DE102017110511B4

DE102017110511B4 - Wägezelle und Förderbandwaage

Info

Publication number: DE102017110511B4
Application number: DE102017110511.5A
Authority: DE
Inventors: Benno Gatzemeier; Eckhard Müller
Original assignee: Bizerba SE and Co KG
Current assignee: Bizerba SE and Co KG
Priority date: 2017-05-02
Filing date: 2017-05-15
Publication date: 2019-04-18
Anticipated expiration: 2037-05-16
Also published as: DE102017110511A1

Abstract

Wägezelle (11) für eine Förderbandwaage (45) mit einem aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigten Federkörper (13), der einen Kraftaufnahmeabschnitt (15), einen Krafteinleitungsabschnitt (17) und einen zwischen dem Kraftaufnahmeabschnitt (15) und dem Krafteinleitungsabschnitt (17) angeordneten Gelenkabschnitt (23) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Federkörper (13) geteilt ist und einen ersten Federkörperteil (29) und einen zweiten Federkörperteil (31) aufweist, wobei zwischen den beiden Federkörperteilen (29, 31) eine Isolationsschicht (33) vorgesehen ist, durch die die beiden Federkörperteile (29, 31) elektrisch voneinander isoliert sind, wobei die Isolationsschicht (33) aus einem elektrisch isolierenden Klebstoff gebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wägezelle, insbesondere eine DMS-Wägezelle oder eine EMK-Wägezelle, insbesondere für eine Förderbandwaage, mit einem aus einem elektrisch leitfähigen Material wie beispielsweise Aluminium oder Stahl gefertigten Federkörper, der einen Kraftaufnahmeabschnitt, einen Krafteinleitungsabschnitt und einen zwischen dem Kraftaufnahmeabschnitt und dem Krafteinleitungsabschnitt angeordneten Gelenkabschnitt aufweist.
Eine derartige Wägezelle ist beispielsweise aus dem Dokument DE 33 36 250 A1 bekannt. Bei der in diesem Dokument offenbarten Wägezelle sind ein elastisches Hauptelement und ein elastisches Hilfselement zueinander parallel angeordnet und mit jeweils einem Ende unter Zwischenfügung eines Blockes mittels Bolzen auf einem Grundrahmen so befestigt, dass die beiden Elemente als Freiarme in den Raum stehen. Das Hilfselement ist von den übrigen Bauteilen durch Isolationsmaterial elektrisch isoliert.
Bei Förderbandwaagen, insbesondere bei Kontrollwaagen bzw. Checkweighern und Preizauszeichnern, befinden sich das Wägeband und der Motor, der das Wägeband antreibt, auf dem Krafteinleitungsabschnitt des Wägebands. Um den Motor für das Wägeband mit Strom zu versorgen, ist es erforderlich, ein Kabel an den Motor heranzuführen. Das Motorkabel kann dabei beispielsweise außen, seitlich an dem Federkörper angebracht werden oder es kann durch eine in den Federkörper integrierte Leitungsdurchführung geführt werden, wie es aus der DE 10 2011 115 496 A1 bekannt ist. Da das Kabel einerseits an dem Gestell der Förderbandwaage und wegen des Motors andererseits aber auch an dem Krafteinleitungsabschnitt der Wägezelle angebracht ist, entsteht jedoch ein Kraftnebenschluss. Um einen Kraftnebenschluss möglichst gering zu halten, ist es grundsätzlich bekannt, das Kabel möglichst dünn auszuführen und/oder leicht durchhängen zu lassen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wägezelle der eingangs genannten Art anzugeben, mit der ein Kraftnebenschluss möglichst vermieden werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Wägezelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, und insbesondere dadurch, dass der Federkörper, insbesondere entlang einer Teilungsebene, insbesondere horizontal, geteilt ist und einen ersten, insbesondere oberen, Federkörperteil und einen zweiten, insbesondere unteren, Federkörperteil aufweist, wobei zwischen den beiden Federkörperteilen eine Isolationsschicht vorgesehen ist, durch die die beiden Federkörperteile elektrisch voneinander isoliert, und insbesondere aneinander befestigt, sind. Bevorzugt ist der Federkörper zumindest im Wesentlichen horizontal geteilt.
Hierdurch wird ermöglicht, dass der Federkörper der Wägezelle Teil des Stromkreises ist, durch den der Motor für das Wägeband der Förderbandwaage mit Strom versorgt wird. Der eine Federkörperteil kann dann als Hinleiter geschaltet sein, und der andere Federkörperteil kann als Rückleiter geschaltet sein. Der Federkörper selbst kann also als Stromleiter, insbesondere als zumindest zwei Stromleiter, dienen. Ein Kabel zur Stromversorgung des Motors, welches sich - wie im Stand der Technik - von kraftaufnahmeabschnittsseitig nach krafteinleitungsabschnittsseitig der Wägezelle erstreckt, ist nicht mehr erforderlich, so dass ein ansonsten hierdurch hervorgerufener Kraftnebenschluss vollständig vermieden werden kann. Insbesondere kann bei einem Gleichstromkreis, insbesondere für einen Gleichstrommotor zum Antrieb des Wägebands, der Hinleiter mit einem Pluspol der Stromversorgung und der Rückleiter mit einem Minuspol der Stromversorgung verbunden sein oder werden. Bei einem Wechselstromkreis, insbesondere für einen Wechselstrommotor zum Antrieb des Wägebands, kann der Hinleiter als Außenleiter und der Rückleiter als Neutralleiter ausgebildet sein.
