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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, wobei an einem Hebel eine Justiergewichtsschaltung angeordnet ist, welche eine Justiergewichtsauflage und ein Justiergewicht umfasst.
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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 Wagengehäuse verbunden ist. In die Lastaufnahme wird die zu messende Kraft eingeleitet. Entsprechende Wägeaufnehmer arbeiten nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation.
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Um eine hohe Messgenauigkeit und Wiederholbarkeit einer Messung zu garantieren, weisen Wägeaufnehmer, die nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation arbeiten häufig eine Justiergewichtsschaltung auf. Hierbei wird ein Justiergewicht mit einer definierten Masse mit einem Hebel des Wägeaufnehmers verbunden um einen Referenzwert zu ermitteln. Anhand des Referenzwerts können weitere Wägeparameter justiert werden.
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Aus der
DE 195 40 782 C1 ist 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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Die
EP 1 873 504 A1 beschreibt eine Kalibriergewichtsanordnung für eine elektronische Waage, wobei die Kalibriergewichtsanordnung mit dem ersten Hebel verbunden ist. Nachteilig an dieser Anordnung ist, dass die Kalibriergewichtsanordnung direkt mit dem Hebelsystem verbunden ist. Dadurch ist die Position der Kalibriergewichtsanordnung durch die Kraftrichtung vorgegeben.
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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 die Justiergewichtsauflage mit mindestens einem Koppelelement verbunden ist., insbesondere mit zwei Koppelelementen, welche auf gegenüberliegenden Seiten des Hebelwerks angeordnet sind. Aufgrund der Verbindung der Justiergewichtsauflage mit dem mindestens einen Koppelelement wird die Justiergewichtsauflage nicht direkt mit einem Hebel des Wägeaufnehmers verbunden.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist das mindestens eine Koppelelement über ein Stützgelenk mit dem Festlandkörper verbunden sowie über eine Koppelstange mit einem Hebel verbunden. Dadurch ist es möglich, dass durch das Koppelelement eine Kraftrichtungsumkehr erfolgt. Somit kann die Justiergewichtsauflage an einen beliebigen Hebel angeordnet werden, wobei sich durch eine mögliche Kraftrichtungsumkehr des Koppelelements der letzte Hebel des Hebelwerks bzw. der Kompensationshebel entgegen einer Lastrichtung bzw. entgegen der Schwerkraftrichtung bewegt. Somit bewegt sich beim Auflegen des Justiergewichts auf die Justiergewichtsauflage der letzte Hebel entgegen der Lastrichtung.
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In einerweiteren Ausgestaltung wird die Koppelstange des Koppelelements auf Druck belastet. Insbesondere ist das mindestens eine Koppelelement ein einseitiger Hebel. Dadurch erfolgt eine Kraftrichtungsumkehr, wobei über ein Stützgelenk der Drehpunkt verlagert wird und die Kraftrichtung umgekehrt wird. Alternativ kann die Koppelstange des Koppelelements auf Zug beansprucht werden. Dazu ist das Koppelelement als zweiseitiger Hebel ausgestaltet.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist die Justiergewichtsauflage über das mindestens eine Koppelelement mit dem zweiten Hebel und/oder dem letzten Hebel des Hebelwerks verbunden, wobei an dem letzten Hebel ein Magnettopf angeordnet ist. Mit anderen Worten wird die Justiergewichtsauflage nicht mit dem ersten Hebel verbunden sondern mit einem Hebel der nach dem ersten Hebel im Hebelwerk angeordnet ist. So kann die Justiergewichtsauflage auch mit einem vierten oder fünften Hebel verbunden sein, sollte das Hebelwerk des Wägeaufnehmers eine entsprechende Anzahl von Hebeln aufweisen. Der Vorteil dabei ist, dass das Justiergewicht eine kleinere Masse aufweisen kann und so die Justiergewichtsschaltung kleiner und leichter ausgestaltet werden kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung verläuft die Justiergewichtsauflage außerhalb des Wägeaufnehmers und weist insbesondere eine U-förmige Geometrie auf. Dadurch wird die Wägezelle nicht durch zusätzliche Durchbrüche für die Justiergewichtsauflage geschwächt und die Hebelanordnung sowie die Hebelgeometrie müssen nicht geändert werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist das mindestens eine Koppelelement monolithisch mit dem Hebelwerk verbunden. Somit ist das Koppelement ein Teil des Wägeaufnehmers und wird zusammen mit dem restlichen Hebelwerk gefräst. Dadurch sind keine zusätzlichen Fertigungsschritte notwendig.