DE102020130437A1

DE102020130437A1 - load cell

Info

Publication number: DE102020130437A1
Application number: DE102020130437.4A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Bosche
Original assignee: Bosche & Co KG GmbH
Current assignee: Bosche & Co KG GmbH
Priority date: 2020-11-18
Filing date: 2020-11-18
Publication date: 2022-05-19

Abstract

Es wird eine Wägezelle (1) zur Bestimmung des Gewichts eines Messobjekts (2) vorgestellt, wobei die Wägezelle (1) aus einem Grundkörper (3) und wenigstens einem Messelement (4) besteht, das in oder an einem durch die Einwirkung einer Gewichtskraft des Messobjekts (2) verformbaren Verformungsabschnitt (5) vorhanden ist und das Messelement (4) ein der Verformung entsprechendes, elektrisch messbares Ausgangssignal erzeugt, welches in einer Auswerteelektronik verabeitbar ist.Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Verformungsabschnitt (5) mittig zwischen zwei, an dem Grundkörper (3) der Wägezelle (1) parallel zueinander verlaufenden, zur Herstellung einer lösbaren Verbindung mit dem Messopjekt (2) dienenden Anschlussflanschen (6, 7) augebildet ist und zwischen dem Verformungsabschnitt (5) und den Anschlussflanschen (6, 7) je ein Verformungsabstand (8, 9) besteht, sodass die Wägezelle (1) in einer Seitenansicht insgesamt eine E-Form oder Kammform aufweist.A load cell (1) for determining the weight of a measurement object (2) is presented, the load cell (1) consisting of a base body (3) and at least one measuring element (4) which is in or on a weight of the measuring object (2) deformable deformation section (5) is present and the measuring element (4) generates an electrically measurable output signal corresponding to the deformation, which can be processed in evaluation electronics. The invention is characterized in that the deformation section (5) is centered between two, connecting flanges (6, 7) running parallel to one another on the base body (3) of the load cell (1) and used to create a detachable connection with the measurement object (2) are formed and between the deformation section (5) and the connecting flanges (6, 7) there is a deformation distance (8, 9) so that the load cell (1) has an overall E-shape or comb shape in a side view.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wägezelle nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a load cell according to the preamble of patent claim 1.

Die Messung des Gewichts spielt in vielen Lebensbereichen eine bedeutende Rolle. So werden beispielsweise in der Landwirtschaft oder in der Bauwirtschaft Wägezellen zur Erfassung des Gewichts eines Silobehälters verwendet, da sie verhältnismäßig robust sind und auch hohe Gewichte sehr exakt messen. Dabei wird jeweils unter den Standbeinen eines derartigen Silobehälters eine entsprechende Wägezelle angeordnet. Durch die permanente Gewichtskontrolle des Silos kann der Zeitpunkt bestimmt werden, an dem eine Auffüllung des Inhalts erfolgen muss. Darüber hinaus lässt sich mit einer derartigen Wägezelle auf einfache Weise auch der Verbrauch des in dem Silobehälter beziehungsweise Behälter gelagerten Vorrates erfassen. Wägezellen sind folglich Bestandteil bekannter Gewichtserfassungsvorrichtungen. Darüber hinaus werden Wägezellen zum Beispiel auch ganz allgemein in Personen-, Tier oder Fahrzeugwaagen verwendet. Ihr Einsatzspektrum ist insgesamt sehr vielfältig. Der Aufbau einer Wägezelle ist dabei relativ einfach. Sie weist zunächst einen Grundkörper auf, in den wenigstens ein Messelement integriert ist. Bei dem Messelement handelt es sich um ein auf Verformungen reagierendes Messelement. Lediglich beispielhaft seien an dieser Stelle Dehnmessstreifen erwähnt, wobei auch andere Messelemente bekannt sind. Die Wägezelle weist ferner wenigstens einen Verformungsabschnitt auf, der sich durch das auf ihn einwirkende Gewicht verformt und damit über das Messelement ein der Verformung entsprechendes, elektrisch messbares Ausgangssignal erzeugt, welches in einer hierfür ausgelegten und mit einer geeigneten Software ausgestatteten oder zusammenwirkenden Auswerteelektronik verarbeitet werden kann. Um Ausweichbewegungen des Verformungsabschnittes zu ermöglichen, verfügen Wägezellen bekannter Bauart über einen häufig als Verformungsschlitz ausgebildeten Verformungsabstand zwischen dem Verformungsabschnitt und einer korrespondierenden Gegenfläche. Scherstabwägezellen stellen gegenwärtig die am häufigsten zum Einsatz kommenden Wägezellen dar. Natürlich gibt es auch andere Bauformen, die sich durch die Geometrie des Grundkörpers unterscheiden und die eingeleiteten Gewichtskräfte verschieden verarbeiten. Nur beispielhaft seien an dieser Stelle T-förmige oder S-förmige Wägezellen erwähnt.Weight measurement plays an important role in many areas of life. For example, in agriculture or in the construction industry, load cells are used to record the weight of a silo container because they are relatively robust and also measure heavy weights very precisely. In this case, a corresponding load cell is arranged in each case under the legs of such a silo container. The permanent weight control of the silo can be used to determine when the content must be topped up. In addition, the consumption of the supply stored in the silo container or container can also be recorded in a simple manner with such a weighing cell. Consequently, load cells are part of known weight detection devices. In addition, load cells are also used very generally in personal, animal or vehicle scales, for example. Overall, their range of applications is very diverse. The structure of a load cell is relatively simple. First of all, it has a base body in which at least one measuring element is integrated. The measuring element is a measuring element that reacts to deformations. Strain gauges are only mentioned here as examples, although other measuring elements are also known. The load cell also has at least one deformation section, which is deformed by the weight acting on it and thus generates an electrically measurable output signal corresponding to the deformation via the measuring element, which can be processed in evaluation electronics designed for this purpose and equipped with suitable software or interacting . In order to enable evasive movements of the deformation section, load cells of a known type have a deformation distance, often in the form of a deformation slot, between the deformation section and a corresponding mating surface. Shear beam load cells are currently the most frequently used load cells. Of course, there are also other designs that differ in the geometry of the base body and process the weight forces introduced differently. T-shaped or S-shaped load cells are only mentioned here as examples.

