DE19833652C1 - Selbstzentrierende Waagschale - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine selbstzentrierende Waagschale für eine oberschalige Waage mit einem Basisteil, das mit dem Lastaufnehmer der Waage verbindbar ist, und mit einem Waagschalenteil zur Aufnahme der Last, wobei das Waagschalenteil durch Biegefedern in der Weise begrenzt beweglich mit dem Basisteil verbunden ist, daß bei außermittiger Lage der Last auf dem Waagschalenteil dieses seitlich so ausweicht, daß die Last wenigstens näherungsweise in die mittige Lage zurückbewegt wird.

Waagen dieser Art sind z. B. aus der DE-PS 41 03 619 bekannt.

Nachteilig an dieser bekannten Bauart ist, daß die Federkonstante der Biegefedern zwischen Waagschalenteil und Basisteil relativ groß ist. Deshalb ist in der DE-PS 41 03 619 auch schon der Einbau von Astasierungsfedern vorgeschlagen. Diese Federn benötigen jedoch zusätzlichen Bauraum und ergeben bei größeren Bewegungen ein nichtlineares Rückstellverhalten.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Bauform für eine selbstzentrierende Waagschale anzugeben, die auch ohne die Benutzung von Astasierungsfedern eine Verbindung zwischen Waagschalenteil und Basisteil mit kleiner Federkonstanten ergibt.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Verbindung zwischen Basisteil und Waagschalenteil durch ein im wesentlichen C-förmiges Teil erfolgt, wobei das eine Ende dieses Teils mit dem Basisteil und das andere Ende mit dem Waagschalenteil verbunden ist, daß im C-förmigen Teil durch mehrere, vertikale, radial von innen kommende und nicht durchgehende Schlitze und durch mehrere, vertikale, radial von außen kommende und nicht durchgehende Schlitze mehrere sich in einer radialen und vertikalen Ebene erstreckende Blattfederelemente erzeugt sind, daß auf der Oberseite und auf der Unterseite des C-förmigen Teils je ein Haltering befestigt ist, wobei der Durchmesser des oberen Halteringes kleiner ist als der Durchmesser des unteren Halteringes, und daß das Basisteil und das Waagschalenteil zusätzlich durch eine Führungseinheit verbunden sind, die eine Verdrehung zwischen Waagschalenteil und Basisteil verhindert, ohne die seitliche Bewegungsmöglichkeit einzuschränken.

Hat das einzelne Blattfederelement die gleiche Federkonstante wie die Biegefeder gemäß dem Stand der Technik, so wird durch die Aufteilung in mehrere, z. B. 24 Blattfederelemente gemäß der Erfindung die Gesamtfederkonstante deutlich herabgesetzt. Demgegenüber bleibt die Tragkraft genauso groß wie bei der Einzelfederlösung.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

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

Fig. 1 das C-förmige Verbindungsteil zwischen Basisteil und Waagschalenteil in Aufsicht,

Fig. 2 das C-förmige Verbindungsteil zwischen Basisteil und Waagschalenteil im Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine erste Detailvergrößerung aus Fig. 1,

Fig. 4 eine zweite Detailvergrößerung aus Fig. 1,

Fig. 5 die Führungseinheit in einer ersten Ausgestaltung und

Fig. 6 die Führungseinheit in einer zweiten Ausgestaltung.

Das in Fig. 1 in Aufsicht und in Fig. 2 im Schnitt gezeigte C-förmige Teil (Verbindungsteil) 1 verbindet das Basisteil 2, das wiederum mit dem Lastauf­ nehmer 3 der Waage verbindbar ist, mit einem Waagschalenteil 4 zur Aufnahme der Last. Der Lastaufnehmer 3 und das Waagschalenteil 4 sind in Fig. 1 der Übersichtlichkeit halber weggelassen und in Fig. 2 nur angedeutet, da sie allgemein bekannt und für die Erfindung nicht wesentlich ist. Das Verbindungsteil 1 ist, in Aufsicht gesehen, etwa ringförmig und weist einen durchgehenden radialen Schlitz 5 auf, so daß ein geöffneter Ring ähnlich einem C entsteht. Das eine Ende 6 des geöffneten Ringes ist mit dem Waagschalenteil 4 verbunden; in Fig. 1 ist von dieser Verbindung die Gewindebohrung 7 erkennbar. Das andere Ende 8 des geöffneten Ringes ist über einen Steg 9 mit dem Basisteil 2 verbunden.