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist zwischen dem Koppelelement und der Justiergewichtsauflage mindestens ein Distanzhalter angeordnet. Dadurch kann der Abstand zwischen dem Koppelelement und der Justiergewichtsauflage eingestellt werden. So kann beispielsweise die Justiergewichtsauflage dieselben geometrischen Abmessungen aufweisen und in Abhängigkeit der Anordnung des mindestens einen Koppelelements im Hebelwerk kann ein entsprechender Distanzhalter ausgewählt werden. Zusätzlich erleichtert der Distanzhalter den Zusammenbau der Justiergewichtsschaltung an den Wägeaufnehmer, da das Koppelelement vorzugweise in unmittelbarer Nähe zu einem Hebel angeordnet ist und somit von den äußeren Begrenzungsflächen des Wägeaufnehmers nach innen versetzt angeordnet ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist die Justiergewichtsauflage kraftschlüssig mit dem Koppelement verbunden. Dadurch kann die Justiergewichtsauflage auch bei einem Defekt einfach ausgetauscht werden, ohne dass der komplette Wägeaufnehmer ausgetauscht werden muss. Weiterhin spart dies auch Fertigungskosten, da bei einer monolithischen Fertigung der Justiergewichtsauflage mit dem Wägeaufnehmers sehr viel Material weggefräst werden müsste.
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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 mit einer J ustiergewichtsschaltu ng
- 2 eine weitere schematische Darstellung des Wägeaufnehmers
- 3 zeigt einen Ausschnitt des Wägeaufnehmers
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Wägeaufnehmers 1 mit einer Justiergewichtschaltung 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Justiergewichtsschaltung 2 weist eine Justiergewichtsauflage 3 sowie ein Justiergewicht 4 auf. Das Justiergewicht 4 wird über einen Transfermechanismus 5 angehoben und abgesenkt. Wird das Justiergewicht 4 mit dem Transfermechanismus 5 angehoben, dann hat das Justiergewicht 4 keinen Kontakt zu der Justiergewichtsauflage 3. Wird das Justiergewicht 4 durch den Transfermechanismus 5 abgesenkt liegt es auf der Justiergewichtsauflage 3 auf und der Wägeaufnehmer kann justiert werden indem ein Referenzwert mithilfe der Justiergewichtsschaltung 2 ermittelt wird.
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Der Transfermechanismus 5 besteht aus einem Motor 6, welcher über mindestens ein Zahnrad 7 einen Exzenter antreibt. Der Exzenter hebt das Justiergewicht 4 an oder senkt das Justiergewicht ab. Der Transfermechanismus 5 ist mit einer Grundplatte 8 verbunden. An der Grundplatte 8 sind weiterhin zwei Führungsstangen 9 angeordnet, welche zur Führung des Justiergewichts 4 dient. An den Führungsstangen 9 ist jeweils ein oberer Anschlag 10 angeordnet, welcher die Hubhöhe des Justiergewichts 4 vorgibt.
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Die Justiergewichtsauflage 3 besteht aus zwei Führungsstangen 11, welche eine L-förmige Geometrie aufweisen und einer Verbindungsstange 12 welche die zwei Führungsstangen 11 miteinander verbindet. Insbesondere weist die Verbindungsstange 12 eine zylindrische Geometrie auf. Die Verbindungsstange 12 wird vorzugsweise mit den zwei Führungsstangen 11 verschraubt. Dazu weist die Verbindungsstange 12 mindestens eine Gewindebohrung auf. Die Gewindebohrung kann dabei als Durchgangsbohrung oder Sacklochbohrung ausgestaltet sein. Bei einer Sacklochbohrung sind mindestens zwei Bohrung in der Verbindungsstange 12 vorzusehen, wobei die zwei Gewindebohrungen an gegenüberliegenden Enden der Verbindungsstange 12 angeordnet sind.
