DE102008019115B4

DE102008019115B4 - Wägezelle

Info

Publication number: DE102008019115B4
Application number: DE200810019115
Authority: DE
Inventors: Dieter Rapp
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2008-04-16
Filing date: 2008-04-16
Publication date: 2014-05-22
Anticipated expiration: 2028-04-17
Also published as: DE102008019115A1

Abstract

Wägezelle mit einer lastaufnehmenden runden Wägeplatte (3), die an ihrem Rand über ein inneres kreisförmiges Biegegelenk (4) in einem oberen Bereich eines konzentrischen Biegerings (5) mit diesem verbunden ist, wobei der Biegering (5) in seinem oberen Bereich über ein äußeres kreisförmiges Biegegelenk (6) auf einem Aufstellring (7) der Wägezelle abgestützt ist, und mit Sensormitteln (9), die zur Erfassung von Verformungen des Biegerings (5) in seinem unteren Bereich einen elektrischen Kondensator (10) mit einer ersten Kondensatorfläche (11) auf einer Seite des Biegerings (5) und einer der ersten Kondensatorfläche (11) fest gegenüberstehenden ringförmigen zweiten Kondensatorfläche (12) umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegering (5) nach unten in das Innere der Wägezelle hineinragt, so dass er bei Belastung der Wägeplatte (3) im oberen Bereich zwischen den beiden Biegegelenken (4, 6) schräg gestellt und nach unten hin aufgeweitet wird, dass die erste Kondensatorfläche (11) entweder auf der Innenseite oder der Außenseite des Biegerings (5) angeordnet ist und dass die zweite Kondensatorfläche (12) feststehend angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wägezelle mit einer lastaufnehmenden runden Wägeplatte, die an ihrem Rand über ein inneres kreisförmiges Biegegelenk in einem oberen Bereich eines konzentrischen Biegerings mit diesem verbunden ist, wobei der Biegering in seinem oberen Bereich über ein äußeres kreisförmiges Biegegelenk auf einem Aufstellring der Wägezelle abgestützt ist, und mit Sensormitteln, die zur Erfassung von Verformungen des Biegerings in seinem unteren Bereich einen elektrischen Kondensator mit einer ersten Kondensatorfläche auf einer Seite des Biegerings und einer der ersten Kondensatorfläche fest gegenüberstehenden ringförmigen zweiten Kondensatorfläche umfassen.
Bei einer derartigen aus der US 4 089 036 bekannten Wägezelle ist die erste Kondensatorfläche auf der unteren Ringstirnfläche des Biegerings angeordnet. Die zweite Kondensatorfläche ist auf einer Ringscheibe aufgebracht, die in ihrem mittleren Bereich an der Wägeplatte aufgehängt ist.
Aus der US 2003/0048592 ist ein Joystick bekannt, dessen Auslenkung mit kapazitiven Sensormitteln erfasst wird. Die Sensormittel umfassen zwei feststehende konzentrische zylindrische Kondensatorplatten, zwischen denen eine mit dem Joystick verbundene weitere zylindrische Kondensatorplatte verschieb- und kippbar gehalten ist.
Bei einer aus der EP 643 287 B1 bekannten Wägezelle ragt der Biegering (5) nach unten in das Innere der Wägezelle hinein und die Sensormittel umfassen zwei an der unteren Ringstirnfläche des Biegerings sowie an der Unterseite der Wägeplatte jeweils über deren Umfang verteilte Dehnungsmessstreifen, die in einer elektrischen Brückenschaltung verschaltet sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine alternative Wägezelle mit kapazitiven Sensormitteln anzugeben.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass bei der Wägezelle der eingangs angegebenen Art der Biegering nach unten in das Innere der Wägezelle hineinragt, so dass er bei Belastung der Wägeplatte im oberen Bereich zwischen den beiden Biegegelenken schräg gestellt und nach unten hin aufgeweitet wird, dass die erste Kondensatorfläche entweder auf der Innenseite oder der Außenseite des Biegerings angeordnet ist und dass die zweite Kondensatorfläche feststehend angeordnet ist. Bei Belastung der Wägeplatte wird also der Biegering im oberen Bereich zwischen den beiden Biegegelenken schräg gestellt, so dass er nach unten hin aufgeweitet wird. Je nachdem, ob die erste Kondensatorfläche auf der Innenseite oder der Außenseite des Biegerings angeordnet ist, wird ihr Abstand zu der gegenüberstehenden ringförmigen zweiten Kondensatorfläche verringert oder vergrößert, so dass sich die Kapazität des Kondensators erhöht oder verringert.
