
- 14', 14''
- Verbindungsteil
- 15', 15''
- (oberer)
Anschraubbereich
- 16', 16''
- (unterer)
Anschraubbereich
- 17
- Schrauben
- 18,
18', 18''
- Ösen
- 19
- Löcher
- 20
- Schrauben
- 21
- Unterlegscheibe
- 22
- Sicherungsscheibe
- 23
- Vorsprünge
- 24
- Lenker
- 25
- Schraube
- 26
- Schraube
- 27,
27', 27''
- Nasen
- 28
- Haken
- 29
- Gewinde
- 30
- Stab
- 31
- Sicherungsscheibe