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GEBIET DER ERFINDUNG
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Wägeaufnehmer für eine Waage umfassend einen Festlandkörper, eine mittels Parallelogrammführung am Festlandkörper angelenkte Lastaufnahme und ein Hebelwerk mit mindestens zwei Hebeln, welche mittels Stützgelenke auf dem Festlandkörper abgestützt sind, wobei ein erster Hebel näher an einer Lastaufnahme angeordnet ist als ein zweiter Hebel und die mindestens zwei Hebel über Koppelstangen und Lastgelenke miteinander verbunden sind.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Wägeaufnehmer erfassen die Kraft, welche auf die Lastaufnahme des Wägeaufnehmers eingeleitet wird. Typischerweise weisen die Wägeaufnehmer eine monolithische Struktur auf, bei der die wesentlichen Bestandteile des Wägeaufnehmers, insbesondere mindestens der Festlandkörper, der Lastaufnahmebereich und die Parallelogrammlenker, einstückig aus einem Materialblock herausgearbeitet sind. Diese Wägeaufnehmer weisen eine Lastaufnahme auf, welche beispielsweise mit einer Waagschale verbunden ist und einen Festlandkörper, welcher mit einem feststehenden Bereich, insbesondere einem Waagengehäuse verbunden ist. In die Lastaufnahme wird die zu messende Kraft eingeleitet. Entsprechende Wägeaufnehmer arbeiten nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation.
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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 kommen kann. Zudem wird das Gelenk zwischen dem ersten Übersetzungshebels und dem zweiten Übersetzungshebels auf Druck belastet, was nachteilig ist, da die Gelenke mit einer entsprechend hohen Knickfestigkeit ausgestaltet werden müssen.
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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. Einer der Übersetzungshebel erstreckt sich in Gravitationsrichtung. Die vertikale Ausrichtung, d. h. die Ausrichtung in Gravitationsrichtung, ist 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. Einer der Übersetzungshebel erstreckt sich in Gravitationsrichtung, was zu den schon beschriebenen Nachteilen für die Bauhöhe führt.
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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.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung einen Wägeaufnehmer zur Verfügung zu stellen, welche die bekannten Nachteile des Standes der Technik ausräumt oder zumindest verringert.
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Diese Aufgabe wird bei einem Wägeaufnehmer der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass der erste Hebel ein einseitiger Hebel ist. Aufgrund dieser Ausgestaltung des ersten Hebels als einseitiger Hebel, wird der erste Hebel auf Zug belastet. Insbesondere wird die erste Koppelstange, welche zwischen der Lastaufnahme und dem ersten Hebel angeordnet ist, auf Zug belastet. Dadurch können die Gelenke, insbesondere die Lastgelenke und/oder die Stützgelenke mit eine geringere Materialstärke aufweisen. Zusätzlich erhöht dies die Messgenauigkeit des Wägeaufnehmers. Ein weiterer Vorteil liegt in der geringeren Bauhöhe des Wägeaufnehmers aufgrund der Ausgestaltung des ersten Hebels als einseitiger Hebel.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist der Wägeaufnehmer genau zwei Hebel auf, wobei der erste Hebel über eine Koppelstange mit der Lastaufnahme verbunden ist und der zweite Hebel der Kompensationshebel ist, an dessen Ende eine Spule angeordnet ist. Bei einer Belastung der Lastaufnahme mit einer Last wird die Lastaufnahme relativ zum Festland mit einer Kraft beaufschlagt, wobei sich aufgrund der einwirkenden Kraft auf das Hebelwerk eine minimale Auslenkung des Kompensationshebels ergibt, welche mittels der Kraftkompensation, insbesondere mittels Spule und Magneten, wieder ausgeglichen wird, wodurch das System und damit die Lastaufnahme wieder die gleiche Position erhält.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist die erste Koppelstange, welche mit der Lastaufnahme und dem ersten Hebel verbunden ist, in zwei Koppelstangen aufgeteilt. Dadurch wird ein Übergangsbereich zwischen den zwei Koppelstangen vermieden, welcher bei der zweiseitigen Bearbeitung des Monolithen entstehen könnte, aufgrund der Toleranzen der Fräsmaschine. Weiterhin wird dadurch ein symmetrischer Kraftfluss von der Lastaufnahme zu dem ersten Hebel erreicht. Bevorzugt sind die zwei Koppelstangen vertikal in dem Hebelsystem angeordnet bzw. parallel zur Richtung der Krafteinleitung.