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Die Erfindung betrifft einen Wägeaufnehmer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein solcher Wägeaufnehmer ist aus der
EP 1 195 588 B1 bekannt. Der von dem Lastaufnehmer über ein Koppelelement belastete erste Übersetzungshebel ist als zweiseitiger Hebel ausgebildet, während der zu einer Kraftkompensationseinrichtung führende zweite Übersetzungshebel ein einseitiger Hebel ist. Diese Konstruktion hat zur Folge, dass sich der erste Übersetzungshebel auf einen Teil des Festlandkörpers abstützt, der oberhalb des ersten Übersetzungshebels angeordnet ist, während das Stützgelenk des zweiten Übersetzungshebels auf einem Teil des Festlandkörpers abgestützt ist, welcher sich unterhalb des zweiten Übersetzungshebels befindet. Hierdurch ist ein komplexer Aufbau gegeben. Zwischen den Übersetzungshebeln sind keine Koppelelemente vorhanden, so dass es zu Linearitätsfehlern oder Übersetzungsfehlern kommen kann. Zudem wird das Gelenk zwischen dem Kraftarm des ersten Übersetzungshebels und dem Lastarm des zweiten Übersetzungshebels auf Druck belastet, was nachteilig ist, da die Gelenke mit einer entsprechend hohen Knickfestigkeit ausgestaltet werden müssen.
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Die
DE 199 23 208 C1 offenbart es, die wesentlichen Teile des Wägeaufnehmers aus einem einzigen Block heraus zu arbeiten. Der Wägeaufnehmer weist einen oberen und einen unteren Parallelogrammlenker auf, zwischen denen sich eine aus einem Festlandgrundkörper heraus erstreckende Festlandauskragung befindet. Festlandgrundkörper und Festlandauskragung bilden gemeinsam den Festlandkörper. Es ist ein Hebelwerk mit drei Übersetzungshebeln vorgesehen, welche einer Kraftuntersetzung einer über einen Lastaufnehmer eingebrachten Kraft zu einer Kraftkompensationseinheit hin dienen. Zwei der Hebel sind als Winkelhebel ausgebildet, so dass die Kraft- und Lastarme teils parallel und teils senkrecht zur Gravitationsrichtung ausgerichtet sind. Der Wägeaufnehmer ist symmetrisch zu einer Spiegelebene aufgebaut, die durch die Richtung der Längserstreckung des Wägeaufnehmers und der Gravitationsrichtung aufgespannt wird und mittig zum Wägeaufnehmer verläuft. Der symmetrische Aufbau ist grundsätzlich vorteilhaft, um mechanische Belastungen möglichst gleichmäßig im Wägeaufnehmer und insbesondere in den Übersetzungshebeln zu verteilen. Für die symmetrische Anordnung sind die Übersetzungshebel zum Teil aufgeteilt und verlaufen beidseitig der Festlandauskragung. Hierfür sind zahlreiche Hinterschnitte notwendig, die nachteilig für die Fertigung sind. Die in der
DE 199 23 208 C1 offenbarte Anordnung der Übersetzungshebel hat zudem den Nachteil, dass eines der Koppelelemente, welches unmittelbar zwischen zwei benachbarten Übersetzungshebeln wirkt, auf Druck belastet wird. Des Weiteren ist die vertikale Ausrichtung, d. h. die Ausrichtung in Gravitationsrichtung, von Last oder Kraftarmen nachteilig, weil hierdurch eine hohe Bauform zwingend ist, wenn hohe Untersetzungen erreicht werden sollen.
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Aus der
DE 195 40 782 C1 ist ebenfalls ein aus einem Monolithen zu fertigender Wägeaufnehmer bekannt, der zwei als Winkelhebel ausgebildete Übersetzungshebel aufweist. Der Kraftarm eines der Übersetzungshebel erstreckt sich in Gravitationsrichtung, was zu den schon beschriebenen Nachteilen für die Bauhöhe führt.
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Aus der
DE 10 2006 002 711 B3 ist ein Wägeaufnehmer bekannt, bei dem drei als gerade Hebel ausgebildete Übersetzungshebel vorgesehen sind, die im Wesentlichen zueinander parallele Hebelausrichtungen, nämlich in horizontaler Richtung, aufweisen. Zwei dieser Übersetzungshebel sind als einseitige Hebel ausgebildet. Sämtliche Koppelelemente sind zu den Übersetzungshebeln hin bei Lastaufnahme auf Zug belastet. Die Übersetzungshebel sind mittels sehr lang ausgebildeter und vertikal ausgerichteter Koppelelemente jedoch um das Festland herum angeordnet, d. h. oberhalb, unterhalb und seitlich des Festlandes platziert. Dies führt trotz der horizontalen Ausrichtung der Übersetzungshebel zu einer hohen Bauform. Zudem ist die Struktur recht komplex und weist zahlreiche Hinterschneidungen auf.
