DE10332400B3

DE10332400B3 - Wägezelle mit Transportsicherung

Info

Publication number: DE10332400B3
Application number: DE2003132400
Authority: DE
Inventors: Michael Müller; Ulrich Bajohr
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius Lab Instruments GmbH and Co KG
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2023-07-18
Also published as: WO2005017470A1

Abstract

Für eine Wägezelle mit Transportsicherung, bestehend aus einem Kraftmesssystem (2), welches einen gehäusefesten Bereich (3) und einen Lastaufnahmebereich (7) aufweist, die durch einen oberen Lenker (8) und einen unteren Lenker (9) in Form einer Parallelführung miteinander verbunden sind, wobei der gehäusefeste Bereich eine ebene Befestigungsfläche (4) aufweist, und einer Grundplatte (1), welche eine ebene Gegenfläche (5) zum Befestigen des Kraftmesssystems aufweist, wird vorgeschlagen, dass die Grundplatte (1) mindestens eine weitere ebene Fläche (20) aufweist, die mit der ebenen Gegenfläche (5) zum Befestigen des Kraftmesssystems (2) fluchtet, dass an dieser mindestens einen weiteren ebenen Fläche (20) mindestens eine vorkragende Arretierungsplatte (24) mit einer ebenen Fläche (28) befestigt ist, dass der Lastaufnahmebereich (7) des Kraftmesssystems (2) ebenfalls eine ebene Fläche (29) aufweist, die mit der ebenen Befestigungsfläche (4) am gehäusefesten Bereich (3) des Kraftmesssystems fluchtet, und dass zur Transportsicherung eine ebene Sicherungsplatte (30) an den/die vorkragenden Teil(e) der Fläche(n) (28) der Arretierungsplatte(n) (24) und an die ebene Fläche (29) am Lastaufnahmebereich (7) lösbar zu befestigen ist. DOLLAR A Damit wird eine praktisch verspannungsfreie Transportsicherung für das Kraftmesssystem der Wägezelle erreicht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wägezelle mit Transportsicherung, bestehend aus einem Kraftmesssystem, welches einen gehäusefesten Bereich und einen Lastaufnahmebereich aufweist, die durch einen oberen Lenker und einen unteren Lenker in Form einer Parallelführung miteinander verbunden sind, wobei der gehäusefeste Bereich eine ebene Befestigungsfläche aufweist, und einer Grundplatte, welche eine ebene Gegenfläche zum Befestigen des Kraftmesssystems aufweist.

Wägezellen dieser Art sind allgemein bekannt und beispielsweise in der DE 101 61 517 A1 beschrieben.

Die Kraftmesssysteme dieser Wägezellen arbeiten häufig nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation, einem Messprinzip, das fast weglos arbeitet, also unter Last nur sehr wenig nachgibt. Es sind jedoch auch andere, fast weglose Messprinzipien bekannt und im Einsatz wie z.B. schwingende Saiten oder Dehnungsmessstreifen. Für solche. fast weglose Kraftmesssysteme ist es schwierig, die Wägezelle vor zu hohen Belastungen während des Betriebes und während des Transportes durch übliche Überlastanschläge bzw. Transportanschläge zu schützen. Bei eingebauten Wägezellen ist es daher üblich, zwischen Waagschale und Wägezelle federnde Kraftübertragungselemente einzusetzen, die bei Überlast soweit nachgeben, dass sich die Waagschale auf dem Gehäuse abstützt und Überlastkräfte direkt auf das Gehäuse übertragen werden. Die federnden Kraftübertragungselemente können auch vorgespannt sein, sodass sie sich innerhalb des Messbereiches starr verhalten und erst bei Überlast federnd nachgeben.

