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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft eine Verdrehsicherung für eine Wägezelle.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Wägezellen, zum Beispiel Pendelwägezellen für den Einsatz in Straßenfahrzeugwagen, bestehen in der Regel aus einem mit Dehnungsmessstreifen beklebten Messelement, welches im Folgenden als Wägezellenkörper bezeichnet wird.
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Der Wägezellenkörper ist aus einem hochfesten metallischen Werkstoff, in der Regel aus Stahl, gefertigt und umfasst einen Wägezellenkopf, einen Wägezellenfuß und einen dazwischen angeordneten Rumpf. Auf der Oberfläche des Wägezellenkörpers werden an einer geeigneten Stelle, meist an dem im Wesentlichen zylinderförmigen Rumpf, Dehnungsmessstreifen angeordnet. Diese Dehnungsmessstreifen, in der Regel Konstantan- oder Karmadehnungsmessstreifen, sind üblicherweise elektrisch als Wheatstone-Vollbrücke beschaltet.
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Zum Schutz der Dehnungsmessstreifen vor Wasser bzw. Feuchtigkeit oder vor Schmutz kann um den Wägezellenkörper ein separates Gehäuse angeordnet sein. An diesem Gehäuse ist ferner eine Abgleichkammer angebracht, in welcher sich eine Elektronik zum elektrischen Abgleich der Wägezelle, zum Beispiel zum Festlegen des Nullpunktes, des Kennwertes, des Temperaturverhaltens etc., und gegebenenfalls eine Signalverarbeitungseinrichtung befindet. Diese Abgleichkammer dient ebenfalls zum Schutz der elektronischen Bauteile vor Feuchtigkeit und Schmutz.
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Um eine gezielte Lasteinleitung von den Endflächen des Wägezellenkopfes und des Wägezellenfußes in den Rumpf, insbesondere in Richtung eines Steges bzw. einer Membran, zu erreichen, sind um die Längsachse des Wägezellenkörpers rotationssymmetrisch verlaufende Einstiche vorgesehen, durch die jeweils der Wägezellenkopf vom Rumpf und der Rumpf vom Wägezellenfuß abgesetzt sind.
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Problematisch bei diesen Wägezellen ist, dass es durch Bewegung des zu verwiegenden Wägeguts, z.B. durch Aufbringen oder Entfernen von Lasten, zur Rotation um die Hochachse des eingesetzten Wägezellenkörpers kommen kann. Die Wägezellenkörper sind durch ein Kabel elektrisch mit einer übergeordneten Steuerung verbunden, wobei bei einer Rotation des Wägezellenkörpers sich das Kabel um den Wägezellenkörper wickeln und letztendlich abreisen kann. Weiterhin kann eine solche Rotation des Wägezellenkörpers zu Messfehlern führen, insbesondere erhöht sich der Reproduzierbarkeitsfehler.
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Die
WO 2005/024357 A1 offenbart eine mechanische Verdrehsicherung, wobei die Umfangsfläche des Wägezellenfußes mindestens eine im wesentliche senkrechte Nut aufweist, die mit jeweils einem an der Unterplatte vorgesehenen, hervorstehenden Element im eingebauten Zustand der Wägezelle zusammenwirken kann.
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Nachteilig an dieser Lösung ist, dass das hervorstehende Element einstückig hergestellt ist und dadurch entsprechend gefräst werden muss. Weiterhin muss dieses Element aus einem hochfesten Stahl gefertigt werden, damit es zu keinen Messfehlern und/oder Reproduzierbarkeitsfehlern kommt. Dies verteuert die Fertigung einer solchen Verdrehsicherung immens.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verdrehsicherung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, welche kostengünstig gefertigt werden kann.