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Aus der
EP 1 706 713 B1 ist ein Wägeaufnehmer mit drei als gerade Hebel ausgebildeten und horizontal ausgerichteten Übersetzungshebeln bekannt, die jedoch mittels relativ langer vertikal ausgerichteter Koppelelemente untereinander angeordnet sind und somit für eine hohe Bauform sorgen. Der mittlere Übersetzungshebel ist als einseitiger Hebel ausgebildet. Mindestens eines der die Übersetzungshebel verbindenden Koppelelemente ist auf Druck belastet. Zudem wird eine möglichst weitgehende Freiheit von Hinterschneidungen mit einer Asymmetrie erkauft.
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Aus der
EP 1 550 849 B1 ist ein Wägeaufnehmer bekannt, dessen drei Übersetzungshebel mit Dünnschnitten aus einem einstückig zusammenhängenden Materialblock ausgearbeitet sind. Die Übersetzungshebel sind übereinander angeordnet mit den bereits dargestellten Nachteilen für die Bauhöhe.
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Auch aus der
EP 0 518 202 B1 ist ein Wägeaufnehmer bekannt, dessen System von bis zu drei untereinander angeordneten Übersetzungshebeln mittels Dünnschnitten aus einem Monoblock erzeugt ist. Der dritte Übersetzungshebel ist mittels Verlängerungsstücken zur Kraftkompensationseinrichtung hin verlängert.
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Die
DE 100 54 847 C2 offenbart einen Wägeaufnehmer, der zwischen der Lastaufnahme und der Kraftkompensationseinrichtung zwei als Winkelhebel ausgebildete Übersetzungshebel aufweist. Der zur Kraftkompensationseinrichtung führende zweite Übersetzungshebel ist ein einseitiger Hebel. Der Lastarm des ersten Übersetzungshebels ist verlängert und führt zur Auflage für ein Justiergewicht.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Wägeaufnehmer der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, der einen gegenüber dem Stand der Technik alternativen Aufbau aufweist und insbesondere mit niedriger Bauhöhe und auf einfache Weise gefertigt werden kann.
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Das technische Problem wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Wägeaufnehmers ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Anspruch 1 sieht in den kennzeichnenden Merkmalen vor, das Hebelwerk so auszubilden, dass zwei zueinander benachbarte Übersetzungshebel als zweiseitige Hebel ausgebildet sind.
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Zwei aufeinanderfolgende, d.h. benachbarte Übersetzungshebel, die zweiseitig ausgebildet sind, können beide gegenüber dem Festlandkörper dieselbe Ausrichtung aufweisen und mit ihrem jeweiligen Stützgelenk auf derselben Seite, beispielsweise oberhalb, des Festlandes abgestützt sein. Zudem kann ein System mit zweiseitigen Hebeln so ausgestaltet werden, dass alle Festkörpergelenke, die am äußeren Ende von Lastarmen oder Kraftarmen angreifen, bei Lastbeaufschlagung auf Zug belastet sind.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Wägeaufnehmers können die Übersetzungshebel als gerade Hebel, vorzugsweise mit zueinander paralleler Ausrichtung, ausgebildet sein. Die Ausbildung eines Übersetzungshebels als gerader Hebel bedeutet nicht zwingend, dass seine Hebelarme selbst einen geraden Verlauf aufweisen. Bei einem idealen geraden Hebel gilt vielmehr, dass der in der Regel durch den Drehpunkt eines Gelenks gegebene Angriffspunkt der Last auf den Lastarm (Last-Angriffspunkt), der Drehpunkt des Stützgelenks und der in der Regel ebenfalls durch den Drehpunkt eines Gelenks gegebene Angriffspunkt des Kraftarms auf ein folgendes Element (Kraftarm-Angriffspunkt) auf einer gemeinsamen Geraden liegen. Geringe Abweichungen von dieser Anordnung sind unschädlich. Eine unschädliche geringe Abweichung ist noch gegeben, sofern die Richtung einer durch Last-Angriffspunkt und Stützgelenk-Drehpunkt verlaufenden Gerade von der Richtung einer durch Stützgelenk-Drehpunkt und Kraftarm-Angriffspunkt verlaufenden Geraden desselben Übersetzungshebels um nicht mehr als 15° abweicht. Es ist also auch denkbar, dass die Drehpunkte des Stützgelenks des Hebels und die Angriffspunkte der Last und der abgehenden Kraft sich nicht exakt auf einer Geraden befinden und somit ein leichter Winkel im Übersetzungshebel gegeben ist. Die vorzugsweise parallele Ausrichtung zweier Übersetzungshebel bedeutet, dass die durch Stützgelenk-Drehpunkt und Angriffspunkte laufenden Geraden des einen Übersetzungshebels zu denen des anderen Übersetzungshebels parallel zueinander sind. Auch hier sind Abweichungen von der Parallelität bis zu 15° unschädlich.