Diese Art der Überlastsicherung ist jedoch in manchen Applikationen von Wägezellen nicht möglich, da federnde Zwischenelemente dort stören oder feste Gehäuseteile als Anschlag fehlen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Wägezelle der eingangs genannten Art anzugeben, die zumindest beim Transport gegen zu große Kräfte und Drehmomente geschützt ist, und deren Kraftmesssystem durch die Transportsicherung praktisch nicht verspannt wird.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Grundplatte mindestens eine weitere ebene Fläche aufweist, die mit der ebenen Gegenfläche zum Befestigen des Kraftmesssystems fluchtet, dass an dieser mindestens einen weiteren ebenen Fläche mindestens eine vorkragende Arretierungsplatte mit einer ebenen Fläche befestigt ist, dass der Lastaufnahmebereich des Kraftmesssystems ebenfalls eine ebene Fläche aufweist, die mit der ebenen Befestigungsfläche am gehäusefesten Bereich des Kraftmesssystems fluchtet, und dass zur Transportsicherung eine ebene Sicherungsplatte an den/die vorkragenden Teile) der Fläche(n) der Arretierungsplatte(n) und an die ebene Fläche am Lastaufnahmebereich lösbar zu befestigen ist.

In der üblichen Einbaulage einer Wägezelle mit unten liegender waagerechter Grundplatte und darauf von oben befestigtem Kraftmesssystem weist also die Grundplatte auf der Oberseite mindestens zwei waagerechte fluchtende Flächen auf; an einer dieser Flächen ist das Kraftmesssystem befestigt, an der/den anderen Fläche(n) ist/sind die Arretierungsplatte(n) befestigt. Die untere(n) Fläche(n) der Arretierungsplatte(n) fluchtet dadurch mit den angegebenen Flächen an der Grundplatte. Das Kraftmesssystem weist die ebene waagerechte Befestigungsfläche an seiner Unterseite auf, die dazu fluchtende Fläche am Lastaufnahmebereich befindet sich daher ebenfalls auf der Unterseite des Lastaufnahmebereichs. Diese Fläche fluchtet dann im eingebauten Zustand des Kraftmesssystems mit der/den unteren Fläche(n) der Arretierungsplatte(n). Dadurch stehen fluchtende Flächen zur Verfügung, an die zur Transportsicherung die ebene Sicherungsplatte von unten her befestigt werden kann ohne dass die Gefahr besteht, dass dies zu einer Verspannung oder sogar Beschädigung des Kraftmesssystems führt. Die Sicherungsplatte verbindet dann den Lastaufnehmer mit der Grundplatte und sorgt so dafür, dass alle äußeren Kräfte und Momente vom Lastaufnehmer direkt in die Grundplatte abgeleitet werden.

Durch die angegebene Geometrie mit den fluchtenden Flächen an der Oberseite der Grundplatte und der Unterseite des Kraftmesssystems lassen sich diese fluchtenden Flächen sehr präzise herstellen – z.B. in einer vorteilhaften Ausgestaltung durch gemeinsames Überfräsen –, sodass im Zusammenspiel mit den ebenen Flächen an der/den Arretierungsplatte(n) und an der Sicherungsplatte eine fast toleranzfreie Ausrichtung der zu fixierenden Flächen erreicht wird. Durch diese auf die Minimierung von Toleranzketten ausgerichtete Gestaltung unterscheidet sich die angegebene Transportsicherung von üblichen Transportsicherungen mit geringen Anforderungen, bei denen Flächen, deren Parallelität und Höhengleichheit Toleranzen aus mehreren Fertigungs- und Montageschritten aufweisen, gegeneinander fixiert werden.

Wenn im Vorstehenden und im Folgenden von „ebenen Flächen" die Rede ist, so sind damit nicht nur durchgehende Flächen gemeint, sondern auch Flächen, die aus mehreren fluchtenden Teilflächen zusammengesetzt sind. Wird beispielsweise das Kraftmesssystem durch vier Schrauben an der Grundplatte befestigt, so kann z.B. das Kraftmesssystem an der Unterseite vier „Füße" aufweisen, deren Unterseiten zusammen die ebene Befestigungsfläche bilden. Diese Ausführungsform der unterteilten Fläche wird häufig aus Fertigungsgesichtspunkten gewählt, um bei der Endbearbeitung nur relativ kleine Flächen mit der notwendigen geringen Toleranz und hohen Oberflächengüte bearbeiten zu müssen.