Eine bekannte Scherstabwägezelle geht beispielsweise aus der EP 0 952 436 A2 hervor. Bei der in der Druckschrift beschriebenen Lösung werden mehrere Wägezellen unterhalb eines Behälters zur Aufnahme landwirtschaftlicher Produkte platziert. Hierfür muss der Behälter vor der Anordnung der Wägezellen mittels eines Krans angehoben werden, was wegen des hohen Gewichts eines derartigen Behälters, das mehr als 10 t betragen kann, sehr aufwendig und nicht zuletzt auch kostenintensiv ist. Jede der zum Einsatz kommenden Wägezellen besteht bei dieser Lösung aus einem Grundkörper, einer zusätzlichen, beweglichen Plattform und einem separaten Verformungsabschnitt, der die Plattform aufnimmt. In die Plattform ist zudem ein Lagerstift eingesetzt, der letztlich an der Unterseite des Behälters anliegt und damit den Behälter trägt. Der Behälter kann dabei über die Fixierung mehrerer Schraubenbolzen um etwa 1 bis 2 mm von einer Ausgangsposition in eine Wiegeposition überführt, also angehoben werden, indem ein vor der Fixierung der Schraubenbolzen vorhandener Spalt zwischen dem Verformungsabschnitt und dem Grundkörper durch das Anziehen der Schraubenbolzen geschlossen wird. Dabei bildet der Verformungsabschnitt mit der darin enthaltenen Wägezelle ein separates Bauteil, das in einem zusätzlichen Arbeitsschritt mit dem Grundkörper verbunden und in der zuvor beschriebenen Weise daran fixiert wird. Die in dieser Druckschrift vorgestellte Lösung besteht aus zahlreichen Einzelteilen, ist damit fertigungstechnisch sehr aufwendig gestaltet und erfordert einen hohen Montageaufwand.A well-known shear beam load cell is, for example, from EP 0 952 436 A2 out. In the solution described in the publication, several load cells are placed below a container for holding agricultural products. For this purpose, the container must be lifted by means of a crane before the load cells are arranged, which is very complex and, last but not least, also expensive because of the high weight of such a container, which can be more than 10 t. In this solution, each of the load cells used consists of a base body, an additional, movable platform and a separate deformation section that accommodates the platform. In addition, a bearing pin is inserted into the platform, which ultimately bears against the underside of the container and thus supports the container. The container can be transferred by about 1 to 2 mm from a starting position to a weighing position by fixing several screw bolts, i.e. raised by closing a gap between the deformation section and the base body before the screw bolts were fixed in place by tightening the screw bolts. The deformation section with the load cell contained therein forms a separate component which is connected to the base body in an additional work step and fixed to it in the manner described above. The solution presented in this publication consists of numerous individual parts, is therefore very complex in terms of production technology and requires a high level of assembly effort.

Die US 10,416,019 B2 stellt hingegen eine Wägezelle mit einer S-förmigen Geometrie des Grundkörpers vor. Diese Wägezelle ist in einem am Untergrund fixierten A-förmigen Rahmen aufgenommen, der zusätzlich einen Tragblock aufweist, der seitlich an einem auf einem Untergrund stehenden Messobjekt, also beispielsweise an einem Standbein eines Silobehälters, befestigt wird. Zwischen dem Rahmen und dem Tragblock wird dabei die S-förmige Wägezelle eingesetzt, in deren oberen Schenkel ein den Rahmen durchdringender Schraubenbolzen eingeschraubt wird, der gleichzeitig dazu dient, die Wägezelle in ihrer Höhenlage veränderbar in dem Rahmen aufzunehmen. Durch eine Drehung des Schraubenbolzens kann somit das Messobjekt indirekt angehoben werden, wobei die Wägezelle mit einer Zugbelastung beansprucht wird, denn der untere Schenkel der Wägezelle ist an dem Tragblock fixiert. Diese Ausführungsvariante ist infolge der Vielzahl einzelner Bauteile und insbesondere wegen des erforderlichen Rahmens sehr aufwendig gestaltet.the US 10,416,019 B2 on the other hand, presents a load cell with an S-shaped geometry of the base body. This load cell is accommodated in an A-shaped frame which is fixed to the base and which additionally has a support block which is fastened laterally to a measurement object standing on a base, ie for example to a leg of a silo container. The S-shaped load cell is used between the frame and the support block, and a screw bolt penetrating the frame is screwed into the upper leg of the load cell, which at the same time serves to accommodate the load cell in the frame so that its height can be changed. The measurement object can thus be lifted indirectly by turning the screw bolt, with the load cell being subjected to a tensile load because the lower leg of the load cell is fixed to the support block. Due to the large number of individual components and in particular because of the required frame, this embodiment variant is very complex.

Die Funktionsweise einer Wägezelle zur Bestimmung des Gewichts eines Silobehälters wird darüber hinaus auch in der DE 10 2011 106 851 A1 beschrieben. Bei dieser Druckschrift ist zwischen dem Untergrund und dem Verformungsabschnitt der Wägezelle ein weichelastisches Material in den Verformungsabstand eingebracht, sodass die Gewichtserfassungsvorrichtung vor Witterungseinflüssen geschützt ist.The functioning of a load cell for determining the weight of a silo container is also described in the DE 10 2011 106 851 A1 described. In this publication, a flexible material is introduced into the deformation space between the substrate and the deformation section of the load cell, so that the weight detection device is protected from the effects of the weather.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wägezelle zur Bestimmung des Gewichts eines Messobjekts bereitzustellen, die insgesamt einfach aufgebaut ist und dabei eine Reduzierung der Messfehler sowie eine möglichst geringe Belastung des Messobjekts mit sich bringt.The invention is based on the object of providing a load cell for determining the weight of a measurement object, which has a simple structure overall and which brings with it a reduction in measurement errors and the lowest possible load on the measurement object.

Die Erfindung löst diese Aufgabenstellung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.The invention solves this problem with the features of patent claim 1.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der sich anschließenden Unteransprüche.Further configurations of the invention are the subject matter of the subsequent dependent claims.