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Ein Aufbau mit mindestens zwei hintereinander angeordneten, parallel zueinander ausgerichteten und als gerade Hebel wirkenden Übersetzungshebeln ermöglicht eine sehr flache Bauweise für den Wägeaufnehmer bei gleichzeitiger Möglichkeit einer hohen Untersetzung im gesamten Hebelwerk.
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Eine geringe Bauhöhe kann insbesondere dann erreicht werden, wenn die Stützgelenk-Drehpunkte von mindestens zweien der Übersetzungshebel in einer gemeinsamen, vorzugsweise bei Einsatz des Wägeaufnehmers horizontalen, Ebene angeordnet sind. Zudem kann mit der erfindungsgemäßen Anordnung der Übersetzungshebel eine völlig oder zumindest weitgehend hinterschneidungsfreie Fertigung erreicht werden. Zur Fertigung können – zumindest soweit gröbere Strukturen betroffen sind – spanabhebende Werkzeuge, z.B. ein Fräser, eingesetzt werden. Alternativ oder auch zusätzlich können weitere Fertigungsverfahren, wie z.B. Drahterosion oder Laserschneiden, welche insbesondere für feinere Strukturen vorteilhaft sind, eingesetzt werden. Es ist auch möglich die Fertigungsmethoden zu kombinieren.
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Der erfindungsgemäße Wägeaufnehmer kann auch so ausgebildet sein, das die Übersetzungshebel senkrecht zur Richtung der wirkenden Last ausgerichtet sind.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform mit mindestens einem dritten Übersetzungshebel können aufgrund der sich multiplizierenden Übersetzungen hohe Vorlasten kompensiert werden. Der dritte Übersetzungshebel ist vorzugsweise ebenfalls zweiseitig ausgebildet. Es kann auch vorteilhaft sein, den dritten Übersetzungshebel als geraden Hebel auszubilden. Insbesondere bei einer Bauform, in der die mindestens drei Übersetzungshebel in Längsrichtung des Wägeaufnehmers gesehen hintereinander angeordnet sind, kann eine flache Bauweise erreicht werden.
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Die Längsrichtung des Wägeaufnehmers verläuft senkrecht zur Richtung einer auf die Lastaufnahme wirkenden Last.
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Der erfindungsgemäße Wägeaufnehmer kann auch so ausgebildet sein, dass an einem Lastarm mindestens eines der Übersetzungshebel ein bei Lastaufnahme kraftübertragendes Lastgelenk mit einem Lastgelenk-Drehpunkt angeordnet ist und der Lastgelenk-Drehpunkt mit dem Stützgelenk-Drehpunkt des zugehörigen Übersetzungshebels in einer gemeinsamen Stütz-Ebene liegt, wobei die Stütz-Ebene im Wesentlichen parallel zur Lenkerebene eines Parallelogrammlenkers der nicht belasteten Parallelogrammführung ist.
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Der Drehpunkt des Lastgelenks definiert den Angriffspunkt der Last am Lastarm. Die Lenker der Parallelogrammführung sind vorzugsweise über Festkörpergelenke parallel zueinander zum einen am Festlandkörper, zum andern am Lastaufnehmer fixiert. In dieser Ausgestaltung sind die Lenkerebenen durch die Richtung der Längserstreckung der Lenker-Festkörpergelenke und die Richtung der Längserstreckung des Wägeaufnehmers aufgespannt. Die Lenkerebenen erstrecken sich ohne Lastbeaufschlagung im regelmäßigen Einsatz des Wägeaufnehmers senkrecht zur Gravitationsrichtung. Werden der Lastgelenk-Drehpunkt und der Stützgelenk-Drehpunkt in einer zur Gravitationsrichtung senkrechten Ebene angeordnet, wird ein durch eine Nichtlinearität möglicher Untersetzungsfehler verhindert.
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Der erfindungsgemäße Wägeaufnehmer kann auch so ausgebildet sein, dass mindestens ein Koppelelement zwischen dem Lastaufnehmer und dem ersten Übersetzungshebel und/oder zwischen zueinander benachbarten Übersetzungshebeln angeordnet ist, wobei bei jedem Koppelelement jede Verbindung zum Lastaufnehmer oder zum Übersetzungshebel über ein Koppelelement-Gelenk gegeben ist. Vorzugsweise ist zwischen der Lastaufnahme und dem ersten Übersetzungshebel sowie zwischen allen zueinander benachbarten Übersetzungshebeln mindestens ein Koppelelement angeordnet. Das an einem Lastarm angreifende Koppelelement-Gelenk ist dann das Lastgelenk. Das Koppelelement-Gelenk, welches unmittelbar oder mittelbar am Lastaufnehmer angreift, wird im Folgenden auch als Lastaufnehmer-Koppelgelenk und das unmittelbar an einem Kraftarm angreifende Koppelelement-Gelenk auch als Kraftarm-Koppelgelenk bezeichnet. Das Kraftarm-Koppelgelenk bildet jeweils den Angriffspunkt der Kraft am Kraftarm.