Vorzugsweise umfassen die Sensormittel einen weiteren elektrischen Kondensator mit einer dritten Kondensatorfläche auf der anderen Seite des Biegerings und einer der dritten Kondensatorfläche fest gegenüberstehenden ringförmigen vierten Kondensatorfläche. In dem Maße, wie bei Belastung der Wägeplatte die Kapazität des einen Kondensators vergrößert wird, wird die des anderen Kondensators verringert und umgekehrt. Beide Kondensatoren lassen sich daher in an sich bekannter Weise als frequenzbestimmende Bauelemente in einer elektrischen Brückenschaltung anordnen.
Bei einer konstruktiv besonders einfachen und stabilen Ausführungsform der erfindungemäßen Wägezelle sind die zweite und vierte Kondensatorfläche auf den Parallelflächen einer Ringnut angeordnet, die in einem in dem Inneren der Wägezelle angeordneten Bauteil ausgebildet ist und in die der Biegering mit seinem unteren Bereich eintaucht.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im Folgenden auf die einzige Figur der Zeichnung Bezug genommen, die einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Wägezelle zeigt. Die Wägezelle ist kreisscheibenförmig um eine Symmetrieachse 1 ausgebildet.
Die kreisscheibenförmige Wägezelle weist eine die zu bestimmende und durch einen Kraftpfeil 2 angedeutete Last aufnehmende runde Wägeplatte 3 auf, die an ihrem Umfang über ein inneres kreisförmiges Biegegelenk 4, das an der Oberseite der Wägeplatte 3 liegt, in einem oberen Bereich eines konzentrischen Biegerings 5 mit diesem verbunden ist. Der Biegering 5 stützt sich, ebenfalls in seinem oberen Bereich, über ein äußeres kreisförmiges Biegegelenk 6 auf einem Aufstellring 7 der Wägezelle ab. Das äußere Biegegelenk 6 ist gegenüber dem inneren Biegegelenk 4 etwas nach unten versetzt. Der Aufstellring 7 steht auf einer festen Unterlage 8 auf Die Wägeplatte 3, die Biegegelenke 4 und 6, der Biegering 5 und der Stützring 7 sind einstückig ausgeführt und bilden zusammen eine unten durch eine mit dem Aufstellring 7 verschweißte Membran 18 hermetisch abgeschlossene Dose, die mit einem Schutzgas gefüllt ist.
Der Biegering 5 ragt nach unten in den Innenraum der Dose hinein, wo Sensormittel 9 zur Erfassung von Verformungen des Biegerings 5 in seinem unteren Bereich angeordnet sind. Die Sensormittel 9 umfassen einen elektrischen Kondensator 10 mit einer ersten Kondensatorfläche 11 auf der Innenseite des Biegerings 5 und einer dieser fest gegenüberstehenden ringförmigen zweiten Kondensatorfläche 12. Ein weiterer Kondensator 13 wird von einer dritten Kondensatorfläche 14 auf der Außenseite des Biegerings 5 und einer dieser fest gegenüberstehenden ringförmigen vierten Kondensatorfläche 15 gebildet. Die feststehenden Kondensatorflächen 12 und 15 sind auf den Parallelflächen einer Ringnut 16 angeordnet, die in einem im Inneren der Wägezelle auf einem Träger 19 montierten Bauteil 17 ausgebildet ist und in die der Biegering 5 mit seinen unteren Bereich eintaucht. Das Bauteil 17 besteht aus einem ring- oder scheibenförmigen Isolierkörper, in dem die Ringnut 16 eingebracht ist, wobei die feststehenden Kondensatorflächen 12 und 15 beispielsweise durch Beschichten der parallelen Innenflächen der Ringnut 16 gebildet sind. Die Kondensatorflächen 12 und 15 sind mit hier nicht gezeigten Anschlussleitungen verbunden, die durch eine Durchführung in dem Stützring 7 nach außen geführt sind. Die Wägeplatte 3, Biegegelenke 4 und 6, der Biegering 5 und der Stützring 7 sind, wie bereits erwähnt, einstückig aus Metall, z. B. Stahl, ausgeführt, so dass die Kondensatorflächen 11 und 14 unmittelbar von der Innen- bzw. Außenfläche des Biegerings 5 gebildet werden und ihr elektrischer Anschluss über das Gehäuse der Wägezelle erfolgt. Das Schutzgas in der Dose bildet das Dielektrikum der Kondensatoren 10 und 13.
Bei Belastung der Wägeplatte 3 wird der Biegering 5 im oberen Bereich zwischen den beiden Biegegelenken 4 und 6 nach außen gedreht, so dass er im unteren Bereich aufgeweitet wird. Dadurch wird der Abstand zwischen den Kondensatorflächen 11 und 12 vergrößert und in gleichem Maße der Abstand zwischen den Kondensatorflächen 14 und 15 verringert, so dass sich die Kapazität des Kondensators 10 verringert und die des weiteren Kondensators 13 vergrößert.
Da zwischen Gewichtsmessung und Kraftmessung kein grundsätzlicher Unterschied besteht, ist unter dem verwendeten Begriff der Wägezelle auch eine Kraftmesszelle zu verstehen.