Vorteilhafterweise weist die Grundplatte drei weitere fluchtende Flächen zum Befestigen von drei Arretierungsplatten auf. Dadurch stützt sich die Sicherungsplatte auf drei beabstandeten Flächen ab und kann sehr gut Drehmomente auf die Grundplatte ableiten.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Sicherungsplatte unverlierbar in der Wägezelle gehalten und wird im gelösten Zustand durch Federn, die sich an der Grundplatte oder an der/den Arretierungsplatte(n) abstützen, auf Distanz zum Lastaufnehmer gehalten. Dadurch steht die Sicherungsplatte jederzeit für die Transportsicherung zur Verfügung und kann nicht verloren gehen oder vertauscht werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die unverlierbare Sicherungsplatte so dimensioniert und in der Wägezelle gehalten, dass sie im gelösten Zustand einen Überlastanschlag bildet. Dadurch sichert sie das Kraftmesssystem nicht nur beim Transport sondern auch während des Betriebes.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der schematischen Figuren beschrieben. Dabei zeigt:

1 einen vertikalen Längsschnitt durch die Wägezelle,

2 einen vertikalen Querschnitt durch die Wägezelle längs der Linie II-II in 1,

3 die Grundplatte der Wägezelle in Aufsicht,

4 die Grundplatte der Wägezelle mit montierten Arretierungsplatten,

5 die Grundplatte der Wägezelle mit montierten Arretierungsplatten und mit der Sicherungsplatte und

6 die Sicherungsplatte alleine.

Im vertikalen Längsschnitt durch die Wägezelle in 1 erkennt man eine Grundplatte 1 und ein Kraftmesssystem 2. Das Kraftmesssystem weist einen gehäusefesten Bereich 3 auf, der mit seiner unteren, ebenen Befestigungsfläche 4 an einer ebenen Gegenfläche 5 der Grundplatte 1 mittels Befestigungsschrauben 6 befestigt ist. Weiter weist das Kraftmesssystem einen Lastaufnahmebereich 7 auf, der über einen oberen Lenker 8 und einen unteren Lenker 9 in Form einer Parallelführung mit dem gehäusefesten Bereich 3 verbunden ist. Am Lastaufnahmebereich 7 ist ein Lasteinleitungsteil 10 mittels Schrauben 11 befestigt. Das Lasteinleitungsteil 10 wiederum trägt die zu messende Last, bzw. an ihm sind weitere kraftübertragende Elemente wie z.B. eine Rollenbahn befestigt (nicht dargestellt). Am Lasteinleitungsteil sind in der Figur außerdem Membranen 12 angedeutet, die einen Schutz vor eindringender Flüssigkeit bzw. eindringendem Staub sicherstellen.

Vom Kraftmesssystem 2 sind weiterhin ein Übersetzungshebel 13 erkennbar, an dessen Ende eine Spule 14 befestigt ist. Diese Spule taucht in den Luftspalt eines Permanentmagnetsystems 15 ein und erzeugt die lastproportionale Gegenkraft.

Weiter ist ein Gehäuse 16 angedeutet, das an der Grundplatte 1 befestigt ist und zusammen mit einem Bodenblech 17 das Kraftmesssystem umgibt.

Die bisher beschriebenen Teile der Wägezelle sind allgemein bekannt, sodass auf eine detaillierte Erläuterung verzichtet werden kann.