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Wird zwischen zwei benachbarten Übersetzungshebeln auf ein mit zwei Koppelelement-Gelenken versehenes Koppelelement verzichtet, hat dies zur Folge, dass die Drehpunkte dieser Übersetzungshebel nicht voneinander entkoppelt sind. Dies führt zu Messfehlern, die jedoch je nach Bauweise, z.B. bei dynamischen Wägeprozessen, tolerierbar sind. Ohne Koppelelement können benachbarte Übersetzungshebel über ein einziges Gelenk miteinander verbunden sein.
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Es ist auch möglich, dass sämtliche Koppelemente parallel zueinander ausgerichtet sind. Gleichzeitig ist es möglich die Koppelelemente parallel, zur Richtung einer wirkenden Kraft, die im Bereich der Lastaufnahme wirkt, anzuordnen.
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Der erfindungsgemäße Wägeaufnehmer kann sich auch kennzeichnen durch mindestens ein Paar parallel zueinander ausgerichteter, nebeneinander angeordneter und mit demselben Arm, Lastarm oder Kraftarm, eines der Übersetzungshebel verbundener Koppelelemente, wobei der Arm in den zwischen den beiden Koppelelementen des Paares gegebenen Koppelelement-Zwischenraum hineinragt.
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Damit verlaufen die Koppelelemente des Koppelelement-Paares beidseitig des Arms, vorzugsweise des Lastarms, des entsprechenden Übersetzungshebels. Jedes Koppelelement des Paares ist mit einem Koppelelement-Gelenk, im Falle des Lastarms also einem Lastgelenk, mit dem Arm des Übersetzungshebels verbunden. Diese Bauweise erlaubt es, das betroffene Koppelelement-Gelenk auf gleicher Höhe, d.h. in einer gemeinsamen, zur Lenkerebene der nicht ausgelenkten Parallelogrammführung parallelen Ebene, mit dem Stützgelenk des betroffenen Übersetzungshebels anzuordnen. Damit können Übersetzungsfehler oder Linearitätsfehler vermieden werden. Zudem ist auf diese Weise eine sehr raumsparende Bauweise möglich.
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Es ist möglich, das Koppelelement-Paar so auszubilden, dass sich die beiden Koppelelemente z.B. oberhalb des umfassten Übersetzungshebelarms vereinigen und mit einem gemeinsamen Koppelelement-Gelenk an einem weiteren Bestandteil des Wägeaufnehmers angelenkt ist, z.B. an einem Arm eines vorgeschalteten Übersetzungshebels. Das gemeinsame Koppelelement-Gelenk ist mithin ein Kraftarm-Koppelgelenk, wenn die Verbindung zu einem Kraftarm des vorgeschalteten Übersetzungshebels gebildet ist. Die beiden Koppelelemente können aber auch getrennt bleiben und mit getrennten Koppelelement-Gelenken am weiteren Bestandteil des Wägeaufnehmers angelenkt sein. Handelt es sich bei dem weiteren Bestandteil um den Arm eines vorgeschalteten Übersetzungshebels, kann dieser Arm auch gabelförmig in zwei Teilarme aufgespalten sein, wobei jeder Teilarm über ein Koppelelement-Gelenk am zugehörigen Koppelelement des Koppelelement-Paares angelenkt ist.
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Der erfindungsgemäße Wägeaufnehmer kann so ausgebildet sein, dass mindestens eines der Koppelelement-Gelenke ein Festkörpergelenk ist. Hierdurch wird die monolithische Fertigung des Wägeaufnehmers oder zumindest eines wesentlichen Teils hiervon möglich.
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Es kann vorteilhaft sein, den erfindungsgemäßen Wägeaufnehmer so auszubilden, dass bei Lastaufnahme in einer bevorzugten Lastrichtung jedes Koppelelement auf Zug belastet wird. Dies ist insbesondere günstig bei der Ausfertigung der Koppelelement-Gelenke als Festkörpergelenke, welche bei Zugbelastung höhere Kräfte verarbeiten können, als bei Druckbelastung. Zwar ist die Zug oder Druckbelastung, physikalisch betrachtet auf die Querschnittsfläche des Gelenks gleich, jedoch liegt ein Unterschied darin, dass bei Druckbelastung die Koppelstange der Gefahr der Ausknickung ausgesetzt ist.
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Gleichwohl ist es möglich, die Lastaufnahme auch aus einer der bevorzugten Lastrichtung entgegengesetzten Richtung zu belasten. In diesem Fall wären alle Koppelelemente einer Druckbelastung ausgesetzt. Vorteilhaft ist, wenn die Art der Belastung für alle Koppelelemente gleich ist.
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Der erfindungsgemäße Wägeaufnehmer kann auch so ausgebildet sein, dass bei Lastaufnahme jedes Koppelelement die Kraft parallel zur Lastrichtung überträgt. Bei üblichem Einsatz des Wägeaufnehmers entspricht die Lastrichtung der Gravitationsrichtung. Jedenfalls kann vorgesehen sein, alle Koppelelemente parallel zueinander auszurichten.