Claims

Wägezelle mit einer lastaufnehmenden runden Wägeplatte (3), die an ihrem Rand über ein inneres kreisförmiges Biegegelenk (4) in einem oberen Bereich eines konzentrischen Biegerings (5) mit diesem verbunden ist, wobei der Biegering (5) in seinem oberen Bereich über ein äußeres kreisförmiges Biegegelenk (6) auf einem Aufstellring (7) der Wägezelle abgestützt ist, und mit Sensormitteln (9), die zur Erfassung von Verformungen des Biegerings (5) in seinem unteren Bereich einen elektrischen Kondensator (10) mit einer ersten Kondensatorfläche (11) auf einer Seite des Biegerings (5) und einer der ersten Kondensatorfläche (11) fest gegenüberstehenden ringförmigen zweiten Kondensatorfläche (12) umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegering (5) nach unten in das Innere der Wägezelle hineinragt, so dass er bei Belastung der Wägeplatte (3) im oberen Bereich zwischen den beiden Biegegelenken (4, 6) schräg gestellt und nach unten hin aufgeweitet wird, dass die erste Kondensatorfläche (11) entweder auf der Innenseite oder der Außenseite des Biegerings (5) angeordnet ist und dass die zweite Kondensatorfläche (12) feststehend angeordnet ist.
Wägezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormittel (9) einen weiteren elektrischen Kondensator (13) mit einer dritten Kondensatorfläche (14) auf der anderen Seite des Biegerings (5) und einer der dritten Kondensatorfläche (14) fest gegenüberstehenden ringförmigen vierten Kondensatorfläche (15) umfassen.
Wägezelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite und vierte Kondensatorfläche (12, 15) auf den Parallelflächen einer Ringnut (16) angeordnet sind, die in einem in dem Inneren der Wägezelle angeordneten Bauteil (17) ausgebildet ist und in die der Biegering (5) mit seinem unteren Bereich eintaucht.