Eine, insbesondere vertikale, Teilung des Federkörpers in zumindest zwei bzw. zwei oder mehrere laterale Federkörperteile ist grundsätzlich ebenfalls möglich. Allerdings könnte bei einer derartigen Teilung des Federkörpers hinzukommen, dass sich bei einer DMS-Wägezelle der oder die Dehnungsmessstreifen (DMS) zur Erfassung einer dehnenden Verformung des Federkörpers zur Gewährleistung einer hochgenauen reproduzierbaren Messung bevorzugt nicht über die Isolationsschicht hinweg erstrecken sollten, so dass die Wägezelle unter Umständen deutlich breiter als aus dem Stand der Technik bekannt ausgeführt werden müsste.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Federkörper wenigstens einen weiteren Federkörperteil auf, wobei jeweils aneinandergrenzende Federkörperteile durch eine jeweilige Isolationsschicht elektrisch voneinander isoliert sind und insbesondere aneinander befestigt sind. Bei drei Federkörperteilen kann der dritte Federkörperteil als Signalleitung, insbesondere für Steuersignale, insbesondere zu einem und/ oder von einem Gleichstrommotor, geschaltet sein. Bei vier Federkörperteilen können drei Federkörperteile jeweils als Außenleiter und ein Federkörperteil kann als Neutralleiter geschaltet sein, wie es für einen Dreiphasenwechselstrommotor zum Antrieb des Wägebands erforderlich ist. Es können also auch drei Hinleiter vorgesehen sein. Bei fünf Federkörperteilen kann der fünfte Federkörperteil als Signalleitung, insbesondere für Steuersignale, insbesondere zu einem und/oder von einem Dreiphasenwechselstrommotor, geschaltet sein. Insbesondere können genau zwei, genau drei, genau vier oder genau fünf Federkörperteile vorgesehen sein. Es können auch mehr als eine Signalleitung, insbesondere zwei oder mehr Signalleitungen, vorgesehen sein.
Die Isolationsschicht ist aus einem elektrisch isolierenden Klebstoff gebildet, insbesondere aus einem Zweikomponenten-Konstruktionsklebstoff, wie er beispielsweise von der Fa. 3M Deutschland GmbH unter den Markennamen Scotch-Weld DP 100, DP 410, DP 460 oder 7270 B/A angeboten werden. Die beiden Federkörperteile können somit unter Bildung der Isolationsschicht miteinander verklebt sein.
Vorzugweise enthält der Klebstoff elektrisch isolierende Abstandshalter, insbesondere Kugeln, insbesondere aus Glas, zum Einstellen der Klebschichtdicke, wie es z.B. bei dem vorgenannten, von der Fa. 3M Deutschland GmbH unter den Markennamen Scotch-Weld 7270 B/A angebotenen Klebstoff der Fall ist. Durch die Glaskugeln, die insbesondere als Abstandshalter dienen, kann eine definierte Schichtdicke für die Isolationsschicht gewährleistet werden, die auch im Langzeitbetrieb erhalten bleibt. Eine alterungsbedingte Schichtdickenänderung kann dadurch vermieden werden. Bei gleicher Schichtdicke des Klebstoffs bzw. Klebers sind die Verformungseigenschaften des Federkörpers, der auch als Verformungskörper bezeichnet werden kann, über die Teilungsfläche hinweg gleich.
Grundsätzlich kann die Isolationsschicht auch aus einem nicht-klebenden Material, beispielsweise Aluminiumoxid, gebildet sein. Die beiden Federkörperteile müssen dann anderweitig mechanisch fest miteinander verbunden werden, beispielsweise durch eine elektrisch isolierende Verschraubung, insbesondere sowohl kraftaufnahmeabschnittsseitig als auch krafteinleitungsabschnittsseitig. Bei einem Federkörper aus Aluminium kann eine Isolationsschicht aus Aluminiumoxid durch Oxidierung der Teilungsfläche zumindest eines der beiden Federkörperteile hergestellt werden.
Der Krafteinleitungsabschnitt und/oder der Kraftaufnahmeabschnitt kann wenigstens ein Befestigungsloch, insbesondere mit einem Gewinde, für ein jeweiliges Befestigungsmittel, insbesondere für eine jeweilige Schraube, zur Befestigung der Wägezelle an einem feststehenden Teil der Förderbandwaage und/oder zur Befestigung eines Wägebands der Förderbandwaage und eines Motors zum Antrieb des Wägebands an der Wägezelle aufweisen.