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Diese Aufgabe wird bei einer Wägezelle der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Verdrehsicherung ein oberes Zentrierblech, ein Füllstück sowie ein unteres Zentrierblech aufweist. Aufgrund der Mehrteiligkeit der Verdrehsicherung können die Einzelteile kostengünstig produziert werden und sind modular verwendbar. So braucht bei einem Austausch der Wägezelle gegen eine kleinere oder größere Wägezelle beispielsweise lediglich das obere Zentrierblech getauscht werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist das obere Zentrierblech eine Aussparung auf. Bevorzugt ist in der Aussparung, insbesondere am inneren Umfangsrand der Aussparung, eine Arretierungsnase angeordnet. Die Aussparung dient zur Aufnahme eines Wägezellenfußes. Dieser wird durch die Aussparung gesteckt und liegt auf dem Füllstück auf. Vorzugsweise weist der Wägezellenfuß eine Aussparung auf, in welche die Arretierungsnase des oberen Zentrierblechs eingreift. Dadurch wird ein Verdrehen der Wägezelle verhindert.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist das Füllstück mindestens denselben Durchmesser auf wie die Aussparung des oberen Zentrierblechs. Dies gewährleitet, dass der Wägezellenfuß vollflächig auf dem Füllstück aufsteht.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist das untere Zentrierblech eine Aussparung auf. Insbesondere weist die Aussparung im unteren Zentrierblech mindestens denselben Durchmesser auf wie die Aussparung in dem oberen Zentrierblech. Das untere Zentrierblech dient zur Zentrierung und Fixierung des Füllstücks. Sollte das Füllstück den gleichen Durchmesser aufweisen, wie das obere Zentrierblech und das untere Zentrierblech, dann weist das Füllstück vorzugsweise eine Stufe auf, wobei das Füllstück einen kleineren Durchmesser aufweist wie die Aussparung in dem unteren Zentrierblech. Mit anderen Worten kann das Füllstück auf der Seite, welche zum oberen Zentrierblech zeigt, mindestens denselben Durchmesser aufweisen wie die Aussparung des oberen Zentrierblechs und auf der gegenüberliegenden Seite, welche zum unteren Zentrierblech zeigt, maximal den Durchmesser des unteren Zentrierblechs aufweisen. Dadurch wird das Füllstück durch das untere Zentrierblech zentriert und fixiert. Insbesondere wird das Füllstück formschlüssig in dem unteren Zentrierblech fixiert. Alternativ kann die Aussparung in dem unteren Zentrierblech einen größeren Durchmesser aufweisen als die Aussparung in dem oberen Zentrierblech. Dann kann das Füllstück denselben Durchmesser aufweisen wie die Aussparung des oberen Zentrierblechs. Somit ist die Aussparung in dem unteren Zentrierblech immer größer als der Durchmesser des Füllstücks bzw. ist die Aussparung in dem unteren Zentrierblech immer größer als der Durchmesser der Seite des Füllstücks, welche zu dem unteren Zentrierblech zeigt.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist das Füllstück eine höhere Festigkeit auf als das obere Zentrierblech und/oder das untere Zentrierblech. Dadurch können das obere Zentrierblech und/oder das untere Zentrierblechs aus einem Material gefertigt werden, insbesondere einem Stahl oder Kunststoff, welches eine geringere Festigkeit aufweist. Beispielsweise kann für das obere Zentrierblech und/oder untere Zentrierblech ein korrosionsbeständiger Stahl verwendet werden, welcher eine Zugfestigkeit von 300 MPa bis 1000 MPa, bevorzugt von 500 MPa bis 700 MPa aufweist und eine Härte HB von kleiner 250. Das Füllstück kann aus einem korrosionsbeständigen Stahl hergestellt sein, welcher eine Zugfestigkeit von 750 MPa bis 1500 MPa, bevorzugt von 800 MPa bis 1300 MPa aufweist und eine Härte HB von kleiner 400. Die Zugfestigkeit und die Härte des Füllstücks sind jedoch immer größer als die Zugfestigkeit und Härte des oberen Zentrierblechs und/oder des unteren Zentrierblechs. Weiterhin besteht das Füllstück aus einem Material, welches eine höhere Zugfestigkeit und eine höhere Härte aufweist als der Wägezellenfuß. Das obere Zentrierblech und/oder das untere Zentrierblech kann eine geringer Zugfestigkeit und Härte aufweist als der Wägezellenfuß. Dadurch kann die Verdrehsicherung kostengünstig hergestellt werden. Im Gegensatz dazu werden die Verdrehsicherungen, welche aus dem Stand der Technik bekannt sind einteilig aus einem entsprechend hochwertigen Stahl gefertigt bzw. gefräst.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist zwischen dem oberen Zentrierblech und dem unteren Zentrierblech mindestens ein Abstandshalter angeordnet. Bevorzugt sind zwischen dem oberen Zentrierblech und dem unteren Zentrierblech zwei Abstandshalter angeordnet, welche aus demselben Material gefertigt sind wie das obere Zentrierblech und/oder das unteren Zentrierblech. Der Abstandshalter weist eine zylindrische Geometrie auf, wobei innerhalb des Abstandshalters eine Durchgangsbohrung angeordnet ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist zwischen dem oberen Zentrierblech und dem Füllstück ein Spalt vorhanden. Der Spalt dient dazu, dass Verschmutzungen, insbesondere Flüssigkeiten, wie beispielweise Wasser, welche von dem oberen Zentrierblech bzw. von der Wägezelle auf das Füllstück gelangen, abfließen können. Dadurch kann dieser Bereich leicht gereinigt werden und es wird eine äußert hygienische Verdrehsicherung bereitgestellt.