Eine Wägezelle zur Bestimmung des Gewichts eines Messobjekts, wobei die Wägezelle aus einem Grundkörper und wenigstens einem Messelement besteht, das in oder an einem durch die Einwirkung einer Gewichtskraft des Messobjekts verformbaren Verformungsabschnitt vorhanden ist und das Messelement ein der Verformung entsprechendes, elektrisch messbares Ausgangssignal erzeugt, welches in einer Auswerteelektronik verabeitbar ist, wurde erfindungsgemäß dahingehend weitergebildet, dass der Verformungsabschnitt mittig zwischen zwei, an dem Grundkörper der Wägezelle parallel zueinander verlaufenden, zur Herstellung einer lösbaren Verbindung mit dem Messobjekt dienenden Anschlussflanschen ausgebildet ist und zwischen dem Verformungsabschnitt und den Anschlussflanschen je ein Verformungsabstand besteht, sodass die Wägezelle in einer Seitenansicht insgesamt eine E-Form oder Kammform aufweist.A load cell for determining the weight of a measurement object, wherein the load cell consists of a base body and at least one measurement element, which is present in or on a deformation section that can be deformed by the action of a weight force of the measurement object, and the measurement element generates an electrically measurable output signal that corresponds to the deformation, which can be processed in evaluation electronics, was further developed according to the invention such that the deformation section is formed centrally between two connecting flanges which run parallel to one another on the base body of the load cell and are used to produce a detachable connection with the measurement object, and between the deformation section and the connecting flanges there is a deformation distance each consists, so that the load cell has an overall E-shape or comb-shape in a side view.

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist vorliegend darin zu sehen, dass die Wägezelle aus nur wenigen Einzelteilen besteht und daher extrem einfach aufgebaut ist. Besonders bevorzugt ist dabei eine Ausführung, bei der der Grundkörper mit dem daran ausgebildeten Verformungsabschnitt und den ebenfalls an dem Grundkörper angeformten Anschlussflanschen ein einstückiges Bauteil bildet. Die Fixierung der Wägezelle am Messobjekt erfolgt über die Anschlussflansche in besonders vorteilhafter Weise mittels einer lösbaren Verbindung, sodass erforderlichenfalls auch ein Austausch der Wägezelle möglich ist, wenn dies erforderlich werden sollte. Der Verformungsabschnitt wird hingegen mit dem Untergrund verbunden, sodass auf diese Weise das Gewicht des Messobjekts über die Anschlussflansche permanemnt auf den Verformungsabschnitt wirkt. Im einfachsten Fall bestehen die Anschlussflansche aus je einem aus dem Grundkörper herausgebildeten Steg, in den stirnseitig, also an der dem Messobjekt zugewandten Seite, eine Bohrung oder ein Gewinde eingebracht ist, wodurch bevorzugt die lösbare Verbindung zu dem Messobjekt geschaffen werden kann, wenn an dem Messobjekt ein korrespondierender Bolzen, Stift oder Niet vorhanden beziehungsweise in das Messobjekt eingebracht ist. Ebenso können die Anschlussflansche jedoch zum Beispiel auch quer zu ihrer Längserstreckung mit wenigstens einer Durchgangsöffnung versehen sein, sodass diese Durchgangsöffnung der lösbaren Fixierung der Wägezelle an dem Messobjekt dient, indem beispielsweise eine Schraube ein Bolzen oder ein Niet durch diese Durchgangsöffnung hindurchgeführt und mit dem Messobjekt verbunden wird beziehungsweise ein derartiger Bolzen, Niet oder eine Schraube in dem Messobjekt vorhanden ist, auf den die Anschlussflansche aufgesetzt werden können. Ein weiterer, wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht ferner darin, dass der Grundkörper der Wägezelle unmittelbar oder mittelbar an dem Messobjekt befestigt werden kann, was in besonders vorteilhafter Weise auch nachträglich möglich ist, also, wenn das Messobjekt bereits vorhanden und/oder aufgestellt ist. Weiterhin konnte festgestellt werden, dass sich durch die Fixierung des Messobjekts an den im unbelasteten Zustand bevorzugt äquidistant und parallel zueinander verlaufenden Anschlussflanschen am Messobjekt ein sehr geringes Biegemoment einstellt, das zu einer geringeren Belastung im Sinne einer Verformung des Messobjektes und damit zu genaueren Messergebnissen führt, als dies bei bislang bekannten Wägezellenausführungen der Fall war. Dieser Vorteil stellt sich insbesondere durch den geringen Abstand zwischen der Oberfläche des Messobjekts und dem Verbindungspunkt mit dem Verformungsabschnitt ein, da dieser Abstand kleiner als beispielsweise bei Schärstabwägezellen ist, die einen recht langen Hebelarm und damit einen größeren Abstand zum Verbindungspunkt aufweisen. Durch den Umstand, dass vorliegend bei der erfindungsgemäßen Wägezelle zwei Anschlussflansche vorhanden sind, erhöht sich zudem insgesamt die Stabilität und verbessert sich die erzielbare Messgenauigkeit ebenfalls. Die Wägezelle nach der Erfindung weist insgesamt in einer Seitenansicht betrachtet eine E-Form oder Kammform auf. Sie kann zum Beispiel durch eine einfache Kapselung oder durch das Ansetzen oder Aufsetzen einer Hülle vor Verunreinigungen oder Witterungseinflüssen geschützt werden, was insbesondere bei der Verwendung im Außenbereich sinnvoll ist.The main advantage of the solution according to the invention can be seen here in the fact that the load cell consists of only a few individual parts and is therefore extremely simple in construction. An embodiment is particularly preferred in which the base body forms a one-piece component with the deformation section formed thereon and the connecting flanges also formed on the base body. The load cell is fixed to the measurement object via the connection flanges in a particularly advantageous manner by means of a detachable connection, so that the load cell can also be exchanged if necessary, should this become necessary. The deformation section, on the other hand, is connected to the ground so that the weight of the measurement object acts permanently on the deformation section via the connecting flanges. In the simplest case, the connecting flanges each consist of a web formed from the base body, in which a bore or a thread is made on the front side, i.e. on the side facing the measurement object, whereby the detachable connection to the measurement object can preferably be created if the Measurement object a corresponding bolt, pin or rivet is present or introduced into the measurement object. However, the connecting flanges can also be provided with at least one through-opening, for example transverse to their longitudinal extent, so that this through-opening serves to detachably fix the load cell to the measurement object, for example by inserting a screw, bolt or rivet through this through-opening and connecting it to the measurement object is or such a bolt, rivet or screw is present in the measurement object on which the connecting flanges can be placed. Another essential aspect of the invention is that the base body of the load cell can be attached directly or indirectly to the measurement object, which is also possible in a particularly advantageous manner subsequently, i.e. when the measurement object is already present and/or set up. Furthermore, it could be determined that by fixing the measurement object to the connection flanges, which preferably run equidistantly and parallel to one another in the unloaded state, a very low bending moment occurs on the measurement object, which leads to a lower load in terms of deformation of the measurement object and thus to more accurate measurement results, than was the case with previously known load cell designs. This advantage arises in particular from the small distance between the surface of the measurement object and the connection point with the deformation section, since this distance is smaller than, for example, with shearing beam load cells, which have a very long lever arm and thus a greater distance from the connection point. Due to the fact that there are two connection flanges in the load cell according to the invention, the overall stability is increased and the achievable measuring accuracy is also improved. The load cell according to the invention has an overall E-shape or comb-shape when viewed in a side view. For example, it can be protected from contamination or the effects of the weather by simple encapsulation or by attaching or putting on a cover, which is particularly useful when used outdoors.