Dabei kann das jeweilige Befestigungsloch zumindest in einem der beiden Federkörperteile ausgebildet sein und sich zumindest bis zur Isolationsschicht, insbesondere über die Isolationsschicht hinweg, erstrecken und an wenigstens einer der Isolationsschicht zugewandten Öffnung eine Senkung aufweisen. Dies ist insbesondere deshalb von Vorteil, da es bei der Herstellung der Wägezelle beim Schneiden eines Gewindes in ein Befestigungsloch aufgrund einer dabei unter Umständen erfolgenden Materialverdrängung ansonsten das Risiko besteht, dass es zu einem Kurzschluss zwischen den beiden Festkörperteilen kommen könnte.
Zusätzlich kann zur Vermeidung eines Kurzschlusses das jeweilige Befestigungsmittel aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet und/oder in einer in dem jeweiligen Befestigungsloch angeordneten, elektrisch isolierenden Hülse geführt sein.
Das jeweilige Befestigungsloch kann jedoch auch lediglich in einem der beiden Federkörperteile, und insbesondere als Sackloch, ausgebildet sein, so dass sich das Problem eines Kurzschlusses zwischen den beiden Festkörperteilen überhaupt nicht stellt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verläuft die Isolationsschicht mittig durch den Federkörper, da in der Mitte des Federkörpers die geringsten mechanischen Spannungen auftreten und der Einfluss der Isolationsschicht auf das Messergebnis am geringsten ist. Grundsätzlich ist jedoch auch eine anderweitige Teilung des Federkörpers möglich.
Ist in dem Gelenkabschnitt eine den Federkörper horizontal in lateraler Richtung vollständig durchsetzende, den Gelenkabschnitt definierende Aussparung ausgebildet, die krafteinleitungsabschnittsseitig und kraftaufnahmeabschnittsseitig an die Isolationsschicht grenzt, ist es bevorzugt, wenn in dem jeweiligen Grenzbereich der Federkörper eine Ausnehmung aufweist. Hierdurch kann insbesondere verhindert werden, dass bei einem Ausfräsen der Aussparung aus einem beispielsweise zweiteiligen Federkörper die beiden Federkörperteile durch einen Span elektrisch miteinander verbunden werden und dadurch ein Kurzschluss entsteht.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Förderbandwaage mit einem Wägeband und einem Motor zum Antrieb des Wägebands, wobei der Motor zur Stromversorgung an einem Stromkreis angeschlossen ist, und wobei das Wägeband und der Motor, insbesondere krafteinleitungsseitig, auf einer Wägezelle, wie sie vorstehend beschrieben ist, angeordnet sind, wobei der Federkörper der Wägezelle Teil des Motorstromkreises ist, und wobei der eine Federkörperteil als Hinleiter und der andere Federkörperteil als Rückleiter geschaltet ist. Hierdurch kann der bereits vorstehend im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Wägezelle erläuterte Vorteil erreicht werden.
Dabei ist es bevorzugt, wenn zumindest ein auf dem Gelenkabschnitt applizierter Dehnungsmessstreifen zur Erfassung einer dehnenden oder stauchenden Verformung des Federkörpers und/oder eine Auswerteelektronik zur Auswertung wenigstens eines Ausgangssignals des zumindest einen Dehnungsmessstreifens an demjenigen Federkörperteil angeordnet ist, der auf Masse geschaltet ist, und insbesondere als Rückleiter dient. Hierdurch kann eine hohe Signalqualität gewährleistet werden. Insbesondere kann es sich bei dem Federkörperteil, der auf Masse geschaltet ist, um den oberen Federkörperteil handeln.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Förderbandwaage mit einem Wägeband und einem Motor zum Antrieb des Wägebands, wobei der Motor zur Stromversorgung an einem Stromkreis angeschlossen ist, wobei das Wägeband und der Motor, insbesondere jeweils insbesondere krafteinleitungsseitig, auf wenigstens zwei Wägezellen, die jeweils einen aus einem stromleitenden Material gefertigten Federkörper aufweisen, angeordnet sind, wobei die Federkörper von wenigstens zwei Wägezellen jeweils Teil des Motorstromkreises sind, und wobei der Federkörper der einen Wägezelle als Hinleiter und der Federkörper der anderen Wägezelle als Rückleiter geschaltet ist. Auch in diesem Fall dient der Federkörper selbst als Stromleiter. Ein sich von kraftaufnahmeabschnittsseitig nach krafteinleitungsabschnittsseitig erstreckendes Kabel ist auch hier nicht mehr erforderlich, so dass auch hier ein Kraftnebenschluss vollständig vermieden werden kann. Eine derartige Förderbandwaage kann z.B. dann zum Einsatz kommen, wenn ein Wägeband mit großem Gewicht oder großer Dimension verwendet wird.