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2 zeigt eine weitere schematische Darstellung des Wägeaufnehmers 1. Bei der Justiergewichtsschaltung 2 ist eine Führungsstange 11 der Justiergewichtsauflage 3 ausgeblendet. Der Wägeaufnehmer 1 umfasst einen Lastaufnahme 14, einen Festlandkörper 15, ein Hebelwerk 16 mit mindestens zwei Hebeln 17, 18, wobei ein erster Hebel 17 näher an der Lastaufnahme 14 angeordnet ist als ein zweiter Hebel 18. Der zweite Hebel 18 wird auch als Kompensationshebel 18 bezeichnet, wenn dieser der letzte Hebel 17, 18 des Hebelwerks 16 ist und an dessen Ende ein Spule angeordnet ist, welche durch einen Magnet beeinflusst wird. Weiterhin ist an dem Kompensationshebel 18 eine Schlitzblende angeordnet, welche für die Lagebestimmung des Kompensationshebels 18 benötigt wird. Weiterhin weist der Wägeaufnehmer 1 eine Parallelogrammführung auf, welche mit dem Festlandkörper 15 und der Lastaufnahme 14 verbunden ist und aus einem ersten Parallelogrammlenker 19 und einem zweiten Parallelogrammlenker 20 besteht. Die Hebel 17, 18 stützen sich über Stützgelenke auf einem auskragenden Teil 21 des Festlandkörpers 15 ab.
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Vor der Lastaufnahme 14 sind das Justiergewicht 4 sowie der Transfermechanismus 5 angeordnet. Seitlich außerhalb des Wägeaufnehmers 1 verlaufen die Führungsstangen 11 der Justiergewichtsauflage 3. Die Führungsstangen 11 sind über Koppelelemente 13 mit dem letzten Hebel 18 bzw. mit dem Kompensationshebel 18 verbunden. Das Koppelelement 13 weist ein Stützgelenk 22 auf, welches sich auf dem Festlandkörper 15 abstützt. Weiterhin ist das Koppelelement 13 mit dem Kompensationshebel 18 über eine Koppelstange 23 verbunden. Zwischen der Koppelstange 23 des Koppelelements 13 und der Koppelstange des Kompensationshebels 18 ist ein Spalt angeordnet.
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Zwischen den Führungsstangen 11 und dem jeweiligen Koppelelement 13 ist jeweils mindestens ein Distanzhalter 24, bevorzugt sind jeweils zwei Distanzhalter 24, angeordnet. Die Distanzhalter 24 weisen vorzugsweise eine zylindrische Geometrie auf. Weiterhin ist in den Distanzhaltern 24 eine Durchgangsbohrung angeordnet. Somit können die Führungsstangen 11 mit dem jeweiligen Koppelelement 13 durch eine Schraubverbindung verbunden werden. Dazu weist das Koppelelement 13 mindestens eine, vorzugsweise zwei Gewindebohrungen 25 auf, welche sowohl als Sacklochbohrung als auch als Durchgangsbohrung ausgestaltete sein können.
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Aufgrund des Stützgelenks 22 des Koppelelements 13 und der Anordnung der Koppelstage 23 an dem Koppelelement 13 wirkt das Koppelelement 13 wie ein einseitiger Hebel. Dadurch wird die Koppelstange 23 auf Druck belastet und kann dadurch eine geringere Wandstärke aufweisen, als bei einer auf Zug belasteten Koppelstange 23. Die Führungsstangen 11 der Justiergewichtsauflage 3 werden bei einer Auflage des Justiergewichts 4 auf die Justiergewichtsauflage 3 nach unten, in Richtung der Schwerkraftrichtung gezogen. Da die Justiergewichtsauflage 3 mit dem Kompensationshebel 18 verbunden ist und der Kompensationshebel 18 ein zweiseitiger Hebel ist, würde der Kompensationshebel 18 ohne das Koppelelement 13 in den ebenfalls in Richtung der Schwerkraftrichtung bewegt werden. Aufgrund des Koppelelements 13 wird der Kompensationshebel 18 entgegen der Schwerkraftrichtung bewegt.