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist mindestens ein Stützgelenk näher an der Lastaufnahme angeordnet ist als mindestens ein Lastgelenk. Das Stützgelenk stellt die Drehachse des Hebels dar und das Lastgelenk ist die Verbindung zwischen den jeweiligen Hebeln, um diese miteinander zu verbinden. Bevorzugt sind die Lastgelenk-Drehachse mit der Stützgelenk-Drehachse des zugehörigen Hebels in einer gemeinsamen Stütz-Ebene angeordnet, wobei die Stütz-Ebene im Wesentlichen parallel zur Lenkerebene eines Parallelogrammlenkers der nichtbelasteten Parallelogrammführung ist. Weiterhin liegen die Stützgelenke und die Lastgelenke auf derselben Höhe. Insbesondere sind an dem ersten Hebel zwei Stützgelenke angeordnet, welche näher an der Lastaufnahme angeordnet sind als das mindestens eine Lastgelenk, insbesondere zwei Lastgelenke, welches die erste Koppelstange mit dem ersten Hebel verbindet. Aufgrund dieser Anordnung bewegt sich ein zweites Ende des ersten Hebels nach unten und ein zweites Ende des zweiten Hebels, insbesondere der Kompensationshebel, bewegt sich nach oben. Dadurch wir die Spule an dem Kompensationshebel aus dem Magnettopf herausgehoben. Diese Anordnung ermöglicht einen Verzicht auf eine komplexe Umlenkung der eingeleiteten Kraft in dem Hebelsystem, welche bei einem auf Druck belasteten ersten Hebel erforderlich ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist der Festlandkörper in der Nähe der Lastaufnahme eine Aussparung auf. Innerhalb dieser Aussparung verläuft die erste Koppelstange bzw. ist innerhalb der Aussparung die erste Koppelstange angeordnet. Bevorzugt weist die Aussparung eine C-förmig oder eine U-förmig oder eine gabelförmige Geometrie auf. Die Stützgelenke sind insbesondere auf der kürzesten Seite der C-förmigen oder U-förmigen Geometrie angeordnet. Dadurch können das Stützgelenk und das Lastgelenk des ersten Hebels fluchtend hintereinander angeordnet sein. Besonders bevorzugt sind an dem ersten Hebel zwei Lastgelenke und zwei Stützgelenke angeordnet. Bei einer fluchtenden Anordnung der Lastgelenke und der Stützgelenke, weisen die Lastgelenke den gleichen Abstand zueinander auf wie die Stützgelenke. Durch die fluchtende Anordnung der Lastgelenke und der Stützgelenke werden keine zusätzlichen Biegekräfte in den ersten Hebel eingebracht.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist der erste Hebel an einem ersten Ende näher an einem ersten Parallelogrammlenker angeordnet als ein zweites Ende des ersten Hebels. Somit weist der erste Hebel einen rampenförmigen Verlauf auf, wobei der Hebel eine positive Steigung zwischen einem zweiten Ende und einem ersten Ende des ersten Hebels aufweist. Insbesondere weist der erste Hebel am ersten Hebel einen waagerechten Abschnitt auf, welcher in eine rampenförmigen Verlauf übergeht und in einen zweiten waagerechten Abschnitt, am zweiten Ende des ersten Hebels, endet. Somit weist der erste Hebel an seinem ersten und seinem zweiten Ende im Bereich der Lastgelenke einen waagerechten Verlauf auf, wobei die waagerecht verlaufenden Bereiche des ersten Hebels parallel zur Lenkerebene eines Parallelogrammlenkers der nichtbelasteten Parallelogrammführung ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung endet das Festland in einer Ausnehmung eines zweiten Parallelogrammlenkers, wobei das Festland mit dem zweiten Parallelogrammlenker fluchtet. Dadurch kann eine zusätzliche Abstützung des Festlands oder ein zusätzlicher Anschraubpunkt für eine Transportsicherung realisiert werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist der erste Hebel eine T-förmige Geometrie auf. Diese Geometrie ist bei einer Ausgestaltung der Aussparung im Festland als U-förmige oder gabelförmige Aussparung besonders bevorzugt. Dadurch ist ausreichend Platz zur Durchführung der Koppelstange vorhanden. Weiterhin ermöglicht dies, dass die Stützgelenke versetzt zu dem Koppelgelenk bzw. von der Koppelstange angeordnet werden können.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist der zweite Hebel ein zweiseitiger Hebel. Dieser stützt sich wie der erste Hebel auf einen auskragenden Teil des Festlands ab. Bevorzugt ist das auskragende Teil des Festlandkörpers im Bereich des ersten Endes des ersten Hebels näher an dem ersten Parallelogrammlenker angeordnet als der auskragende Teil des Festlandkörpers im Bereich des ersten Endes des zweiten Hebels, wobei das erste Ende des zweiten Hebels über eine Koppelstange mit dem zweiten Ende des ersten Hebels verbunden ist. Somit befinden sich alle Stützgelenke auf dem auskragenden Teil des Festlandkörpers. Der zweite Hebel ist besonders bevorzugt als gerader Hebel ausgestaltet. Dadurch liegen sowohl die Drehachse des Stützgelenks sowie die Drehachse des Lastgelenks auf derselben Höhe. Insbesondere kann auch der erste Hebel als gerader Hebel ausgestaltet sein.