Analog zu der zuerst genannten Förderbandwaage können zumindest drei Federkörper vorgesehen sein, die jeweils Teil des Motorstromkreises sind. Der dritte Federkörper kann dann beispielsweise als Signalleitung geschaltet sein. Bei vier Federkörpern können drei Federkörper jeweils als Außenleiter und ein Federkörper als Neutralleiter geschaltet sein. Bei fünf Federkörpern können drei Federkörper jeweils als Außenleiter, ein Federkörper kann als Neutralleiter und ein Federkörper kann als Signalleitung geschaltet sein. Eine Signalleitung kann beispielsweise als eine Leitung für ein Drehgebersignal, als eine Leitung einer Busschnittstelle wie z.B. RS 485, als eine Leitung eines kabelgebundenen Datennetzes wie z.B. Ether-Cat oder als eine Leitung für ein analoges Ausgangssignal wie z.B. 0-10V verwendet werden. Es können mehrere Signalleitungen vorgesehen sein, insbesondere um die vorgenannten Verwendungen zu realisieren.
Die Förderbandwaage kann dazu ausgebildet sein, Steuersignale zur Steuerung des Motors auf die Stromversorgung des Motors aufzumodulieren, so dass über den Motorstromkreis auch eine Steuerung, Regelung und/oder Überwachung von Motorfunktionen des Motors für das Wägeband erfolgen kann.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Verwendung zumindest eines aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigten Federkörpers wenigstens einer Wägezelle einer Förderbandwaage als Teil eines Stromkreises zur Stromversorgung eines Motors eines Wägebands der Förderbandwaage. Insbesondere kann der Federkörper insbesondere horizontal geteilt sein und einen ersten, insbesondere oberen, Federkörperteil und einen zweiten, insbesondere unteren, Federkörperteil aufweisen, wobei zwischen den beiden Federkörperteilen eine Isolationsschicht vorgesehen ist, durch die die beiden Federkörperteile elektrisch voneinander isoliert sind, wobei der eine Federkörperteil als Hinleiter und der andere Federkörperteil als Rückleiter geschaltet ist. Insbesondere kann es sich bei dem Federkörper um den Federkörper einer Wägezelle, wie sie vorstehend beschrieben ist, handeln. Insbesondere kann wenigstens ein Federkörper einer Wägezelle als Hinleiter und wenigstens ein Federkörper einer anderen Wägezelle als Rückleiter geschaltet sein.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Wägezelle einer Förderbandwaage, bei dem aus einem elektrisch leitfähigen Material ein monolithischer Federkörper gefertigt wird, der monolithische Federkörper, insbesondere entlang einer Teilungsebene, horizontal, und insbesondere mittig, in einen ersten, insbesondere oberen, Federkörperteil und einen zweiten, insbesondere unteren, Federkörperteil geteilt wird, und die beiden Federkörperteile mittels eines elektrisch isolierenden Klebstoffs, insbesondere an ihren jeweiligen Teilungsflächen, miteinander zu einem zweiteiligen Federkörper verklebt werden, wobei der Klebstoff eine Isolationsschicht bildet, durch die die beiden Federkörperteile elektrisch voneinander isoliert sind.
Dabei kann vorgesehen sein, dass, insbesondere nach dem Teilen und vor dem Verkleben, an der Teilungsfläche zumindest eines der beiden Federkörperteile eine Senkung für eine Öffnung eines zu diesem Zeitpunkt noch nicht vorhandenen, sich zumindest bis zur Isolationsschicht erstreckenden Befestigungslochs ausgebildet wird, und/oder dass, insbesondere nach dem Verkleben, eine den Federkörper horizontal in lateraler Richtung vollständig durchsetzende Aussparung und/oder in dem Krafteinleitungsabschnitt und/oder dem Kraftaufnahmeabschnitt wenigstens ein Befestigungsloch gebildet wird, und/oder dass in das oder wenigstens eines der Befestigungslöcher ein Gewinde geschnitten wird, und/oder dass, insbesondere nach dem Verkleben, an der Teilungsfläche zumindest eines der beiden Federkörperteile eine Ausnehmung für eine zu diesem Zeitpunkt noch nicht vorhandene, den Federkörperteil horizontal in lateraler Richtung vollständig durchsetzende Aussparung gebildet wird, und/oder dass, insbesondere nach dem Verkleben, zumindest ein Dehnungsmessstreifen zur Erfassung einer dehnenden Verformung des Federkörpers auf den Gelenkabschnitt appliziert wird, und insbesondere die Wägezelle abgeglichen wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und der Zeichnung beschrieben.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen DMS-Wägezelle,
2 einen Längsschnitt durch die Wägezelle aus 1,
3 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Förderbandwaage,
4 eine Draufsicht auf eine weitere erfindungsgemäße Förderbandwaage,
5 eine perspektivische Ansicht des Federkörpers einer erfindungsgemäßen EMK-Wägezelle, und
6 eine perspektivische Ansicht einer weiteren erfindungsgemäßen DMS-Wägezelle.

