DE19618846B4

DE19618846B4 - Schneidenringgelenk

Info

Publication number: DE19618846B4
Application number: DE19618846A
Authority: DE
Inventors: Juha Lauri Lumppio
Original assignee: Wenmec Systems Oy
Current assignee: Outotec Oyj
Priority date: 1995-05-09
Filing date: 1996-05-09
Publication date: 2005-03-03
Anticipated expiration: 2016-05-10
Also published as: CA2176083A1; FI952238A0; JPH095151A; AU709139B2; AU5196396A; DE19618846A1; US5829907A; JP3612142B2; CA2176083C; FI100421B; CN1114094C; FI952238A; CN1139206A

Abstract

Gelenk zur Verwendung bei einer Waage, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk (1) aus einem Schneidenring (3) ausgebildet ist, der gegen eine Zylinderoberfläche (2), die als Gegenfläche dient, gepreßt wird, wobei zwischen dem Schneidenring (3) und der Zylinderoberfläche (2) ein Spiel vorgesehen ist, und dadurch, daß auf beiden Seiten des Schneidenrings (3) ein flexibles Element (4) angeordnet ist, um jegliche Bewegung des Schneidenrings in Richtung der Längsachse der Zylinderoberfläche zu verhindern.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Schneidenringgelenk.

Schneidenringgelenke für Waagen sind allgemein aus O. Richter ✝ und R. v. Voss ✝: "Bauelemente der Feinmechanik", B. Auflage 1959, VEB Verlag Technik Berlin, S. 233 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die mechanische Reibung zu vermindern und die Wiegegenauigkeit bei einer Waage, die beim Gießen eines geschmolzenen Materials verwendet wird, zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Der Schneidenring ist dazu bestimmt, als ein Ring gegen eine Zylinderoberfläche, die als Gegenfläche dient, gepreßt zu werden, wobei jede Bewegung der Zylinderoberfläche in Richtung der Längsachse durch ein flexibles Element verhindert wird.

Bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das Gießen von geschmolzenem Material, wie beispielsweise Metall, und in Verbindung damit dessen Wiegen, ist erforderlich, beispielsweise wenn Metallanoden gegossen werden, da der nächste Prozeßschritt nach dem Anodengießen die Elektrolyse ist, bei der eine Bedingung für das Erzielen einer hohen Effizienz eine gleichmäßige Qualität der Anoden in Bezug auf Form und Gewicht ist. Eine gleichmäßige Qualität erfordert, daß wenn der Wiegefehler nicht mehr als 1 % beträgt, dies keine praktische Bedeutung bei der Elektrolyse hat.

Ein Anodengießen wird durchgeführt, indem die Gießkelle geneigt wird, mittels eines hydraulischen Zylinders, der das Gestell, auf dem die Gießkelle justiert ist, neigt. Das Gestell und das andere Ende des Hydraulikzylinders werden von einer Brücke angetrieben. Das Gestell, der Hydraulikzylinder und die Brücke schweben, gestützt durch eine komplexe Hebelkraft, die die vertikalen Kräfte, die auf das Gestell gerichtet sind, in eine Kraft umwandelt, die durch einen oder mehrere Zugsensoren gemessen werden kann.

Wie oben angegeben wurde, werden die horizontalen Kräfte, die auf den losen Teil der Waagschale gerichtet sind, durch Blattfedern, aufgehoben. Diese können nur Zugbelastungen aufnehmen. Wenn alle Dehnungen und Verschiebungen verhindert werden sollen, so werden mindestens sechs Federn benötigt.

Die Blattfedern, die einen Zug gestatten, können durch Doppelgelenke ersetzt werden, die mit Gelenken an jedem Arm oder an jeder Fläche versehen sind. Das anzulenkende Element wird zwischen den beiden Armen/Flächen des Doppelgelenks, die in der Art einer Zwinge wirken, angelenkt und gegen beide Arme durch Federn oder zumindest teilelastische Lager oder Gelenke abgestützt. Ein Doppelgelenk kann daher sowohl Zug als auch Druck aufnehmen und ersetzt zwei Blattfedern. Die Verwendung von drei Doppelgelenken bei der Waagschale anstelle von Blattfedern vermindert die Notwendigkeit, das Spiel der Blattfedern einzustellen. Die Brücke, die auf einem oder mehreren Sensoren schwebt, ist eng mit dem Gehäuse verbunden und die seitliche Bewegung, die für die Sensoren schädlich ist, wird minimiert.