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In einer weiteren Ausgestaltung sind das obere Zentrierblech und das untere Zentrierblech durch mindestens eine kraftschlüssige Verbindung miteinander verbunden. Dazu weist das obere Zentrierblech bevorzugt an seinem äußeren Umfang mindestens eine offene Nut auf, wobei die offene Nut insbesondere eine U-förmige Geometrie aufweist. Zwischen das obere Zentrierblech und das untere Zentrierblech wird mindestens eine Abstandshalter, bevorzugt werden mindestens zwei Abstandshalter eingebracht. Anschließend wird das obere Zentrierblech mit mindestens einer Schraube, welche durch die Durchgangsbohrung in dem mindestens einem Abstandshalter gesteckt wird mit dem unteren Zentrierblech verbunden, wobei das untere Zentrierblech vorzugsweise mindestens eine Durchgangsbohrung aufweist, durch welche die Schraube gesteckt werden kann und so mit einem feststehenden Bereich verbunden werden kann. Somit erfolgt eine kraftschlüssige Verbindung, insbesondere eine Schraubverbindung, zwischen dem oberen Zentrierblech und dem unteren Zentrierblech, wobei die mindestens eine Schraube die Verdrehsicherung mit einem feststehenden Bereich, insbesondere mit einer Grundplatte kraftschlüssig verbindet sowie das obere Zentrierblech und das untere Zentrierblech fixiert. Dadurch wird mit mindestens einer Schraube, insbesondere mit zwei Schrauben die gesamte Verdrehsicherung mit einem feststehenden Bereich verbunden und die Verdrehsicherung zusammengebaut.
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Figurenliste
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand von Figuren dargestellt.
- 1: zweigt eine schematische Darstellung einer Verdrehsicherung
- 2 zeigt einen Querschnitt der Verdrehsicherung mit einer Wägezelle
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Verdrehsicherung 1. Die Verdrehsicherung 1 besteht aus einem oberen Zentrierblech 2, einem Füllstück 3 und einem unteren Zentrierblech 4. Das obere Zentrierblech 2 weist eine Aussparung 7 auf, wobei die Aussparung 7 eine kreisförmige Geometrie aufweist. An dem inneren Umfangsrand 5 des oberen Zentrierblechs 2 sind zwei Arretierungsnasen 6 angeordnet, welche einstückig mit dem oberen Zentrierblech 2 verbunden sind und eine mehreckige, insbesondere eine viereckige Geometrie aufweisen. Die Arretierungsnasen 6 greifen in eine Aussparung in einem Wägezellenfuß ein. An dem äußeren Umfangsrand 9 des oberen Zentrierblechs 2 ist eine offene Nut 10 angeordnet. Die offene Nut 10 ist einstückig mit dem oberen Zentrierblech 2 verbunden und weist eine U-förmige Geometrie auf.
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Das Füllstück 3 ist zwischen dem oberen Zentrierblech 2 und dem unteren Zentrierblech 4 angeordnet. Zwischen dem oberen Zentrierblech 2 und dem Füllstück ist ein Spalt 8 angeordnet. Durch den Spalt 8 kann eingedrungenes Wasser wieder austreten. Das Füllstück 8 weist eine höhere Festigkeit auf als das obere Zentrierblech 2 und/oder das untere Zentrierblech 4. Weiterhin weist das Füllstück 3 einen größeren Durchmesser auf als die Aussparung 7 in dem oberen Zentrierblech 2.
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Das untere Zentrierblech 4 weist eine Aussparung 11 auf, wobei die Aussparung 11 eine kreisförmige Geometrie aufweist. Die Aussparung 11 weist einen größeren Durchmesser auf als das Füllstück 3. Das Füllstück 3 wird durch das untere Zentrierblech 4 fixiert. An dem äußeren Umfangsrand 12 bzw. in dem äußeren Umfangsrand 12 des unteren Zentrierblechs 4 ist eine Durchgangsbohrung 13 angeordnet.
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Zwischen dem oberen Zentrierblech 2 und dem unteren Zentrierblech 4 sind zwei Abstandshalter 14 angeordnet. Mit diesen Abstandshaltern wird die Höhe des Spalts 8 eingestellt.