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Es kann vorteilhaft sein, den erfindungsgemäßen Wägeaufnehmer so auszubilden, dass zumindest Lastaufnehmer, Festlandkörper, die Parallelogrammführung und Übersetzungshebel, mit Ausnahme einer optionalen Verlängerung des zu einer Kraftkompensationseinrichtung reichenden Kraftarmes, einstückig miteinander sind. Damit kann eine monolithische Bauweise erreicht werden.
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Es kann vorteilhaft sein, den erfindungsgemäßen Wägeaufnehmer so auszubilden, dass Lastaufnehmer, Festlandkörper, die Parallelogrammführung und Übersetzungshebel symmetrisch zu einer Mittelebene sind, welche bei Einsatz des Wägeaufnehmers durch die Längsrichtung des Wägeaufnehmers und einer Tangente der Schwenkbewegung der Parallelogrammführung aufgespannt ist.
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Der erfindungsgemäße Wägeaufnehmer kann auch so ausgebildet sein, dass am Kraftarm des vom Lastaufnehmer entferntesten Übersetzungshebels eine Hebelverlängerung angeordnet ist. Die Hebelverlängerung kann z.B. stoffschlüssig oder formschlüssig, z.B. durch Schrauben, fixiert sein.
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Schließlich kann der erfindungsgemäße Wägeaufnehmer so ausgebildet werden, dass mindestens einer der Parallelogrammlenker der Parallelogrammführung und/oder mindestens eines der Lenkergelenke und/oder der Festlandkörper eine einen Werkzeug-Zugang zu mindestens einen Teilbereich des Hebelwerks erlaubende Öffnung aufweist. Sofern die Fertigung des Wägeaufnehmers, insbesondere im Bereich des Hebelwerks, noch einzelne Hinterschneidungen erfordert, können diese mit durch die Öffnung hindurch geführten Werkzeugen bewerkstelligt werden. Hinterschneidungen können sich beispielsweise bei der oben beschriebenen Gabelung eines Hebelarms oder Bildung eines Koppelelement-Paares ergeben.
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Im Folgenden wird eine bevorzugte beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wägeaufnehmers schematisch anhand von zwei Figuren dargestellt.
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Es zeigt
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1: die Ausführungsform des Wägeaufnehmers in einer Seitenansicht,
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2: den Wägeaufnehmer gemäß 1 in einer perspektivischen Schrägaufsicht,
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2A: eine Detailansicht des Wägeaufnehmers nach 1 im Bereich eines Koppelelement-Paares,
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3: das Hebelwerk einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
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4: das Hebelwerk einer dritten Ausführungsform der Erfindung und
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5: das Hebelwerk einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
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Der Wägeaufnehmer in der Ausführungsform gemäß den 1 und 2 ist symmetrisch aufgebaut zu einer durch die X-Achse und Z-Achse aufgespannten Spiegelebene, welche mittig in Längsrichtung des Wägeaufnehmers verläuft. Die in den Figuren gestrichelt dargestellten Flächen stellen Schnittkanten dar, um einen Einblick in das Innere zu ermöglichen.
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Der Wägeaufnehmer weist einen Festlandkörper 1 mit einem als Festlandgrundkörper 61 bezeichneten Fixteil auf, welches im Einsatz an einer hier nicht dargestellten Grundeinheit einer Wägeeinrichtung fixiert ist. Über einen oberen Parallelogrammlenker 2 und einen unteren Parallelogrammlenker 3 ist der Festlandgrundkörper 61 mit einer Lastaufnahme 4 verbunden. Die Parallelogrammlenker 2 und 3 sind über erste Lenkergelenke 5 mit dem Festlandgrundkörper 61 und über zweite Lenkergelenke 6 mit der Lastaufnahme 4 verbunden. Die vorzugsweise als Festkörpergelenke ausgebildeten Lenkergelenke 5 und 6 erlauben eine Auslenkung der Lastaufnahme 4 gegenüber dem Festlandgrundkörper 1. An der Lastaufnahme 4 sind auskragende Halteelemente 7 vorgesehen, die zur Fixierung, z. B. durch Anschrauben, weiterer hier nicht dargestellter Elemente, z. B. eines Wägetellers, dienen können. Die auskragenden Halteelemente 7 sind nicht zwingend, da ein Wägeteller oder ein sonstiges Element auch unmittelbar an einer zugänglichen Seite des Lastaufnehmers angeschraubt werden kann.