Entsprechend einer ersten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Anschlussflansche in Richtung quer zu ihrer Längserstreckung je eine Durchgangsöffnung aufweisen, sodass der Verformungsabschnitt durch die Durchgangsöffnungen hindurch mit einer eine Längenänderung bewirkenden Hubvorrichtung koppelbar ist, mittels der das Messobjekt von einer Ausgangslage in eine Wiegeposition überführt werden kann. Mit anderen Worten wird das Messobjekt über die Anschlussflansche mit der Wägezelle verbunden und der Verformungsabschnitt dazu verwendet, das Messobjekt in eine definierte Höhenlage zu überführen, sodass das Gewicht des Messobjekts unmittelbar auf den Verformungsabschnitt wirkt. Die Wägezelle kann auf diese Weise zum Beispiel seitlich an einem auf einem Untergrund abgestellten Messobjekt befestigt werden, sodass die mit dem Verformungsabschnitt gekoppelte Hubvorrichtung sich mit ihrer dem Verformungsabschnitt abgewandten Seite auf dem Untergrund abstützt oder in dem Untergrund verankert ist. Die Verankerung muss dabei nicht unterhalb des Messobjektes erfolgen, sondern kann in besonders vorteilhafter Weise auch seitlich neben dem Messobjekt vorgesehen werden, was den Anbau, das heißt, die Verbindung der Wägezelle mit dem Messobjekt wesentlich vereinfacht. Die Hubvorrichtung kann in besonders vorteilhafter Weise hydraulisch, pneumatisch, elektrisch, elektromagnetisch oder mechanisch ausfahrbar, das heißt, in ihrer Länge veränderbar ausgeführt sein. Die Wahl auf das eine oder andere Mittel zur Veränderung der Höhenlage des Messobjekts richtet sich dabei nach den örtlichen Gegebenheiten beziehungsweise nach den zur Verfügung stehenden Mitteln. Dabei ist eine mechanisch ausfahrbare Vorrichtung besonders einfach und stabil. Zudem erfordert eine mechanische Hubvorrichtung keine Hydraulik oder Pneumatikleitungen beziehungsweise elektrisch leitende Verbindungen oder Stromquellen. Die Durchgangsöffnungen in den Anschlussflanschen können dabei in bevorzugter Weise derart in die Anschlussflansche eingebracht sein, dass die Durchgangsöffnungen entlang einer durch die Anschlussflansche und den Verformungsabschnitt aufgespannte Ebene verlaufen. Die Befestigung der Wägezelle erfolgt darüber hinaus in besonders bevorzugter Weise vertikal an dem zu wiegenden Messobjekt, da mit dieser Befestigung die Verbindung mit einer Hubvorrichtung besonders einfach ausführbar ist. Durch diese Art der Verbindung der Wägezelle mit dem Messobjekt können die bereits erläuterten Vorteile einer höheren Messgenauigkeit und geringerer Biegemomente auf das Messobjekt erzielt werden.According to a first embodiment of the invention, it is proposed that the connecting flanges each have a through-opening in the direction transverse to their longitudinal extension, so that the deformation section can be coupled through the through-openings to a lifting device that causes a change in length, by means of which the measurement object is transferred from an initial position to a weighing position can be. In other words, the measurement object is connected to the load cell via the connection flange and the deformation section is used to transfer the measurement object to a defined height, so that the Weight of the measurement object acts directly on the deformation section. In this way, for example, the load cell can be fastened laterally to a measurement object placed on a subsurface, so that the lifting device coupled to the deformation section is supported on the subsurface with its side facing away from the deformation section or is anchored in the subsurface. The anchoring does not have to be below the measurement object, but can also be provided in a particularly advantageous manner on the side next to the measurement object, which significantly simplifies the attachment, ie the connection of the load cell to the measurement object. In a particularly advantageous manner, the lifting device can be extended hydraulically, pneumatically, electrically, electromagnetically or mechanically, that is to say its length can be changed. The choice of one or the other means of changing the height of the measurement object depends on the local conditions or the means available. A mechanically extendable device is particularly simple and stable. In addition, a mechanical lifting device does not require hydraulic or pneumatic lines or electrically conductive connections or power sources. The through-openings in the connecting flanges can preferably be made in the connecting flanges in such a way that the through-openings run along a plane spanned by the connecting flanges and the deformation section. In addition, the load cell is preferably attached vertically to the measurement object to be weighed, since this attachment makes it particularly easy to connect to a lifting device. With this type of connection of the load cell to the measurement object, the already explained advantages of higher measurement accuracy and lower bending moments on the measurement object can be achieved.