Bei der erfindungsgemäßen Wägezelle weist die Grundplatte 1 zusätzlich zur ebenen Gegenfläche 5 zum Befestigen des Kraftmesssystems drei weitere ebene Flächen 18, 19 und 20 auf, die am besten in 3 erkennbar sind. 3 zeigt die Grundplatte der Wägezelle in Aufsicht und ist gegenüber 1 und 2 verkleinert. Die Flächen 18, 19 und 20 fluchten untereinander und fluchten auch mit der Gegenfläche 5 zum Befestigen des Kraftmesssystem. Die Flächen 5, 18, 19 und 20 sind vorteilhafterweise in einem einzigen Arbeitsgang – beispielsweise durch Überfräsen – hergestellt. Dadurch sind die Fertigungstoleranzen für die Ebenheit und für die gleiche Höhe dieser Flächen sehr gering. – Die Flächen 18 und 19 befinden sich neben dem Lastaufnahmebereich des Kraftmesssystems 2, das in 3 strichpunktiert angedeutet ist; die Fläche 20 befindet sich unter dem Kraftmesssystem, jedoch ist an dieser Stelle des Kraftmesssystems eine Öffnung 21 im unteren Lenker 9 (siehe 1), sodass oberhalb der Flächen 18, 19 und 20 Platz für den Einbau von Arretierungsplatten 22, 23 und 24 vorhanden ist.

An den Flächen 18, 19 und 20 werden Arretierungsplatten 22, 23 und 24 befestigt, die in den 1, 2 und 4 erkennbar sind. Die 4 ist dabei eine Aufsicht auf die Grundplatte mit montierten Arretierungsplatten. Die Arretierungsplatten 22, 23 und 24 weisen eine ebene Unterseite 26, 27 und 28 auf, die Oberseite kann beliebig ausgestaltet sein. Die Arretierungsplatten liegen etwa mit der Hälfte ihrer Fläche auf den Flächen 18, 19 und 20 der Grundplatte auf und sind dort beispielsweise – wie in 1 und 2 gezeichnet – mittels Befestigungsschrauben 25 befestigt; es ist jedoch auch eine Befestigung mittels Nieten möglich. Der restliche Teil der Arretierungsplatten kragt vor und ragt in eine Ausnehmung 31 in der Grundplatte hinein. – Da die Flächen 18, 19 und 20 an der Grundplatte mit der Gegenfläche 5 an der Grundplatte fluchten, fluchten also auch die Unterseiten 26, 27 und 28 der Arretierungsplatten mit der Gegenfläche 5 zum Befestigen des Kraftmesssystems an der Grundplatte.

Das Kraftmesssystem 2 weist auf seiner Unterseite ebenfalls fluchtende ebene Flächen auf und zwar die Befestigungsfläche 4 am gehäusefesten Bereich 3 und eine ebene Fläche 29 am Lastaufnahmebereich 7. Diese Flächen 4 und 29 werden vorteilhafterweise ebenfalls in einem Arbeitsgang – z.B. durch Überfräsen – hergestellt. Wird das Kraftmesssystem nun mit der Befestigungsfläche 4 an der Gegenfläche 5 an der Grundplatte befestigt, so fluchten alle beschriebenen Flächen untereinander. Insbesondere fluchten die Fläche 29 an der Unterseite des Lastaufnahmebereiches des Kraftmesssystems und die vorkragenden Bereiche an der Unterseite 26, 27 und 28 der Arretierungsplatten miteinander und bilden damit eine gemeinsame Ebene zum Befestigen einer ebenen Sicherungsplatte 30. Die Sicherungsplatte 30 ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung in 6 in Aufsicht alleine gezeigt; im eingebauten Zustand ist sie in den 1, 2 und 5 erkennbar. Die Sicherungsplatte 30 ist T-förmig ausgebildet und weist vier Bohrungen 33, 33' auf. Die drei Bohrungen 33 dienen dabei zum Befestigen der Sicherungsplatte an den vorkragenden Teilen der Arretierungsplatten 22, 23 und 24, die Bohrung 33' dient dem Befestigen der Sicherungsplatte an der Fläche 29 des Lastaufnahmebereiches 7 des Kraftmesssystems. Als Befestigungsmittel 32 sind dabei in 1 und 2 Schrauben vorgesehen, die für diese lösbare Verbindung optimal sind, es sind jedoch auch andere Befestigungsmittel denkbar. Die Sicherungsplatte 30 muss nur auf der Oberseite eben sein, um zusammen mit den fluchtenden Flächen am Lastaufnahmebereich des Kraftmesssystems und an den Arretierungsplatten beim Befestigen praktisch keine Verspannung in das Kraftmesssystem einzubringen.