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Das Hebelwerk 16 ist mit der Lastaufnahme 14 über mindestens ein Koppelgelenk, mindestens eine erste Koppelstange 26 und mindestens ein Lastgelenk verbunden. Die erste Koppelstange 26 ist in zwei Koppelstangen 26 aufgeteilt, welche parallel nebeneinander, in vertikaler Richtung verlaufen. Die Koppelstangen 26 sind über ein Lastübertragungselement mit der Lastaufnahme 14 verbunden. Sowohl der auskragende Teil 21 des Festlandkörpers 15 als auch der erste Hebel 17 weisen einen rampenförmigen Verlauf auf.
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Sowohl die erste Koppelstange 26, welche die Lastaufnahme 14 mit dem ersten Hebel 17 verbindet als auch die zweite Koppelstange 28, welche den ersten Hebel 17 und den Kompensationshebel 18 verbindet, sind vertikal angeordnete Koppelstangen 26, 28.
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3 zeigt einen Ausschnitt des Wägeaufnehmers 1, bei dem das Hebelwerk 16, die Lastaufnahme 14 sowie ein Teil des Festlandkörpers 15 zu sehen ist. Der Kompensationshebel 18 ist über ein Stützgelenk 29 mit dem Festlandkörper 15 verbunden, insbesondere mit dem auskragenden Teil 21 des Festlandkörpers 15. Der Kompensationshebel 18 ist ein zweiseitiger Hebel, welcher über die zweite Koppelstange 28 mit dem ersten Hebel 17 und über die Koppelstange 23 des Koppelelements 13 mit dem Koppelelement 13 verbunden ist. Die Führungsstange 11 der Justiergewichtsschaltung 2 ist mit dem Koppelelement 13 verbunden. Wenn die Führungsstange 11 direkt mit dem Kompensationshebel 18 verbunden wäre, würde, aufgrund der Anordnung der Schrauben 30, der Kompensationshebel 18 nach unten, in Schwerkraftrichtung, gezogen werden, beim Auflegen des Justiergewichts 4 auf die Justiergewichtsauflage 3, da mindestens eine der Schrauben 30 hinter dem Stützgelenk 29 des Kompensationshebel 18 angeordnet ist. Der Kompensationshebel 18 soll sich jedoch nach oben, entgegen der Schwerkraftrichtung, bewegen. Aufgrund der Anbindung der Führungsstange 11 an dem Koppelelement 13, welches ein einseitiger Hebel ist, wird das Koppelelement nach unten, in Schwerkraftrichtung, gezogen und die Koppelstange 23 des Koppelelements 13 wird auf Druck belastet. Dadurch wird die zweite Koppelstange 28 des Kompensationshebels 18 in Schwerkraftrichtung bewegt und der Kompensationshebel 18 bewegt sich entgegen der Schwerkraftrichtung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wägeaufnehmer
- 2
- Justerigewichtsschaltung
- 3
- Justiergewichtsauflage
- 4
- Justiergewicht
- 5
- Transfermechanismus
- 6
- Motor
- 7
- Zahnrad
- 8
- Grundplatte
- 9
- Führungsstange
- 10
- oberer Anschlag
- 11
- Führungsstange
- 12
- Verbindungsstange
- 13
- Koppelelement
- 14
- Lastaufnahme
- 15
- Festlandkörper
- 16
- Hebelwerk
- 17
- erster Hebel
- 18
- zweiter Hebel / Kompensationshebel
- 19
- erster Parallelogrammlenker
- 20
- zweiter Parallelogrammlenker
- 21
- auskragenden Teil des Festlandkörpers
- 22
- Stützgelenk Koppelelement
- 23
- Koppelstange Koppelelement
- 24
- Distanzhalter
- 25
- Gewindebohrung
- 26
- erste Koppelstange Hebelwerk
- 27
- Stützgelenk erster Hebel
- 28
- zweite Koppelstange Hebelwerk
- 29
- Stützgelenk Kompensationshebel
- 30
- Schrauben
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19540782 C1 [0004]
- EP 1873504 A1 [0005]