Wie zuvor bereits angedeutet wurde, besteht eine weiterbildende Maßnahme der Erfindung darüber hinaus darin, dass der Verformungsabschnitt und die parallel zu dem Verformungsabschnitt verlaufenden Anschlussflansche einstückig an dem Grundkörper ausgebildet sind. Durch die einstückige Ausführung des Grundkörpers mit dem Verformungsabschnitt und den Anschlussflanschen wird die Wägezelle insgesamt sehr einfach in ihrem Aufbau, sodass sich auch der Fertigungsaufwand für eine derartige Wägezelle reduziert. Letztlich wirkt sich dies auch positiv auf die Herstellungskosten aus.As already indicated above, a further development measure of the invention consists in that the deformable section and the connection flanges running parallel to the deformable section are formed in one piece on the base body. Due to the one-piece design of the base body with the deformation section and the connection flanges, the overall construction of the load cell is very simple, so that the production costs for such a load cell are also reduced. Ultimately, this also has a positive effect on the production costs.

Eine besonders einfache Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Wägezelle ist ferner darin zu sehen, dass der Verformungsabschnitt einen Ringflansch aufweist, an dem bei montierter Hubvorrichtung ein korrespondierender Druckflansch einer Druckhülse der Hubvorrichtung gleitend anliegt, wobei in die Druckhülse ein mit seinem gegenüberliegenden Ende an dem Untergrund fixierter, in dem Untergrund verankerter oder sich auf dem Untergrund abstützender Gewindebolzen der Hubvorrichtung eingeschraubt ist.A particularly simple embodiment variant of a load cell according to the invention can also be seen in the fact that the deformation section has an annular flange on which a corresponding pressure flange of a pressure sleeve of the lifting device rests slidingly when the lifting device is installed, with a threaded bolts of the lifting device that are anchored or supported on the ground are screwed in.

Alternativ zu diesem Vorschlag ist es jedoch ebenfalls von Vorteil, wenn der Verformungsabschnitt ein Innengewinde aufweist, in das bei montierter Hubvorrichtung ein korrespondierender Gewindebolzen der Hubvorrichtung eingeschraubt ist, der sich mit seinem dem Gewinde gegenüberliegenden Ende auf dem Untergrund abstützt oder in dem Untergrund verankert ist. Diese mechanischen Lösungen sind jeweils unempfindlich gegenüber Witterungseinflüssen und darüber hinaus einfach zu handhaben. Eine Stromzufuhr oder Hydraulik- beziehungsweise Pneumatikleitungen sind entbehrlich.As an alternative to this proposal, however, it is also advantageous if the deformation section has an internal thread, into which a corresponding threaded bolt of the lifting device is screwed when the lifting device is installed, which is supported on the ground or is anchored in the ground with its end opposite the thread. These mechanical solutions are each insensitive to the effects of the weather and are also easy to handle. A power supply or hydraulic or pneumatic lines are unnecessary.

Weist die mechanische Ausführung einer Gewichtserfassungsvorrichtung einen Gewindebolzen auf, so kann das dem Gewinde des Gewindebolzens gegenüberliegende Ende in einen Standfuß münden, der beispielsweise als ein Kugelgelenk ausgebildet ist. Durch die Ausbildung als Kugelgelenk können Bewegungen ausgeglichen werden und die Montage der gesamten Gewichtserfassungsvorrichtung vereinfacht sich dadurch erheblich.If the mechanical design of a weight detection device has a threaded bolt, the end opposite the thread of the threaded bolt can end in a base, which is designed as a ball joint, for example. Because it is designed as a ball joint, movements can be compensated for, and this considerably simplifies the assembly of the entire weight detection device.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die gezeigten Ausführungsbeispiele stellen dabei keine Einschränkung auf die dargestellten Varianten dar, sondern dienen lediglich der Erläuterung eines Prinzips der Erfindung.The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. The exemplary embodiments shown do not represent any restriction to the variants shown, but only serve to explain a principle of the invention.

Gleiche oder gleichartige Bauteile werden stets mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Um die erfindungsgemäße Funktionsweise veranschaulichen zu können, sind in den Figuren nur stark vereinfachte Prinzipdarstellungen gezeigt, bei denen auf die für die Erfindung nicht wesentlichen Bauteile verzichtet wurde. Dies bedeutet jedoch nicht, dass derartige Bauteile bei einer erfindungsgemäßen Lösung nicht vorhanden sind.Identical or similar components are always denoted by the same reference numbers. In order to be able to illustrate the mode of operation according to the invention, the figures only show highly simplified basic representations, in which the components which are not essential for the invention have been omitted. However, this does not mean that such components are not present in a solution according to the invention.

Es zeigt:

1: einen Schnitt durch eine erste Ausführungsvariante einer an einem Messobjekt befestigten Wägezelle in einer Wiegeposition des Messobjekts,
2: einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsvariante einer an einem Messobjekt befestigten Wägezelle in einer Wiegeposition des Messobjekts,
3: eine räumliche Darstellung eines Messobjekts mit einer daran befestigten Wägezelle und
4: eine Alternative Art der Befestigung einer Wägezelle an einem Messobjekt.

It shows:

1 : a section through a first variant of a load cell attached to a measurement object in a weighing position of the measurement object,
2 : a section through a second embodiment variant of a load cell attached to a measurement object in a weighing position of the measurement object,
3 : a spatial representation of a measurement object with a load cell attached to it and
4 : an alternative way of attaching a load cell to a measurement object.