Die Reibung in den Gelenken ist kein Hindernis in dem Fall, wenn sie ihre Größe beibehält und sich nicht zufällig ändert, und wenn Belastungswechsel ohne Ausnahme in der gleichen Richtung stattfinden. Die erwarteten Bewegungen der Gießkelle und des darin enthaltenen geschmolzenen Metalls verursachen jedoch Belastungswechsel insbesondere beim anfänglichen und letzten Wiegen, bei dem die Meßergebnisse am genauesten sein sollen. Das elektronische Programm der Waage kann alle linearen Fehler der Waage berücksichtigen, aber zufällige Fehler können nicht berücksichtigt werden.

Eine Lösung für die wechselnde Reibung kann aus einem Kugelgelenk bestehen, bei dem das Lager mit Kugeln zwischen den Oberflächen verwirklicht ist. Ein solches Gelenk könnte besser sein als ein einfaches Kugelgelenk, da Normalkräfte die Rollreibung merklich weniger als die Gleitreibung beeinflussen. Im statischen Fall jedoch funktionieren solche Kugelgelenke nur in einer Richtung und deswegen sollten sie in der Waage so justiert sein, daß sich die Drehachse in der Horizontalen befindet. Diese Art von Kugelgelenken sollte gut gegen Korrosion geschützt werden und sie erfordert eine regelmäßige Wartung.

Beim Betrieb der Waage ist es wichtig, daß die Kräfte, die in den Doppelgelenken vorhanden sind, nicht den Widerstand der Gelenke beeinflussen. Im idealen Fall ist der Widerstand immer der gleiche, so daß er nur als linearer Fehler erscheint und leicht korrigiert werden kann.

Eine andere Lösung, bei der der Widerstand sich bei Änderungen der Reaktionskräfte nicht zu stark ändert, kann aus einer Gummibuchse bestehen, die bei Tragarmen von Fahrzeugen verwendet wird. Die Eigenschaften von Gummi können sich jedoch ändern, und wenn das elastische Spiel zu groß ist, kann die Waagschale wackeln. Ein Wackeln und Verändern der Position der Waagschale beeinflußt das Meßergebnis, weswegen ein großes elastisches Spiel in Gelenken nicht gestattet ist.

Das elastische Spiel kann ausgeschlossen werden durch Anwendung des Schneiden-und-Pfannenprinzips. Ein Schneiden-und-Pfannen-Lager wird allgemein bei Lagern in Waagen verwendet. Diese Lagerart enthält eine scharfe Schneide aus einem extrem harten Material, deren Blatt in eine V-förmigen Rille gepreßt wird, die aus demselben Material hergestellt ist. Ein solches Lager, bei dem die Masse auf der Schneidenkante schwingt, verursacht keinen Widerstand, wenn die Schneidenkante in Ordnung ist und die Rille keine Kratzer aufweist.

Erfindungsgemäß ist ein Schneidenringgelenk ausgebildet, bei dem die Schneide aus einer Ringform gemacht ist, und bei dem die Gegenfläche aus einer Zylinderober(mantel)fläche besteht, so daß es in gleicher Art in jeder Richtung arbeitet. Flexibles Material hält den Schneidenring an seinem Platz und somit wird keine Rille in der Gegenfläche benötigt. Das Gelenk der vorliegenden Erfindung benötigt keine Wartung und seine funktionellen Teile sind gegen Dreck und Staub geschützt. Die wesentlichen neuen Merkmale der Erfindung sind aus den angefügten Ansprüchen erkennbar.