In 1 ist eine Wägezelle 11 für eine Förderbandwaage 45 gezeigt, die einen Federkörper 13 umfasst, der einen Kraftaufnahmeabschnitt 15 und einen Krafteinleitungsabschnitt 17 aufweist. Der Kraftaufnahmeabschnitt 15 ist über zwei Befestigungslöcher 19 an einem feststehenden Teil der Waage befestigt, und an dem Krafteinleitungsabschnitt ist über zwei Befestigungslöcher 21, insbesondere mittels einer Lastplatte, ein Wägeband 35 der Förderbandwaage 45 sowie ein Motor 37 zum Antrieb des Wägebands 35 befestigt (vgl. 3). Zwischen den beiden Abschnitten 15, 17 ist ein Gelenkabschnitt 23 bzw. sind insbesondere als ein Parallelogramm ausgebildete Verformungsdünnstellen vorgesehen, so dass der Federkörper 13 als Doppelbiegebalken wirkt. Hierzu ist in dem Gelenkabschnitt 23 eine zentrale, im Querschnitt kleeblattförmige Aussparung 25 ausgebildet, die den Federkörper 13 vollständig durchdringt.
Oberhalb der Aussparung 25 sind an der Außenseite des Federkörpers 13 mehrere, vorliegend vier, lediglich schematisch dargestellte Dehnungsmessstreifen (DMS) 27 angeordnet, die eine Verformung des Federkörpers 13 im Bereich des Gelenkabschnitts 23 in an sich bekannter Weise detektieren. Alternativ können von den vier DMS 27 auch zwei DMS 27 an der Oberseite des Gelenkabschnitts 23 und zwei DMS 27 an der Unterseite des Gelenkabschnitts 23 angebracht sein. Es können aber auch beispielsweise lediglich zwei DMS 27 für eine Halbbrücke oder eine andere Anzahl an DMS 27 vorgesehen sein. Bei der Wägezelle 11 gemäß 1 handelt es sich daher um eine DMS-Wägezelle. Eine Last auf dem Krafteinleitungsabschnitt 17 führt zu einer hierzu proportionalen Auslenkung bzw. Verbiegung des Federkörpers 13, so dass aus der Auslenkung bzw. einer Dehnung des Federkörpers 13 das Gewicht der Last ermittelt werden kann. Die Ausgangssignale der Dehnungsmessstreifen 27 werden durch eine Auswerteelektronik 39 ausgewertet, die auf einer Leiterplatte angebracht ist, die seitlich an dem Kraftaufnahmeabschnitt 15 des Federkörpers 13, und zwar in dessen oberer Hälfte, befestigt ist. Grundsätzlich ist die vorliegende Erfindung jedoch auch mit einer elektromagnetisch-kraftkompensierten (EMK)-Wägezelle realisierbar (vgl. 5).
Erfindungsgemäß umfasst der Federkörper 13 zwei Federkörperteile 29, 31, nämlich einen oberen Federkörperteil 29 und einen unteren Federkörperteil 31, die jeweils aus demselben und insbesondere einem stromleitenden Material wie beispielsweise Stahl oder Aluminium gebildet sind. Zwischen den beiden Federkörperteilen 29, 31 erstreckt sich eine horizontale Isolationsschicht 33, durch die die beiden, insbesondere gleichhohen, Federkörperteilen 29, 31 elektrisch voneinander getrennt sind. Anders formuliert weist der Federkörper 13 eine horizontale Teilung in einen oberen Federkörperteil 29 und einen unteren Federkörperteil 31 auf.
Der Federkörper 13 mit den beiden Federkörperteile 29, 31 und der Isolationsschicht 33 kann insbesondere dadurch hergestellt werden, dass ein monolithischer Federkörper entlang einer Teilungsebene horizontal, insbesondere mittig, in den oberen Federkörperteil 29 und den unteren Federkörperteil 31 geteilt wird, und die beiden Federkörperteile 29, 31 anschließend an ihren jeweiligen Teilungsflächen, an denen sie zuvor voneinander geteilt wurden, mittels eines elektrisch isolierenden Klebestoffs wieder miteinander verklebt werden. Bevorzugt ist der die Isolationsschicht 33 bildende Klebstoff mit Glaskugeln versetzt, um auf einfache Weise eine definierte, beständige Schichtdicke der Isolationsschicht 33 zu erreichen. Die Aussparung 25 und die Befestigungslöcher 19, 21 werden bevorzugt erst danach, d.h. nach dem Verkleben, ausgefräst bzw. gebohrt.
Erfindungsgemäß wird der zweiteilige Federkörper 13 als Teil des Stromkreises eingesetzt, an den der Motor 37 des Wägebands 35 angeschlossen ist, und zwar derart, dass der eine Federkörperteil 31, 29 als Hinleiter, insbesondere als mit dem Pluspol verbundener Leiter oder als Außenleiter, und der andere Federkörperteil 29, 31 als Rückleiter, z.B. insbesondere als mit dem Minuspol verbundener Leiter oder als Neutralleiter, ausgebildet ist. Von den beiden Federkörperteilen 29, 31 können dann entsprechende elektrische Leitungen 47 an den Motor 37 geführt werden, wie es in 3 vereinfacht veranschaulicht ist. Damit ist es nicht erforderlich, ein Motorkabel parallel zu der Wägezelle 11 zu dem auf dem Krafteinleitungsabschnitt 17 der Wägezelle 11 angeordneten Motor 37 zu führen, so dass ein ansonsten durch ein derartiges Motorkabel bedingter Kraftnebenschluss vollständig vermieden werden kann. Dabei ist der obere Federkörperteil 29, auf dem die Dehnungsmessstreifen 27 appliziert sind und der die Auswerteelektronik 39 trägt, auf Masse geschaltet. Vorzugsweise wird der Motor 37 über die Federkörperteile 29, 31 nicht nur mit Strom, sondern auch mit Steuersignalen versorgt, die auf die Stromversorgung aufmoduliert werden. Alternativ können auch an dem unteren Federkörperteil 31 Dehnungsmessstreifen 27 angebracht werden.