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Zwischen der Lastaufnahme 4 und dem Festlandgrundkörper 61 ist ein Hebelwerk angeordnet, bestehend aus drei Übersetzungshebeln 8, 9 und 10 wobei die Übersetzungshebel 8, 9 und 10 als gerade Hebel ausgebildet sind. Die Übersetzungshebel 8, 9 und 10 sind im Wesentlichen parallel zueinander und senkrecht zur Richtung einer wirkenden Last L ausgerichtet. Das Hebelwerk umfasst somit einen ersten Übersetzungshebel 8, einen zweiten Übersetzungshebel 9 und einen dritten Übersetzungshebel 10, wobei der dritte Übersetzungshebel 10 durch eine Durchbrechung 11 hindurch in einen offenen Innenraum 12 des Festlandgrundkörpers 61 hineinragt. Alternativ kann der dritte Übersetzungshebel 10 durch einen Durchbruch vollständig durch den Festlandgrundkörper 61 hindurch führen. Der dritte Übersetzungshebel 10 kann zum Anbringen einer kraftkompensierenden Komponente, z.B. eines Magneten, oder eines kraftaufnehmenden Elements, z.B. einer Saite, aufweisen. Im Falle der kraftaufnehmenden Saite zieht der dritte Übersetzungshebel 10 an der Saite, was wiederum die Eigenfrequenz erhöht und somit über einen Frequenzerreger über eine gewisse Zeiteinheit Rückschlüsse mittels Berechnungsverfahren auf das aufgelegte Gewicht ergibt.
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Der dritte Übersetzungshebel 10 ist gemäß der 1 und 2 symmetrisch am Festlandkörper 1 geführt und überdies mit dem Festlandkörper 1 monolithisch. Alternativ kann der dritte Übersetzungshebel 10 asymmetrisch oder gar seitlich am Festlandkörper vorbeigeführt werden. Der dritte Übersetzungshebel 10 kann auch angeschraubt werden.
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Bei Bauweise mit weniger oder mehr als drei Übersetzungshebeln gilt das zum dritten Übersetzungshebel 10 Gesagte in entsprechender Weise für den dann im Hebelwerk zur Kraftkompensationseinrichtung hin letzten Übersetzungshebel.
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Im Folgenden wird der weitere Aufbau anhand einer beispielhaften Funktionsweise des Wägeaufnehmers dargestellt. Bei einer Belastung der Lastaufnahme 4 mit einer Last L wird die Lastaufnahme 4 relativ zum Festland 1 mit einer Kraft beaufschlagt. Durch die einwirkende Kraft ergibt sich aufgrund des Hebelwerks eine minimale Auslenkung, die aber mittels der Kraftkompensation, z.B. mittels Spule und Magneten, sofort wieder ausgeglichen wird, wodurch das System und damit die Lastaufnahme wieder die gleiche Position erhält.
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Die Kraft der einwirkenden Last L wird über ein Koppelelement 13 auf einen Lastarm 14 des ersten Übersetzungshebels 8 übertragen. Das Koppelelement 13 ist über ein Lastaufnahme-Koppelgelenk 15 (nur in 1 sichtbar) an der Lastaufnahme 4 angelenkt. Zwischen dem Koppelelement 13 und dem Lastarm 14 ist ein Lastgelenk 16 vorgesehen. Der erste Übersetzungshebel 8 ist über ein erstes Stützgelenk 17 auf einer sich in Richtung auf die Lastaufnahme 4 vom Festlandgrundkörper 61 erstreckenden Festlandauskragung 18 abgestützt. Der Drehpunkt des ersten Stützgelenks 17 und der Drehpunkt des ersten Lastgelenks 16 liegen in einer gemeinsamen horizontalen Ebene. Ein Kraftarm 19 des ersten Übersetzungshebels 8 ist gabelartig in zwei voneinander getrennte Teilkraftarme 19a und 19b (nur in der Detailansicht 2A sichtbar) aufgespalten, von denen jeder über ein Kraftarm-Koppelgelenk 20a bzw. 20b (ebenfalls nur in 2A sichtbar) mit jeweils einem weiteren Koppelelement 21a und 21b (nur in 2A sichtbar) verbunden ist, welches wiederum jeweils über ein Lastgelenk 22 (hier ist in den Figuren nur eines sichtbar) mit einem Lastarm 23 des zweiten Übersetzungshebels 9 verbunden ist. Mit den Koppelelementen 21a und 21b ist somit ein Koppelelement-Paar gegeben, welches beidseitig des Lastarms 23 verläuft.
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Der zweite Übersetzungshebel 9 stützt sich über ein zweites Stützgelenk 24 auf die Festlandauskragung 18 und ist über ein weiteres Kraftarm-Koppelgelenk 25 mit einem weiteren Koppelelement 26 verbunden. Das Koppelelement 26 ist schließlich über ein Lastgelenk 27 mit einem Lastarm 28 des dritten Übersetzungshebels 10 verbunden, der sich über ein drittes Stützgelenk 29 wiederum auf der Festlandauskragung 18 abstützt. Der in den Innenraum 12 des Festlandgrundkörpers 61 hineinragende Kraftarm 30 reicht bis zu einer hier nicht dargestellten Kraftkompensationseinrichtung, die mit dem Kraftarm 30 in bekannter Weise zusammenwirkt.
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Sämtliche Koppelelemente 13, 21, 26 sind parallel zueinander und parallel zu einer auf die Lastaufnahme 4 wirkenden Kraft L.