Die 1 zeigt einen Schnitt durch eine an einem Messobjekt 2 befestigte Wägezelle 1 in einer Wiegeposition des Messobjektes 2. „Wiegeposition“ bedeutet im vorliegenden Sinne, dass das Messobjekt 2 in Richtung des in 1 dargestellten Pfeils A vom Untergrund 16 angehoben ist und damit einen Abstand B zum Untergrund 16 aufweist. Die Wägezelle 1 trägt folglich das Messobjekt 2 in einer nachfolgend noch näher beschriebenen Weise und weist zunächst einen Grundkörper 3 auf, an dem einstückig ein Verformungsabschnitt 5 ausgebildet ist. Der Verformungsabschnitt 5 wird durch das auf ihn einwirkende Gewicht des Messobjekts 2 verformt, wodurch in einem in dem Verformungsabschnitt 5 integrierten Messelement 4, welches jedoch enbenso auf der Oberfläche des Verformungsabschnittes 5 angebracht sein kann, ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt wird, welches in einer in der 1 nicht dargestellten Auswerteelektronik verarbeitet, das heißt, in einen dem Gewicht des Messobjekts 2 entsprechenden Wert umgerechnet und weiterverarbeitet beziehungsweise zur Anzeige gebracht werden kann. An dem Grundkörper 3 der Wägezelle 1 sind zudem zwei mit einem Abstand zueinander angeordnete und parallel zueinander verlaufende Anschlussflansche 6 und 7 vorhanden, die der Befestigung der Wägezelle 1 an dem Messobjekt 2 dienen und ebenfalls einstückig mit dem Grundkörper 3 ausgebildet sind. Dabei weisen die Anschlussflansche 6, 7 stirnseitig, also auf ihrer dem Messobjekt 2 zugewandten Seite, jeweils in der 1 nicht näher bezeichnete Gewinde auf, in die je ein korrespondierender, an dem Messobjekt 2 fixierter Schraubenbolzen 19 beziehungsweise 20 eingeschraubt ist, sodass dadurch die Fixierung der Wägezelle 1 an dem Messobjekt 2 möglich wird. Zwischen den Anschlussflanschen 6, 7 und dem zwischen den Anschlussflanschen 6, 7 vorhandenen Verformungsabschnitt 5 weist die Wägezelle 1 vorliegend je einen Verformungsabstand 8 und 9 auf, der bei dem dargestellten Beispiel durch je einen Schlitz gebildet wird, sodass zwischen dem Verformungsabschnitt 5 und mindestens einem der Verformungsabstände 8, 9 aufgrund des auf den Verformungsabschnitt 5 einwirkenden Gewichts des Messobjekts 2 eine Relativbewegung möglich ist. Dadurch wird in dem Messelement 4 das zuvor bereits erwähnte, dem Gewicht des Messobjekts 2 proportionales Messsignal erzeugt und erhält die Wägezelle 1 in einer Seitenansicht ihre charakteristische E-Form oder Kammform.the 1 shows a section through a load cell 1 attached to a measurement object 2 in a weighing position of the measurement object 2. “Weighing position” in the present sense means that the measurement object 2 is in the direction of the in 1 shown arrow A is raised from the base 16 and thus has a distance B from the base 16. The load cell 1 consequently carries the measurement object 2 in a manner described in more detail below and initially has a base body 3 on which a deformation section 5 is formed in one piece. The deformation section 5 is deformed by the weight of the measurement object 2 acting on it, as a result of which an electrical output signal is generated in a measuring element 4 integrated in the deformation section 5, which can also be attached to the surface of the deformation section 5 1 Processed evaluation electronics, not shown, that is, can be converted into a value corresponding to the weight of the measurement object 2 and further processed or displayed. On the base body 3 of the load cell 1 there are also two connecting flanges 6 and 7 which are arranged at a distance from one another and run parallel to one another. In this case, the connection flanges 6, 7 on the front side, ie on their side facing the measurement object 2, each in the 1 Unspecified threads, into which a corresponding screw bolt 19 or 20 fixed to the measurement object 2 is screwed, so that the load cell 1 can be fixed to the measurement object 2 as a result. In the present case, the load cell 1 has a deformation distance 8 and 9 between the connecting flanges 6, 7 and the deformation section 5 between the connecting flanges 6, 7 of the deformation distances 8, 9 due to the weight of the measurement object 2 acting on the deformation section 5, a relative movement is possible. As a result, the previously mentioned measurement signal, which is proportional to the weight of the measurement object 2, is generated in the measurement element 4 and the load cell 1 is given its characteristic E-shape or comb shape in a side view.

Die Montage der Wägezelle 1 erfolgt bei dem in 1 gezeigten Beispiel dergestalt, dass zunächst ein Bodenanker 21 in dem Untergrund 16 fixiert wird. Bei dem Bodenanker 21 handelt es sich vorliegend um einen in den Untergrund 16 eingeschraubten Schraubenbolzen, der oberhalb des Untergrundes 16 in ein Befestigungsauge 22 übergeht, in das ein weiterer Schraubenbolzen 23 eingeschraubt ist. Mit dieser Art der Befestigung fixiert der Schraubenbolzen 23 einen Gewindebolzen 17, auf dessen Gewinde eine Druckhülse 15 geschraubt wird. Die Druckhülse 15 ist durch eine senkrecht zur Längserstreckung der Anschlussflansche 6, 7, also vertikal verlaufende Durchgangsöffnung 10 in dem Anschlussflansch 6 und durch eine ebenso verlaufende Durchgangsöffnung 11 in dem Anschlussflansch 7 hindurchgeführt und weist im Bereich des Verformungsabschnittes 5 der Wägezelle 1 einen Druckflansch 14 auf, der an einem korrespondierenden Ringflansch 13 des Verformungsabschnittes 5 gleitend anliegt. Durch eine Relativbewegung zwischen Druckhülse 15 und Gewindebolzen 17 werden die Druckhülse 15 und der Gewindebolzen 17 ineinander oder auseinander bewegt, sodass dadurch eine Hubbewegung erzeugt wird. Die Einleitung der Relativbewegung der Druckhülse 15 im Verhältnis zum Gewindebolzen 17 erfolgt bei dem in 1 gezeigten Beispiel über eine Sechskantmutter 24 am oberen Ende der Druckhülse 15. Durch den Gewindebolzen 17 und die Druckhülse 15 wird im Zusammenspiel mit dem Verformungsabschnitt 5 insgesamt eine Hubvorrichtung 12 gebildet, die mit der Wägezelle 1 eine Hubbewegung des Messobjekts 2 ermöglicht, sodass eine permanente Messung des Gewichts des Messobjekts 2 durchgeführt werden kann. An der Unterseite des Grundkörpers 3 der Wägezelle 1 ist zudem ein Kabelanschluss 25 vorhanden, der im vorliegenden Fall die Verbindung mit der Auswerteelektronik ermöglicht.The load cell 1 is installed at the in 1 example shown in such a way that first a ground anchor 21 is fixed in the ground 16 . In the present case, the ground anchor 21 is a bolt screwed into the base 16, which merges into a fastening eye 22 above the base 16, into which another bolt 23 is screwed. With this type of attachment, the screw bolt 23 fixes a threaded bolt 17 onto the thread of which a pressure sleeve 15 is screwed. The pressure sleeve 15 is passed through a through-opening 10 in the connecting flange 6 running perpendicularly to the longitudinal extent of the connecting flanges 6, 7, i.e. vertically, and through a through-opening 11 in the connecting flange 7 running in the same way, and has a pressure flange 14 in the region of the deformation section 5 of the load cell 1 , which abuts against a corresponding annular flange 13 of the deformation section 5 in a sliding manner. A relative movement between the pressure sleeve 15 and the threaded bolt 17 moves the pressure sleeve 15 and the threaded bolt 17 into one another or apart, so that a lifting movement is thereby generated. The initiation of the relative movement of the pressure sleeve 15 in relation to the threaded bolt 17 takes place at the 1 example shown via a hexagonal nut 24 at the upper end of the pressure sleeve 15. The threaded bolt 17 and the pressure sleeve 15 together with the deformation section 5 form a lifting device 12, which enables a lifting movement of the measurement object 2 with the load cell 1, so that a permanent measurement of the weight of the measurement object 2 can be performed. On the underside of the base body 3 of the load cell 1 there is also a cable connection 25 which, in the present case, enables the connection to the evaluation electronics.