In 2 sind je ein Befestigungsloch 19 und ein Befestigungsloch 21 im Detail dargestellt. Wie sich aus dieser Figur ergibt, erstreckt sich das Befestigungsloch 19 vollständig durch das obere Federkörperteil 29 hindurch und über die Isolationsschicht 33 auch vollständig durch das untere Federkörperteil 31 hindurch. Oberseitig weist das gewindelose Befestigungsloch 19 eine Schraubenkopfsenkung 49 auf, in die ein Schraubenkopf einer Schraube aufgenommen wird, die lediglich an ihrem dem genannten Schraubenkopf entgegengesetzten Endbereich ein Gewinde aufweist und mit der die Wägezelle 11 an dem feststehenden Teil der Förderbandwaage 45 befestigt werden kann.
Das Befestigungsloch 21 erstreckt sich ebenfalls vollständig durch den oberen Federkörperteil 29 hindurch, jedoch lediglich teilweise in den unteren Federkörperteil 31 hinein. Darüber hinaus ist in dem Befestigungsloch 21 ein Gewinde ausgebildet. Im Bereich der Isolationsschicht 33 weist das Befestigungsloch 21 sowohl oberseitig als auch unterseitig eine Senkung 41 auf. Dies ist deshalb von Vorteil, da ansonsten bei einem Schneiden eines Gewindes in das Befestigungsloch 21 versehentlich eine leitende Verbindung zwischen den beiden Federkörperteilen 29, 31 hergestellt werden könnte, die es zu vermeiden gilt. Bei einem derartigen Befestigungsloch 21 kommt bevorzugt eine Schraube zum Einsatz, die aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt ist. Alternativ kann ein Befestigungsloch 21 jedoch auch derart ausgebildet sein, dass es sich nur innerhalb eines Federkörperteils 29, und nicht bis zu der Isolationsschicht 33 erstreckt.
Darüber hinaus ist aus 2 ersichtlich, dass der Federkörper 13 in dem jeweiligen Bereich, in dem die Aussparung 25 krafteinleitungsabschnittsseitig und kraftaufnahmeabschnittsseitig jeweils an die Isolationsschicht 33 grenzt, eine Ausnehmung 43 aufweist, welche in 1 nicht dargestellt ist, wodurch vermieden werden kann, dass bei einem Ausfräsen der Aussparung 25 aus dem zweiteiligen Federkörper 13 die beiden zuvor miteinander verklebten Federkörperteile 29, 31 durch beim Fräsen entstehende Späne elektrisch miteinander verbunden werden und dadurch ein Kurzschluss entsteht.
Grundsätzlich kann der Federkörper 13 jedoch auch mehrfach geteilt sein, so dass der Federkörper 13 mehr als zwei Federkörperteile umfasst, wobei jeweils aneinandergrenzende Federkörperteile elektrisch voneinander isoliert sind. Darüber hinaus kann der Federkörper 13 auch zumindest im Wesentlichen vertikal geteilt sein, wie es in 6 beispielhaft gezeigt ist, und bei mehreren Teilungen können sowohl wenigstens eine zumindest im Wesentlichen horizontale Teilung als auch wenigstens eine zumindest im Wesentlichen vertikale Teilung vorliegen. Beispielsweise kann der Federkörper 13 im Querschnitt geviertelt ausgebildet sein.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass der Federkörper einer Wägezelle selbst als stromführender Leiter und damit als Teil eines Stromkreises zur Stromversorgung eines Motors eines Wägebands verwendet werden kann, so dass bei Förderbandwaagen ein einen Kraftnebenschluss erzeugendes Motorkabel weggelassen werden kann.