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Figurenliste
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Weitere vorteilhafte Aspekte ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, dabei ist:
- 1 eine schematische Darstellung eines Wägeaufnehmers
- 2 zeigt einen Ausschnitt eines Wägeaufnehmers
- 3 zeigt eine Ansicht eines Wägeaufnehmers
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Wägeaufnehmers 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Wägeaufnehmer 1 umfasst einen Lastaufnahme 2, einen Festlandkörper 3, ein Hebelwerk 4 mit mindestens zwei Hebeln 5, 6, wobei ein erster Hebel 5 näher an der Lastaufnahme 2 angeordnet ist als ein zweiter Hebel 6. Der zweite Hebel 6 wird auch als Kompensationshebel 6 bezeichnet, wenn dieser der letzte Hebel 5,6 des Hebelwerks 4 ist und an dessen Ende eine Spule angeordnet ist, welche durch einen Magnet beeinflusst wird. Weiterhin ist an dem Kompensationshebel 6 eine Schlitzblende 12 angeordnet, welche für die Lagebestimmung des Kompensationshebels 6 benötigt wird. Weiterhin weist der Wägeaufnehmer 1 eine Parallelogrammführung auf, welche mit dem Festlandkörper 3 und der Lastaufnahme 2 verbunden ist und aus einem ersten Parallelogrammlenker 7 und einem zweiten Parallelogrammlenker 8 besteht. Die Hebel 5, 6 stützen sich über Stützgelenke 10, 11 auf einem auskragenden Teil 9 des Festlandkörpers 3 ab.
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Das Hebelwerk 4 ist mit der Lastaufnahme 2 über mindestens ein Koppelgelenk 14, mindestens eine erste Koppelstange 13 und mindestens ein Lastgelenk 15 verbunden. Die erste Koppelstange 13 ist in zwei Koppelstangen 13 aufgeteilt, welche parallel nebeneinander, in vertikaler Richtung verlaufen. Die Koppelstangen 13 sind über ein Lastübertragungselement 16 mit der Lastaufnahme 2 verbunden. Sowohl der auskragende Teil 9 des Festlandkörpers 3 als auch der erste Hebel 5 weisen einen rampenförmigen Verlauf auf, wobei ein erstes Ende 17 des ersten Hebels 5 sowie der entsprechende Bereich des auskragenden Teils 9 des Festlandkörpers 3, welches in unmittelbarer Nähe zu der Lastaufnahme 2 angeordnet ist, näher an dem Parallelogrammlenker 7 angeordnet sind als ein zweites Ende 18 des ersten Hebels 5 und der entsprechende Bereich des auskragenden Teils 9 des Festlandkörpers 3.
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Das Stützgelenk 10 des ersten Hebels 5 ist näher an der Lastaufnahme 2 angeordnet als das Lastgelenk 15 des ersten Hebels 5. Weiterhin ist in dem auskragenden Teil 9 des Festlandkörpers 3 eine Aussparung 20 angeordnet. Innerhalb dieser Aussparung 20 verläuft die erste Koppelstange 13 bzw. ist innerhalb der Aussparung die erste Koppelstange 13 angeordnet. Die Aussparung 20 weist eine U-förmig Geometrie bzw. eine gabelförmige Geometrie auf, wobei die Aussparung 20 im auskragenden Teil 9 des Festlandkörpers 3, zur Lastaufnahme 2 hin, offen ist. Das Lastgelenk 15 ist ebenfalls wie die erste Koppelstange 13 aufgeteilt, insbesondere ist das Lastgelenk 15 in zwei Lastgelenke 15 aufgeteilt, welche mit der entsprechenden Koppelstange 13 verbunden sind. Das Stützgelenk 10 ist ebenfalls in zwei Stützgelenke 10 aufgeteilt, welche einerseits mit dem auskragenden Teil 9 des Festlandkörpers 3 und andererseits mit dem ersten Hebel 5 verbunden sind. Die Stützgelenke 10 sind auf den U-Schenkeln 21 der U-förmigen Aussparung angeordnet. Somit sind die Stützgelenke 10 näher an der Lastaufnahme 2 angeordnet als die Lastgelenke 15. Weiterhin ist ein Versatz zwischen den Lastgelenken 15 und den Stützgelenken 10, in Querrichtung zur Längserstreckung des Wägeaufnehmers 1 vorhanden. Somit liegen die Stützgelenke 10 und die Lastgelenke 15 nicht in einer Flucht bzw. der Abstand zwischen den beiden Stützgelenken 10 ist größer als der Abstand zwischen den beiden Lastgelenken 15. Hierfür weist der erste Hebel 5 eine T-förmige Geometrie auf, wobei der erste Hebel 5 an seinem ersten Ende 17 breiter ist als an seinem zweiten Ende 18.