Die Erfindung wird detaillierter unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, an denen
1 das Schneidenringgelenk der Erfindung von der Seite gesehen zeigt, und
2 einen Schnitt A-A der 1 von oben zeigt.
Die Funktion des Schneidenringgelenks 1 basiert auf dem geringen Spiel zwischen der zylindrischen Buchse (Zylinderoberfläche) 2 mit dem Durchmesser A, die als Gegenfläche dient, und dem Schneidenring 3 mit einem Lochdurchmesser B. Der Name zeigt schon, daß die Schneide eine ringförmige Form aufweist. Das Spiel gestattet genügend große Winkeländerungen X und Y in den horizontalen und vertikalen Richtungen. Ein flexibles Element 4, das auf beiden Seiten des Schneidenrings angeordnet ist, hält den Schneidenring an seinem Ort, wenn er sich aus seiner Position verschieben will, und verhindert somit alle andere Bewegungen, bis auf solche, die durch Winkeländerungen verursacht werden, beispielsweise Bewegungen, die in der Längsachse der Zylinderoberfläche stattfinden. Als flexibles Material kann vorteilhafterweise zum Beispiel Gummi oder können Stahlfedern eingesetzt werden.
2 zeigt eine Situation, bei der eine Druckbeanspruchung auf das Gelenk ausgeübt wird. Wenn eine Druckbeanspruchung auf das Gelenk ausgeübt wird, so befindet sich das Spiel auf der entgegengesetzten Seite der Buchse.
Wir haben oben eine Situation beschrieben, bei der das Schneidenringgelenk außerhalb der Buchse, die als Gegenfläche dient, angeordnet ist. Eine andere brauchbare Lösung besteht darin, das Schneidenringgelenk innerhalb der Buchse anzubringen, wobei dann die innere Oberfläche der Buchse als Gegenfläche dient.
Das Schneidenringgelenk gestattet kleine Winkeländerungen, die bei Wägemechanismen erforderlich sind, so daß die Kraft, die im Schneidenring erzeugt wird, und die widerstehende Win kelveränderung nicht wesentlich von den Druck- oder Ziehkräften, die auf das Gelenk ausgeübt werden, abhängt.
In der Praxis wird das Schneidenringgelenk derart ausgebildet, daß seine äußeren Abmessungen einem Kugelgelenk entsprechen. Die Kante 5 der Messerklinge ist breit und abgerundet, um Belastungen auszuhalten, ohne zu brechen. Das Spiel des Gelenks gestatten eine Winkeländerung von 2 bis 15 Grad, vorteilhafterweise von 5 Grad. Wenn die Winkeländerung ungefähr fünf Grad und der Buchsendurchmesser 30 mm beträgt, so betragt das Spiel ungefähr 0,03 mm, was in der Praxis bedeutet, daß das Spiel nicht einmal sichtbar ist.
Der Widerstand, der durch erfindungsgemäße Gelenke verursacht wird, kann beim Wiegeergebnis vermindert werden und somit sind die erhaltene Ergebnisse genauer, als wenn ein Gelenk – wie beispielsweise ein Kugelgelenk, das im allgemeinen bei Doppelgelenken für Waagschalen verwendet wird – verwendet wird, bei dem der Widerstand abhängt von den Druck- oder Zugkräften, die in den Gelenken vorhanden sind, wobei diese Kräfte Änderungen im Reibungsmoment verursachen. Experimente zeigen, daß die Hystereseeigenschaften des neuen Schneidenringgelenks 4 bis 10 mal besser ist als bei einem Kugelgelenk.
Das Gelenk der vorliegenden Erfindung kann bei allen Wiegeanwendungen verwendet werden, bei denen eine oder mehrere Doppelgelenke verwendet werden, entweder um Kraft zu übertragen oder um das zu wiegende Element am Ort festzuhalten. Neben dem Wiegen von geschmolzenen Materialien kann die Erfindung natürlich auch für andere Zwecke verwendet werden.

Claims

Gelenk zur Verwendung bei einer Waage, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk (1) aus einem Schneidenring (3) ausgebildet ist, der gegen eine Zylinderoberfläche (2), die als Gegenfläche dient, gepreßt wird, wobei zwischen dem Schneidenring (3) und der Zylinderoberfläche (2) ein Spiel vorgesehen ist, und dadurch, daß auf beiden Seiten des Schneidenrings (3) ein flexibles Element (4) angeordnet ist, um jegliche Bewegung des Schneidenrings in Richtung der Längsachse der Zylinderoberfläche zu verhindern.
Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kante (5) des Schneidenrings (3) breit und gerundet ist.
Gelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiel des Gelenks eine Winkeländerung von 2 bis 15 Grad gestattet.
Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidenring (3) außerhalb der Zylinderoberfläche (2) angeordnet ist.
Gelenk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidenring (3) die Zylinderoberfläche (2) umgibt.
Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidenring (3) innerhalb der Zylinderoberfläche (2) angeordnet ist.
Gelenk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Element (4) aus Gummi besteht.
Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Element (4) aus zumindest einer Stahlfeder besteht.