Von dieser Idee umfasst ist auch, dass ein Federkörper 13 einer Wägezelle als Hinleiter und ein Federkörper 13 einer anderen Wägezelle als Rückleiter geschaltet ist. Es können auch mehrere Federkörper 13 jeweils als Hinleiter und/oder mehrere Federkörper 13 jeweils als Rückleiter geschaltet sein. Dies ist in 4 schematisch für eine Förderbandwaage 45 mit einem Wägeband 35 und einem an der Unterseite des Wägebands 35 befestigten Motor 37 beispielhaft gezeigt, wobei das Wägeband 35 und der Motor 37 über die jeweiligen Krafteinleitungsabschnitte 17 von vier Wägezellen 11 getragen werden. In dem gezeigten Beispiel sind jeweils zwei Federkörper 13 als mit dem Pluspol verbundene Leiter und jeweils zwei Federkörper 13 als mit dem Minuspol verbundene Leiter geschaltet. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass bei wenigstens drei Wägezellen wenigstens ein Federkörper als weiterer elektrischer Leiter, insbesondere als Signalleiter, geschaltet ist. Darüber hinaus können beispielsweise auch drei Federkörper jeweils als Außenleiter und ein Federkörper als Neutralleiter geschaltet sein.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht nur bei einer DMS-Wägezelle, wie sie in 1 gezeigt ist, sondern auch bei einer elektromagnetisch-kraftkompensierten (EMK)-Wägezelle realisierbar. Der Federkörper 13 einer EMK-Wägezelle 11 ist in 5 dargestellt. Dabei sind gleiche oder vergleichbare Merkmale mit den gleichen Bezugszeichen wie in 1 versehen. Bei der EMK-Wägezelle 11 werden in an sich bekannter Weise Änderungen einer Gewichtskraft in proportionale Stromänderungen umgewandelt. Die Trennung des Federkörpers 13 der EMK-Wägezelle 11 in einen oberen Federkörperteil 29 und einen unteren Federkörperteil 31 liegt dabei bevorzugt in einem Bereich des Federkörpers 13, in dem kein Gelenk 51 und/oder kein Hebel 53 vorgesehen ist, d.h. in einem gelenk- und/oder hebelfreien Bereich des Federkörpers 13.
Bezugszeichenliste

11: Wägezelle
13: Federkörper
15: Kraftaufnahmeabschnitt
17: Krafteinleitungsabschnitt
19: Befestigungsloch
21: Befestigungsloch
23: Gelenkabschnitt
25: Aussparung
27: Dehnungsmessstreifen
29: oberer Federkörperteil
31: unterer Federkörperteil
33: Isolationsschicht
35: Wägeband
37: Motor
39: Auswerteelektronik
41: Senkung
43: Ausnehmung
45: Förderbandwaage
47: elektrische Leitung
49: Schraubenkopfsenkung
51: Gelenk
53: Hebel

Claims

Wägezelle (11) für eine Förderbandwaage (45) mit einem aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigten Federkörper (13), der einen Kraftaufnahmeabschnitt (15), einen Krafteinleitungsabschnitt (17) und einen zwischen dem Kraftaufnahmeabschnitt (15) und dem Krafteinleitungsabschnitt (17) angeordneten Gelenkabschnitt (23) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Federkörper (13) geteilt ist und einen ersten Federkörperteil (29) und einen zweiten Federkörperteil (31) aufweist, wobei zwischen den beiden Federkörperteilen (29, 31) eine Isolationsschicht (33) vorgesehen ist, durch die die beiden Federkörperteile (29, 31) elektrisch voneinander isoliert sind, wobei die Isolationsschicht (33) aus einem elektrisch isolierenden Klebstoff gebildet ist.
Wägezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Federkörper (13) entlang einer Teilungsebene, insbesondere horizontal, in einen dem ersten Federkörperteil (29) entsprechenden oberen Federkörperteil (29) und einen dem zweiten Federkörperteil (31) entsprechenden unteren Federkörperteil (31) geteilt ist.
Wägezelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff isolierende Abstandshalter, insbesondere Glaskugeln, zum Einstellen der Klebschichtdicke enthält.
Wägezelle nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Krafteinleitungsabschnitt (15) und/oder der Kraftaufnahmeabschnitt (17) wenigstens ein Befestigungsloch (19, 21) für ein jeweiliges Befestigungsmittel zur Befestigung der Wägezelle (11) an einem feststehenden Teil der Förderbandwaage (45) und/oder zur Befestigung eines Wägebands (35) der Förderbandwaage (45) an der Wägezelle (11) aufweist, wobei das jeweilige Befestigungsloch (19) zumindest in einem der beiden Federkörperteile (29) ausgebildet ist und sich zumindest bis zur Isolationsschicht (33), insbesondere über die Isolationsschicht (33) hinweg, erstreckt und an wenigstens einer der Isolationsschicht (33) zugewandten Öffnung eine Senkung (41) aufweist.
Wägezelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Befestigungsmittel aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet und/oder in einer in dem jeweiligen Befestigungsloch (19) angeordneten, elektrisch isolierenden Hülse geführt ist.
Wägezelle nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Krafteinleitungsabschnitt (15) und/oder Kraftaufnahmeabschnitt (17) wenigstens ein Befestigungsloch (19, 21) für ein jeweiliges Befestigungsmittel zur Befestigung der Wägezelle (11) an einem feststehenden Teil der Förderbandwaage (45) und/oder zur Befestigung eines Wägebands (35) der Förderbandwaage (45) an der Wägezelle (11) aufweist, wobei das jeweilige Befestigungsloch (21) lediglich in einem der beiden Federkörperteile (29), und insbesondere als Sackloch, ausgebildet ist.
Wägezelle nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht (33) mittig durch den Federkörper (13) verläuft.
Wägezelle nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gelenkabschnitt (23) eine den Federkörper (13) horizontal in lateraler Richtung vollständig durchsetzende, den Gelenkabschnitt (23) definierende Aussparung (25) ausgebildet ist, die krafteinleitungsabschnittsseitig und kraftaufnahmeabschnittsseitig an die Isolationsschicht (33) grenzt, wobei in dem jeweiligen Grenzbereich der Federkörper (13) eine Ausnehmung (43) aufweist.