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Der obere Parallelogrammlenker 2 weist eine Werkzeug-Zugangsöffnung 49 auf, die dazu dienen kann, die Koppelelemente 21a und 21b fertigzustellen, da diese mittels einer Hinterschneidung bis zum Gelenk 22 vom Lastarm 23 abgetrennt werden müssen. Eine weitere Werkzeug-Zugangsöffnung (nicht zeichnerisch dargestellt) kann im Bereich des Durchbruchs 11 senkrecht von oben vorhanden sein, z.B. um eine hier nicht dargestellte Hebelverlängerung am Kraftarm 30 des dritten Übersetzungshebels 10 anzubringen.
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Die 3 bis 5 zeigen alternative Ausführungsformen des Hebelwerks, wobei zur Vereinfachung der Darstellung das umgebende Festland 1 und Festlandauskragungen 18 (siehe 1 und 2) lediglich schematisch mit Abstützungspunkten (SG1–SG3) dargestellt sind.
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In der Ausführung nach 3 ist eine Auskragung 31 des nicht dargestellten Lastaufnehmers über ein Lastaufnehmer-Koppelgelenk 32 mit einem Koppelelement 33 verbunden, welches wiederum über ein Lastgelenk 34 mit dem Lastarm 35 eines ersten Übersetzungshebels 36 verbunden ist. Der erste Übersetzungshebel 36 ist über ein erstes Stützgelenk 37 auf der Festlandauskragung abgestützt. Ein Kraftarm 38 des ersten Übersetzungshebels 36 ist in der Figur nicht sichtbar an seinem vorderen Ende in zwei Teilkraftarmstücke gabelartig aufgespalten, ähnlich der Aufspaltung des Kraftarms 19 in 1, und nimmt einen Teil eines Lastarms 39 eines zweiten Übersetzungshebels 40 zwischen den Teilkraftarmen auf. Der Kraftarm 38 des ersten Übersetzungshebels 36 und der Lastarm 39 des zweiten Übersetzungshebels 40 sind über ein Paar von Kraftarm-Koppelgelenken 41, von denen in der Perspektive hier nur das vordere sichtbar ist, miteinander verbunden.
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Der zweite Übersetzungshebel 40 ist über das zweite Stützgelenk 42 auf der Festlandauskragung abgestützt.
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Der zweite Übersetzungshebel 40, der ebenfalls als gerader zweiseitiger Hebel ausgebildet ist und im Wesentlichen parallel zu den anderen Übersetzungshebeln 36, 47 ausgerichtet ist, wird über ein weiteres Kraftarm-Koppelgelenk 43, ein weiteres Koppelelement 44, das sowohl zum Koppelement 33 parallel als auch zu der in Richtung der wirkenden Kraft L parallel ausgerichtet ist, und ein Lastgelenk 45 mit dem Lastarm 46 des dritten Übersetzungshebels 47 verbunden, der sich über das dritte Stützgelenk 48 auf der Festlandauskragung 18 abstützt. Das Hebelwerk gemäß 3 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 1, 2 und 2A durch die Art und Weise der Kopplung zwischen dem ersten Übersetzungshebel 36, der senkrecht zur Richtung der wirkenden Last L ausgerichtet ist und dem zweiten senkrecht zur wirkenden Richtung der Last L ausgerichteten Übersetzungshebel 40. Auf ein Koppelelement wurde an dieser Stelle verzichtet, so dass lediglich ein Gelenk, nämlich das Kraftarm-Koppelgelenk 41 zwischen dem ersten Übersetzungshebel 36 und dem zweiten Übersetzungshebel 40 vorgesehen ist. Der Drehpunkt des Stützgelenks 42 sowie der Drehpunkt im Kraftarm-Koppelgelenk 41 sind auf diese Weise nicht entkoppelt. Dadurch kann es zu einem Messfehler kommen, der aber für bestimmte Anwendungen, insbesondere für dynamische Wägungen vernachlässigbar sein kann.
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An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass eine Festlandauskragung in der dargestellten Art nicht zwingend vorhanden sein muss. Alternativ ist es möglich, dass der Festlandkörper vollständig unterhalb des Hebelwerks angeordnet ist und ggf. eine Kraftkompensationseinrichtung mittels zusätzlicher Elemente am Festlandkörper befestigt wird.