Durch die im Vorstehenden beschriebene Geometrie müssen also nur zueinander fluchtende Flächen an der Grundplatte und am Kraftmesssystem sowie Arretierungsplatten und eine Sicherungsplatte mit jeweils einer ebenen Fläche präzise gefertigt werden, um die praktisch verspannungsfreie Transportsicherung des Kraftmesssystems zu ermöglichen. Für diese Fertigungsschritte gibt es relativ einfache Verfahren, die eine hohe Präzision ergeben, sodass sich der Aufwand für die Transportsicherung trotz der hohen Anforderungen in Grenzen hält.

Die Befestigungsmittel 32 sind von außen zugänglich. Die entsprechenden Öffnungen in der Grundplatte 1 und im Bodenblech 17 sind bei Nichtbenutzung durch übliche Verschlusskappen 34 verschlossen.

Die Sicherungsplatte 30 ist in der in den Figuren dargestellten vorteilhaften Ausführungsform unverlierbar in der Wägezelle gehalten: Nach Lösen der Befestigungsmittel 32 ist die Sicherungsplatte in der Ausnehmung 31 in der Grundplatte gehalten und wird durch Federn 35 nach unten gedrückt (zusätzlich zum Eigengewicht) und dadurch auf Distanz zum Lastaufnahmebereich 7 des Kraftmesssystems gehalten. Dadurch ist eine Beeinflussung des Kraftmesssystems durch die Sicherungsplatte ausgeschlossen.

Wird die Dicke der Sicherungsplatte geringfügig kleiner gewählt als die Tiefe der Ausnehmung 31 in der Grundplatte, so kann die gelöste Sicherungsplatte gleichzeitig einen Überlastanschlag für den Lastaufnahmebereich bilden.

Die im Vorstehenden beschriebene und in den Figuren dargestellte vorteilhafte Ausführungsform ist selbstverständlich nur eine unter vielen Möglichen. Die Sicherungsplatte kann z.B. dreieckig oder rechteckig ausgebildet sein statt der beschriebenen T-Form. Statt der drei Arretierungsplatten können auch zwei etwas großflächigere Arretierungsplatten neben dem Lastaufnahmebereich angeordnet sein (an den Positionen 22 und 23 in 4). Oder die Arretierungsplatten werden zu einer einzigen Arretierungsplatte zusammengefasst, die beispielsweise eine U-Form aufweisen kann.

1: Grundplatte
2: Kraftmesssystem
3: Gehäusefester Bereich des Kraftmesssystems
4: Ebene Befestigungsfläche von 3
5: Ebene Gegenfläche an der Grundplatte zum Befestigen des
: Kraftmesssystems
6: Befestigungsschrauben
7: Lastaufnahmebereich des Kraftmesssystems
8: Oberer Lenker
9: Unterer Lenker
10: Lasteinleitungsteil
11: Schrauben
12: Membran
13: Übersetzungshebel
14: Spule
15: Permanentmagnetsystem
16: Gehäuse
17: Bodenblech
18: Ebene Fläche an der Grundplatte
19: Ebene Fläche an der Grundplatte
20: Ebene Fläche an der Grundplatte
21: Öffnung im unteren Lenker 9
22: Arretierungsplatte
23: Arretierungsplatte
24: Arretierungsplatte
25: Befestigungsschraube
26: Unterseite der Arretierungsplatte 22
27: Unterseite der Arretierungsplatte 23
28: Unterseite der Arretierungsplatte 24
29: Ebene Fläche am Lastaufnahmebereich des Kraftmesssystems
30: Sicherungsplatte
31: Ausnehmung in der Grundplatte
32: Befestigungsmittel, z.B. Schrauben
33, 33': Bohrungen in der Sicherungsplatte
34: Verschlusskappen
35: Federn