Die 2 veranschaulicht eine alternative Ausführungsvariante einer Wägezelle 1. Auch hierbei besteht die Wägezelle 1 aus einem Grundkörper 3, an dem der Verformungsabschnitt 5 mit einem darin enthaltenen Messelement 4 sowie zwei, durch je einen Verformungsabstand 8 beziehungsweise 9 beabstandet hierzu und parallel zueinander verlaufende Anschlussflansche 6 und 7 einstückig ausgebildet sind. In die über Schraubenbolzen 19 und 20 an dem Messobjekt 2 fixierten Anschlussflansche 6, 7 ist jeweils eine vertikal zur Längserstreckung der Anschlussflansche 6, 7 ausgerichtete Durchgangsöffnung 10, 11 eingebracht, deren Durchmesser auch hierbei größer ist, als der Durchmesser des Gewindebolzens 17, welcher in ein korrespondierendes Innengewinde 18 des Verformungsabschnittes 5 eingeschraubt wurde. Auf seiner dem Gewinde abgewandten Seite weist der Gewindebolzen 17 ferner eine Sechskantmutter 27 auf, die sich in der Darstellung der 2 mit ihrer Anlagefläche auf einem Standfuß 26 abstützt. Der Standfuß 26 ist vorliegend als ein Kugelgelenk ausgebildet, um Bewegungen ausgleichen zu können. Durch eine Drehbewegung der des Gewindebolzens 17 wird eine Relativbewegung zwischen dem Gewinde in dem Verformungsabschnitt 5 und dem darin eingeschraubten Gewindebolzen 17 erzeugt, die zu einer Hubbewegung der dadurch gebildeten Hubvorrichtung 12 führt. Auf diese Weise kann das Messobjekt 2 in Richtung des Pfeils A angehoben werden, sodass das Messobjekt 2 in der Wiegeposition einen Abstand B zu dem Untergrund 16 aufweist.the 2 1 illustrates an alternative embodiment variant of a load cell 1. Here, too, the load cell 1 consists of a base body 3 on which the deformation section 5 with a measuring element 4 contained therein and two connecting flanges 6 and 7 running parallel to one another and spaced apart from this by a deformation distance 8 or 9 are formed in one piece. In each of the connecting flanges 6, 7, which are fixed to the measurement object 2 via screw bolts 19 and 20, there is a through opening 10, 11 which is aligned vertically to the longitudinal extent of the connecting flanges 6, 7 and whose diameter is also larger than the diameter of the threaded bolt 17, which in a corresponding internal thread 18 of the deformation section 5 has been screwed in. On its side facing away from the thread, the threaded bolt 17 also has a hex nut 27 which is shown in FIG 2 is supported with its contact surface on a base 26. In the present case, the base 26 is designed as a ball joint in order to be able to compensate for movements. A rotary movement of the threaded bolt 17 causes a relative movement between the threads in the deformation Section 5 and the threaded bolt 17 screwed into it is produced, which leads to a lifting movement of the lifting device 12 formed thereby. In this way, the measurement object 2 can be lifted in the direction of the arrow A, so that the measurement object 2 is at a distance B from the base 16 in the weighing position.

Aus der 3 geht eine räumliche Darstellung eines Teils des Messobjekts 2 hervor. Die Wägezelle 1 ist hier seitlich an dem Messobjekt 2 befestigt. Die stab- oder balkenartigen Anschlussflansche 6 und 7 dienen dabei der Befestigung der Wägezelle 1 am Messobjekt 2. Zwischen den Anschlussflanschen 6 und 7 ist in der zuvor bereits beschriebenen Weise einstückig am Grundkörper 3 auch der Verformungsabschnitt 5 mit dem darin integrierten Messelement 4 ausgebildet. Zwischen den Anschlussflanschen 6 und 7 und dem mittig und parallel zu den Anschlussflanschen 6, 7 verlaufenden Verformungsabschnitt 5 sind auch bei dieser Wägezelle 1 Verformungsabstände 8 und 9 in Form durchgehender Schlitze ausgebildet. Aus der Darstellung wird deutlich, wie der Bodenanker 21 am Untergrund 16 befestigt werden kann. Dabei wird durch die erkennbare Bohrung des Bodenankers 21 der zuvor bereits beschriebene Schraubenbolzen hindurchgeführt und im Untergrund 16 fixiert. Die Verbindung zwischen dem Bodenanker 21 und dem Gewindebolzen 17 erfolgt über den Schraubbolzen 23From the 3 shows a spatial representation of a part of the measurement object 2. The load cell 1 is attached to the side of the measurement object 2 here. The rod or bar-like connecting flanges 6 and 7 are used to fasten the load cell 1 to the measurement object 2. Between the connecting flanges 6 and 7, the deformation section 5 with the measuring element 4 integrated therein is also formed in one piece on the base body 3 in the manner already described. Between the connecting flanges 6 and 7 and the deformation section 5 running in the middle and parallel to the connecting flanges 6, 7, deformation distances 8 and 9 are also formed in this load cell 1 in the form of continuous slots. It is clear from the illustration how the ground anchor 21 can be fastened to the ground 16 . The screw bolt already described above is passed through the recognizable hole in the ground anchor 21 and fixed in the ground 16 . The connection between the ground anchor 21 and the threaded bolt 17 is made via the bolt 23