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4 beschreibt eine weitere Ausführungsform, wobei Elemente, die in der Ausführungsform gemäß 3 in entsprechender Weise genutzt werden, mit gleichen Bezugszahlen versehen sind. Wegen der Beschreibung wird insoweit auf die Ausführungen zu 3 verwiesen. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß 3 ist der zweite Übersetzungshebel 50, der auch parallel zu den Übersetzungshebeln 36, 46 und senkrecht zur wirkenden Last L ausgerichtet ist, über ein Koppelelement 51, das wiederum parallel zu den anderen Koppelelement 33, 44 und parallel zur Richtung der wirkenden Last L ausgerichtet ist, mit dem Kraftarm 38 des ersten Übersetzungshebels verbunden. Das Koppelelement 51 weist ein Kraftarm-Koppelgelenk 52 zur Verbindung mit dem Kraftarm 38 des ersten Übersetzungshebels 36 sowie ein Lastgelenk 53 zur Verbindung mit dem Lastarm 54 des zweiten Übersetzungshebels auf. Der zweite Übersetzungshebel 50 ist über das zweite Stützgelenk 55 auf auskragendem Festland abgestützt, wobei anders als in den anderen Ausführungsformen sich ein Teil des auskragenden Festlandes oberhalb des zweiten Übersetzungshebels 55 befinden muss. Hierdurch wird zwar eine Entkopplung der Drehpunkte am zweiten Übersetzungshebel erreicht, jedoch wird durch die umgekehrte Ausrichtung des zweiten Stützgelenks 55 die Anordnung des Hebelwerks im auskragenden Festland wesentlich komplexer. Im Vergleich zur Ausführungsform nach 1 ist zudem eine höhere Bauhöhe im Hebelwerk erforderlich.
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5 zeigt schließlich eine weitere Ausführungsform, die weitgehend mit der Ausführungsform nach 4 übereinstimmt. Wegen der übereinstimmenden Elemente wird auf die Beschreibung zu den 3 und 4 verweisen. Der Unterschied zwischen der Ausführungsform der 5 und der Ausführungsform gemäß 4 liegt alleine darin, dass der zweite Übersetzungshebel 50, der auch an dieser Stelle als gerader Hebel parallel zu den anderen Übersetzungshebel 36, 46 und senkrecht zur wirkenden Last L ausgebildet ist, auf seiner unteren Seite mittels des Stützgelenks 60 abgestützt ist. Hierdurch gestaltet sich im Vergleich zu 4 die Führung des Hebelwerks im auskragenden Festland weniger komplex. Nachteilig ist allerdings, dass die Drehpunkte des Lastgelenks 53 und des zweiten Stützgelenks 60 nicht in einer gemeinsamen, senkrecht zur Gravitationsrichtung ausgerichteten Ebene angeordnet sind. Hierdurch kann es zu Messfehlern kommen. Zudem ist die Bauhöhe des Hebelwerks höher.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Festlandkörper
- 2
- oberer Parallelogrammlenker
- 3
- unterer Parallelgrammlenker
- 4
- Lastaufnahme
- 5
- erste Lenkergelenke
- 6
- zweite Lenkergelenke
- 7
- Halteelement
- 8
- erster Übersetzungshebel
- 9
- zweiter Übersetzungshebel
- 10
- dritter Übersetzungshebel
- 11
- Durchbrechung
- 12
- Innenraum des Festlandes
- 13
- Koppelelement
- 14
- Lastarm
- 15
- Lastaufnahme-Koppelgelenk
- 16
- Lastgelenk
- 17
- erstes Stützgelenk
- 18
- Festlandauskragung
- 19
- Kraftarm
- 19a
- Teilkraftarm
- 19b
- Teilkraftarm
- 20a
- Kraftarm-Koppelgelenk
- 20b
- Kraftarm-Koppelgelenk
- 21a
- zweites Koppelelement
- 21b
- drittes Koppelelement
- 22
- Lastgelenk
- 23
- Lastarm
- 24
- zweites Stützgelenk
- 25
- Kraftarm-Koppelgelenk
- 26
- Koppelelement
- 27
- Lastgelenk
- 28
- Lastarm
- 29
- drittes Stützgelenk
- 30
- Kraftarm
- 31
- Auskragung Lastaufnehmer
- 32
- Lastaufnahme-Koppelgelenk
- 33
- Koppelelement
- 34
- Lastgelenk
- 35
- Lastarm
- 36
- Erster Übersetzungshebel
- 37
- Erstes Stützgelenk
- 38
- Kraftarm
- 39
- Lastarm
- 40
- Zweiter Übersetzungshebel
- 41
- Kraftarm-Koppelgelenk
- 42
- Zweites Stützgelenk
- 43
- Kraftarm-Koppelgelenk
- 44
- Koppelement
- 45
- Lastgelenk
- 46
- Lastarm
- 47
- Dritter Übersetzungshebel
- 48
- Drittes Stützgelenk
- 49
- Werkzeug-Zugangsöffnung
- 50
- Zweiter Übersetzungshebel
- 51
- Koppelelement
- 52
- Kraftarm-Koppelgelenk
- 53
- Lastgelenk
- 54
- Lastarm
- 55
- Zweites Stützgelenk
- 60
- Zweites Stützgelenk
- 61
- Festlandgrundkörper
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1195588 B1 [0002]
- DE 19923208 C1 [0003, 0003]
- DE 19540782 C1 [0004]
- DE 102006002711 B3 [0005]
- EP 1706713 B1 [0006]
- EP 1550849 B1 [0007]
- EP 0518202 B1 [0008]
- DE 10054847 C2 [0009]