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Beim Zusammenbau der Verdrehsicherung 1 werden das untere Zentrierblech 4, das Füllstück 3 und das obere Zentrierblech 2 übereinander angeordnet und die Abstandshalter 14 zwischen das obere Zentrierblech 2 und dem unteren Zentrierblech 4 angeordnet. Anschließend werden die Schrauben 15 von der Seite des oberen Zentrierblechs 2 in die Abstandshalter 14 eingeführt und durch die Durchgangsbohrung 13 in dem unteren Zentrierblech 4 gesteckt. Somit befindet sich der Schraubenkopf 16 an der Oberseite des oberen Zentrierblechs 2 und die Schraubenspitze 17 an der Unterseite des unteren Zentrierblechs 4. Die Schraubenspitze 17 sowie das Außengewinde der Schrauben 15 werden in einen feststehenden Bereich, insbesondere in eine Grundplatte geschraubt. Der feststehende Bereich kann beispielsweise eine Grundplatte eines Einbausatzes einer Wägezelle sein. Anschließend werden die Schrauben 15 angezogen, wodurch das obere Zentrierblech 2 und das untere Zentrierblech 4 kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
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Die offenen Nuten 10 in dem oberen Zentrierblech 2 dienen dazu, dass das obere Zentrierblech 2 einfach entfernt werden kann ohne die gesamte Konstruktion zu demontieren. Dazu können die Schrauben 15 gelockert werden und aufgrund der offenen Nuten 10 kann das obere Zentrierblech 2 herausgeschwenkt und/oder herausgenommen werden. So kann das obere Zentrierblech 2 einfach getauscht werden, falls die Arretierungsnasen 6 deformiert sind oder das Füllstück 3 ausgewechselt werden muss. Weiterhin ergibt sich dadurch der Vorteil, dass die Schrauben 10 seitlich eingesetzt werden können, ohne dass die Schraubenköpfe 16 in die Aussparung 7 des oberen Zentrierblechs 2 ragen. Dadurch wird vermieden, dass ein Wägezellenfuß an den Schraubenköpfen 16 hängen bleibt.
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2 zeigt eine Verdrehsicherung 1 mit einer verbauten Wägezelle 18. Die Wägezelle 18 weist vorzugsweise einen Wägezellenkopf 20, einem Wägezellenfuß 19 und einen dazwischen angeordneten Rumpf 21 auf. Auf der Oberfläche des Wägezellenkörpers werden an einer geeigneten Stelle, meist an dem im Wesentlichen zylinderförmigen Rumpf 21, Dehnungsmessstreifen angeordnet. Zum Schutz der Dehnungsmessstreifen vor Wasser bzw. Feuchtigkeit oder vor Schmutz kann um den Wägezellenkörper ein separates Gehäuse angeordnet sein. An diesem Gehäuse kann ferner eine Abgleichkammer angebracht sein, in welcher sich eine Elektronik zum elektrischen Abgleich der Wägezelle 18, zum Beispiel zum Festlegen des Nullpunktes, des Kennwertes, des Temperaturverhaltens etc., und gegebenenfalls eine Signalverarbeitungseinrichtung befindet. Diese Abgleichkammer dient ebenfalls zum Schutz der elektronischen Bauteile vor Feuchtigkeit und Schmutz.
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Um eine gezielte Lasteinleitung von den Endflächen des Wägezellenkopfes 20 und des Wägezellenfußes 19 in den Rumpf 21, insbesondere in Richtung eines Steges bzw. einer Membran, zu erreichen, sind um die Längsachse des Wägezellenkörpers rotationssymmetrisch verlaufende Einstiche 22 vorgesehen, durch die jeweils der Wägezellenkopf 20 vom Rumpf 21 und der Rumpf 21 vom Wägezellenfuß 19 abgesetzt sind.
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Der Wägezellenfuß 19 weist mindestens eine Aussparung 23, insbesondere zwei Aussparungen 23 auf, in welche die Arretierungsnasen 6 der Verdrehsicherung 1 eingreifen. Dadurch wird eine Verdrehung der Wägezelle 18 verhindert. Die Arretierungsnasen 6 weisen vorzugsweise dieselbe Wandstärke wie das obere Zentrierblech 2 auf. Der Wägezellenfuß 19 liegt auf dem Füllstück 3 auf.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verdrehsicherung
- 2
- oberes Zentrierblech
- 3
- Füllstück
- 4
- unteres Zentrierblech
- 5
- innere Umfangsrand
- 6
- Arretierungsnase
- 7
- Aussparung oberes Zentrierblech
- 8
- Spalt
- 9
- äußerer Umfangsrand oberes Zentrierblech
- 10
- offene Nut
- 11
- Aussparung unteres Zentrierblech
- 12
- äußere Umfangsrand unteres Zentrierblech
- 13
- Durchgangsbohrung unteres Zentrierblech
- 14
- Abstandshalter
- 15
- Schrauben
- 16
- Schraubenkopf
- 17
- Schraubenspitze
- 18
- Wägezelle
- 19
- Wägezellenfuß
- 20
- Wägezellenkopf
- 21
- Rumpf
- 22
- Einstich
- 23
- Aussparung Wägezellenfuß
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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