Claims

Wägezelle mit Transportsicherung, bestehend aus – einem Kraftmesssystem (2), welches einen gehäusefesten Bereich (3) und einen Lastaufnahmebereich (7) aufweist, die durch einen oberen Lenker (8) und einen unteren Lenker (9) in Form einer Parallelführung miteinander verbunden sind, wobei der gehäusefeste Bereich (3) eine ebene Befestigungsfläche (4) aufweist, – und einer Grundplatte (1), welche eine ebene Gegenfläche (5) zum Befestigen des Kraftmesssystems (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, – dass die Grundplatte (1) mindestens eine weitere ebene Fläche (18, 19, 20) aufweist, die mit der ebenen Gegenfläche (5) zum Befestigen des Kraftmesssystems (2) fluchtet, – dass an dieser mindestens einen weiteren ebenen Fläche (18, 19, 20) mindestens eine vorkragende Arretierungsplatte (22, 23, 24) mit einer ebenen Fläche (26, 27, 28) befestigt ist, – dass der Lastaufnahmebereich (7) des Kraftmesssystems (2) eine ebene Fläche (29) aufweist, die mit der ebenen Befestigungsfläche (4) am gehäusefesten Bereich (3) des Kraftmesssystems (2) fluchtet, – und dass zur Transportsicherung eine ebene Sicherungsplatte (30) an den/die vorkragenden Teile) der Fläche(n) (26, 27, 28) der Arretierungsplatte(n) (22, 23, 24) und an die ebene Fläche (29) am Lastaufnahmebereich (7) lösbar zu befestigen ist.
Wägezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die fluchtenden Flächen (5, 18, 19, 20) an der Grundplatte (1) und die fluchtenden Flächen (4, 29) am Kraftmesssystem (2) jeweils in einem Arbeitsgang hergestellt sind.
Wägezelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die fluchtenden Flächen (5, 18, 19, 20; 4, 29) jeweils durch gemeinsames Überfräsen hergestellt sind.
Wägezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (1) drei weitere ebene Flächen (18, 19,20) aufweist und dass an diesen drei weiteren Flächen (18, 19, 20) je eine Arretierungsplatte (22, 23, 24) befestigt ist.
Wägezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsplatte (30) T-förmig ausgebildet ist.
Wägezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel (32), mit der die Sicherungsplatte (30) an die vorkragende Fläche(n) (26, 27, 28) der Arretierungsplatte(n) (22, 23, 24) und an die ebene Fläche (29) am Lastaufnahmebereich (7) lösbar zu befestigen ist, von außerhalb der Wägezelle lösbar sind.
Wägezelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen in der Grundplatte (1), durch die die Befestigungsmittel (32) von außerhalb der Wägezelle lösbar sind, durch Verschlusskappen (34) verschließbar sind.
Wägezelle nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel (32) Schrauben sind.
Wägezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsplatte (30) unverlierbar in der Wägezelle gehalten ist und im gelösten Zustand durch Federn (35) die sich an der Grundplatte (1) oder an der/den Arretierungsplatte(n) (22, 23, 24) abstützen, auf Distanz zum Lastaufnahmebereich (7) gehalten ist.
Wägezelle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsplatte (30) im gelösten Zustand in so geringer Distanz zum Lastaufnahmebereich (7) gehalten wird, dass sie einen Überlastanschlag für den Lastaufnahmebereich (7) bildet.