Lediglich beispielhaft geht aus der 4 ausschnittsweise noch einmal eine erfindungsgemäße, Wägezelle 1 mit einer E-Form beziehungsweise Kammform hervor, die bei dem dargestellten Beispiel in einer zu den vorherigen Darstellungen abweichenden Art und Weise an dem Messobjekt 2 befestigt ist. Zur Fixierung der Wägezelle 1 dienen hierbei insgesamt 4 Befestigungsbohrungen 28, durch die in der 4 aus Vereinfachungsgründen nicht gezeigte Schraubenbolzen hindurchgeführt und in das Messobjekt 2 eingeschraubt werden. Die Besonderheit der Montage der in 4 gezeigten Wägezelle 1 besteht darin, dass diese nicht mit der Stirnseite der stab- oder balkenartigen Anschlussflansche 6 und 7 am Messobjekt 2 befestigt ist, sondern mit der Längsseite der Anschlussflansche 6 und 7, die von den Befestigungsbohrungen 28 durchdrungen sind. Dabei weist der Anschlussflansche 6 zwei Befestigungsbohrungen 28 und der Anschlussflansch 7 ebenfalls zwei Befestigungsbohrungen 28 auf. In der Darstellung der 4 wurde aus Vereinfachungsgründen auf einige Elemente verzichtet und lediglich die Wägezelle 1 am Messobjekt 2 dargestellt.Merely as an example goes from the 4 a detail of a load cell 1 according to the invention with an E-shape or comb shape, which in the example shown is attached to the measurement object 2 in a manner that differs from the previous illustrations. To fix the load cell 1 are used here a total of 4 mounting holes 28 through which in the 4 For reasons of simplification, bolts that are not shown are passed through and screwed into the measurement object 2 . The peculiarity of the assembly of the in 4 The load cell 1 shown is that it is not fastened to the measuring object 2 with the end face of the rod or beam-like connecting flanges 6 and 7, but rather with the long side of the connecting flanges 6 and 7, through which the fastening bores 28 penetrate. The connecting flange 6 has two fastening bores 28 and the connecting flange 7 also has two fastening bores 28 . In the representation of 4 some elements were left out for reasons of simplification and only the load cell 1 on the measurement object 2 was shown.

BezugszeichenlisteReference List

11: Wägezelleload cell
22: Messobjektmeasurement object
33: Grundkörperbody
44: Messelementmeasuring element
55: Verformungsabschnittdeformation section
66: Anschlussflanschconnection flange
77: Anschlussflanschconnection flange
88th: Verformungsabstanddeformation distance
99: Verformungsabstanddeformation distance
1010: Durchgangsöffnungpassage opening
1111: Durchgangsöffnungpassage opening
1212: Hubvorrichtunglifting device
1313: Ringflanschring flange
1414: Druckflanschpressure flange
1515: Druckhülsepressure sleeve
1616: Untergrundunderground
1717: Gewindebolzenthreaded bolt
1818: Innengewindeinner thread
1919: Schraubenbolzenscrew bolts
2020: Schraubenbolzenscrew bolts
2121: Bodenankerground anchor
2222: Befestigungsaugemounting eye
2323: Schraubenbolzenscrew bolts
2424: Sechskantmutterhex nut
2525: Kabelanschlusscable connection
2626: Standfuß (Kugelgelenk)base (ball joint)
2727: Sechskantmutterhex nut
2828: Befestigungsbohrungenmounting holes

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

EP 0952436 A2 [0003]
US 10416019 B2 [0004]
DE 102011106851 A1 [0005]

Claims

Load cell (1) for determining the weight of a measurement object (2), the load cell (1) consisting of a base body (3) and at least one measuring element (4) which is in or on a weight of the measurement object (2) deformable deformation section (5) is present and the measuring element (4) generates an electrically measurable output signal corresponding to the deformation, which can be processed in evaluation electronics, characterized in that the deformation section (5) is located centrally between two, on the base body (3), the Load cell (1) is formed by connecting flanges (6, 7) which run parallel to one another and are used to create a detachable connection with the measuring object (2), and between the deformation section (5) and the connecting flanges (6, 7) there is a respective deformation distance (8, 9 ) exists, so that the load cell (1) has an overall E-shape or comb-shape in a side view.

load cell after claim 1 , characterized in that the connecting flanges (6, 7) each have a through-opening (10, 11) in a direction transverse to their longitudinal extension, so that the deformation section (5) can be coupled to a lifting device (12) that causes a change in length, by means of which the measurement object (2) is transferrable from an initial position to a weighing position.

Load cell according to one of the preceding claims, characterized in that the deformation section (5) and the connecting flanges (6, 7) running parallel to the deformation section (5) are formed in one piece on the base body (3).

load cell according to one of the claims 2 or 3 , characterized in that the deformation section (5) has an annular flange (13) on which a corresponding pressure flange (14) of a pressure sleeve (15) of the lifting device (12) rests slidingly when the lifting device (12) is mounted, the pressure sleeve (15 ) a threaded bolt (17) of the lifting device (12), which is fixed with its opposite end to the base (16), is anchored in the base (16) or is supported on the base (16), is screwed in.

load cell according to one of the claims 2 or 3 , characterized in that the deformation section (5) has an internal thread (18) into which a corresponding threaded bolt (17) is screwed when the lifting device (12) is mounted, which is supported on the substrate (16) with its end opposite the thread or is anchored in the substrate (16).