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Sowohl die erste Koppelstange 13, welche die Lastaufnahme 2 mit dem ersten Hebel 5 verbindet als auch die zweite Koppelstange 22, welche den ersten Hebel 5 und den Kompensationshebel 6 verbindet, sind vertikal angeordnete Koppelstangen 13, 22. Weiterhin ist der Kompensationshebel 6 ein zweiseitiger Hebel, da das Lastgelenk 19 näher an der Lastaufnahme 2 angeordnet ist als das Stützgelenk 11.
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Des Weiteren ist im zweiten Parallelogrammlenker 8 eine Aussparung 23 angeordnet. In diese Aussparung 23 ragt ein Teil des auskragenden Teils 9 des Festlandkörpers 3. Dadurch werden sowohl Fräsarbeiten eingespart und somit Fertigungskosten als auch eine zusätzliche Auflage geschaffen, wobei der Teil des auskragenden Teils 9 des Festlandkörpers 3 mit einer Transportsicherung verschraubt werden kann.
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2 zeigt einen Ausschnitt eines Wägeaufnehmers 1, wobei lediglich ein Teil des Hebelwerks 4, insbesondere der erste Hebel 5 sowie ein Teil des auskragenden Teils 9 des Festlandkörpers 9 und die Lastaufnahme 2 dargestellt sind.
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Der erste Hebel 5 sowie ein Teil des auskragenden Teils 9 des Festlandkörpers 3 weisen ebenfalls einen rampenförmigen Verlauf auf. Im Gegensatz zu 1 weist die Aussparung 20 im auskragenden Teil 9 des Festlandkörpers 3 eine C-förmige Geometrie auf. Das Stützgelenk 10 und das Lastgelenk 15 des ersten Hebels 5 sind fluchtend hintereinander angeordnet, wobei der Abstand zwischen den Lastgelenke 15 sowie der Abstand zwischen den Stützgelenken 10 gleich groß sind. Die Lastgelenke 15 sowie die Stützgelenke 10 sind jeweils aufgeteilt. Somit weist der Wägeaufnehmer zwei Lastgelenke 15 und zwei Stützgelenke 10 auf. Die Stützgelenke 10 sind auf dem kurzen C-Schenkel angeordnet, welcher auch der kürzeste Schenkel der C-förmigen Aussparung 20 ist. Weiterhin ist wie in 1 der erste Hebel 5 ein einseitiger Hebel, welcher auf Zug belastet wird. Die Stützgelenke 10 sind näher an der Lastaufnahme 2 angeordnet als die Lastgelenke 15.
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3 zeigte eine weitere Ansicht des Wägeaufnehmers 1, wobei der erste Parallelogrammlenker 7 ausgeblendet ist. In dieser Ansicht ist der T-förmige erste Hebel 5 zu sehen, wobei das erste Ende 17 des ersten Hebels 5, welches näher an der Lastaufnahme 2 angeordnet ist, breiter ist als das zweite Ende 18 des ersten Hebels 5. Weiterhin weist auch der Kompensationshebel 6 eine T-förmige Geometrie auf, wobei auch bei dem Kompensationshebel 6 der Bereich, welcher näher an der Lastaufnahme 2 angeordnet ist, breiter ist als der Bereich des Kompensationshebels 6, an dem die Schlitzblende 12 angebracht ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wägeaufnehmer
- 2
- Lastaufnahme
- 3
- Festlandkörper
- 4
- Hebelwerk
- 5
- erster Hebel
- 6
- zweiter Hebel / Kompensationshebel
- 7
- erster Parallelogrammlenker
- 8
- zweiter Paralellogrammlenker
- 9
- auskragender Teil des Festlandkörpers
- 10
- Stützgelenk erster Hebel
- 11
- Stützgelenk zweiter Hebel
- 12
- Schlitzblende
- 13
- Koppelstange erster Hebel
- 14
- Koppelgelenke
- 15
- Lastgelenk des ersten Hebels
- 16
- Lastübertragungselement
- 17
- erstes Ende des ersten Hebels
- 18
- zweites Ende des ersten Hebels
- 19
- Lastgelenk des zweiten Hebels
- 20
- Aussparung im auskragender Teil des Festlandkörpers
- 21
- U-Schenkel der U-förmige Aussparung
- 22
- Koppelstange zweiter Hebel
- 23
- Aussparung im Parallelogrammlenker
- 24
- C-Schenkel der C-Förmigen Aussparung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1195588 B1 [0003]
- DE 19540782 C1 [0004, 0005]
- DE 10054847 C2 [0006]