Wägezelle nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federkörper wenigstens einen weiteren Federkörperteil aufweist, wobei jeweils aneinandergrenzende Federkörperteile durch eine jeweilige Isolationsschicht elektrisch voneinander isoliert sind.
Wägezelle nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Federkörper (13), insbesondere ein, mehrere oder sämtliche der Federkörperteile (29, 31), ein Strom geleitet wird.
Förderbandwaage (45) mit einem Wägeband (35) und einem Motor (37) zum Antrieb des Wägebands (35), wobei der Motor (37) zur Stromversorgung an einem Stromkreis angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Wägeband (35) und der Motor (37) auf einer Wägezelle (11) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche angeordnet sind, wobei der Federkörper (13) der Wägezelle (11) Teil des Motorstromkreises ist, und wobei der eine Federkörperteil (31, 29) als Hinleiter (L) und der andere Federkörperteil (29, 31) als Rückleiter (N) geschaltet ist.
Förderbandwaage (45) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein auf dem Gelenkabschnitt (23) applizierter Dehnungsmessstreifen (27) zur Erfassung einer dehnenden Verformung des Federkörpers (13) und/oder eine Auswerteelektronik (39) zur Auswertung wenigstens eines Ausgangssignals des zumindest einen Dehnungsmessstreifens (27) an demjenigen Federkörperteil (29) angeordnet sind, der auf Masse geschaltet ist.
Förderbandwaage (45) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Federkörperteil (29), der auf Masse geschaltet ist, um den oberen Federkörperteil (29) handelt.
Förderbandwaage (45) mit einem Wägeband (35) und einem Motor (37) zum Antrieb des Wägebands (35), wobei der Motor (37) zur Stromversorgung an einem Stromkreis angeschlossen ist, wobei das Wägeband (35) und der Motor (37) auf wenigstens zwei Wägezellen (11), die jeweils einen aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigten Federkörper (13) aufweisen, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkörper (13) von wenigstens zwei Wägezellen (11) jeweils Teil des Motorstromkreises sind, wobei der Federkörper (13) der einen Wägezelle (11) als Hinleiter (L) und der Federkörper (13) der anderen Wägezelle (11) als Rückleiter (N) geschaltet ist.
Förderbandwaage (45) nach zumindest einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderbandwaage (45) dazu ausgebildet ist, Steuersignale zur Steuerung des Motors (37) auf die Stromversorgung des Motors (37) aufzumodulieren.
Verwendung zumindest eines aus einem stromleitenden Material gefertigten Federkörpers (13) wenigstens einer Wägezelle (11) einer Förderbandwaage (45) als Teil eines Stromkreises zur Stromversorgung eines Motors (37) eines Wägebands (35) der Förderbandwaage (45).
Verfahren zur Herstellung einer Wägezelle (11) einer Förderbandwaage (45), bei dem aus einem elektrisch leitfähigen Material ein monolithischer Federkörper gefertigt wird, der monolithische Federkörper entlang einer Teilungsebene, insbesondere horizontal, in einen ersten, insbesondere oberen Federkörperteil (29) und einen zweiten, insbesondere unteren, Federkörperteil (31) geteilt wird, und die beiden Federkörperteile (29, 31) mittels eines elektrisch isolierenden Klebstoffs an ihren jeweiligen Teilungsflächen miteinander zu einem zweiteiligen Federkörper (13) verklebt werden, wobei der Klebstoff eine Isolationsschicht (33) bildet, durch die die beiden Federkörperteile (29, 31) elektrisch voneinander isoliert sind.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Teilen und vor dem Verkleben an der Teilungsfläche zumindest eines der beiden Federkörperteile (29, 31) eine Senkung (41) für eine Öffnung eines zu diesem Zeitpunkt noch nicht vorhandenen, sich zumindest bis zur Isolationsschicht (33) erstreckenden Befestigungslochs (29, 31) ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verkleben eine den Federkörper (13) horizontal in lateraler Richtung vollständig durchsetzende Aussparung (25) und/oder in dem Krafteinleitungsabschnitt (15) und/oder dem Kraftaufnahmeabschnitt (17) wenigstens ein Befestigungsloch (19, 21) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass in das oder wenigstens eines der Befestigungslöcher (29, 31) ein Gewinde geschnitten wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 17 bis 20 dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Teilen und vor dem Verkleben an der Teilungsfläche zumindest eines der beiden Federkörperteile (29, 31) eine Ausnehmung (43) für eine zu diesem Zeitpunkt noch nicht vorhandene, den Federkörper (13) horizontal in lateraler Richtung vollständig durchsetzende Aussparung (25) gebildet wird.
Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Dehnungsmessstreifen (27) zur Erfassung einer dehnenden Verformung des Federkörpers (13) auf den Gelenkabschnitt (23) appliziert wird, und insbesondere die Wägezelle (11) abgeglichen wird.