Das C-förmige Verbindungsteil 1 weist nun vier Gruppen von je sechs vertikalen Schlitzen 11 auf, die sich radial von außen in das Verbindungsteil 1 hinein erstrecken, das Verbindungsteil 1 jedoch nicht ganz durchtrennen. Genauso weist das Verbindungsteil 1 vier Gruppen von je sechs vertikalen Schlitzen 12 auf, die sich radial von innen in das Verbindungsteil 1 hinein erstrecken, das Verbindungsteil 1 jedoch ebenfalls nicht ganz durchtrennen. Durch den geringen seitlichen Versatz der Schlitze 11 und 12 - am deutlichsten in den Detailvergrößerungen in Fig. 3 und Fig. 4 erkennbar - werden Blattfederelemente 13 erzeugt, die sich in vertikaler und in radialer Richtung erstrecken. In Fig. 3 verbindet z. B. das untere Blattfederelement 13 den äußeren Bereich 20' mit dem inneren Bereich 21; der äußere Bereich 21' ist dann wieder über ein weiteres Blattfederelement 13 mit dem inneren Bereich 22 verbunden usw. - Durch die abwechselnd von innen und von außen kommenden Schlitze werden also Blattfederelemente erzeugt, die das Verbindungsteil 1 ähnlich einer Ziehharmonika elastisch beweglich machen.

Die Schlitze 11 und 12 enden jedoch nicht vertikal, sondern etwas schräg, was besonders im Schnitt in Fig. 2 deutlich wird: Auf der rechten Seite von Fig. 2 endet der von innen kommende Schlitz 12 in einem schrägen Schlitzgrund 14. Der Schlitzgrund 14 ist dabei etwa parallel zur Außenbegrenzung 16 des Verbindungsteils 1. Genauso endet der von außen kommende Schlitz 11 in einem schrägen Schlitzgrund 15, der in Fig. 2 rechts gestrichelt eingezeichnet wurde, da er sich ja um die Dicke des Blattfederelementes 13 versetzt hinter der Zeichenebene befindet. Im linken Teil von Fig. 2 ist der Schlitzgrund 15 direkt erkennbar, der hinter dem Schlitzgrund 15 nach innen hin stehenbleibende massive Bereich ist mit 25 bezeichnet und auch in der Detailvergrößerung in Fig. 4 erkennbar. Im linken Teil von Fig. 2 ist gestrichelt der Schlitzgrund 14 eingezeichnet, der den von innen kommenden Schlitz 12 begrenzt und der sich um die Dicke des Blattfederelementes 13 versetzt hinter der Zeichenebene befindet. - Die vertikalen Blattfederelemente 13 sind also in radialer Richtung etwas gekippt.

Weiter weist das Verbindungsteil 1 auf der Oberseite einen Haltering 30 auf, der mittels Vorsprüngen 31 auf der Oberseite des Verbindungsteils 1 befestigt ist. Diese Befestigung kann durch Schrauben, Kleben oder dergleichen erfolgen. Die Anzahl der Vorsprünge 31 ist dabei so groß, daß jeder steife Bereich zwischen zwei Blattfederelementen 13 mit mindestens einem Vorsprung verbunden ist. In Fig. 3 ist also z. B. der Bereich 20, der Bereich 21, der Bereich 22 und der Bereich 6 mit je einem Vorsprung verbunden. Durch eine Stufe 17 auf der Oberseite des Verbindungsteils 1 ist dafür gesorgt, daß der Haltering 30 die Oberseite des Verbindungsteils 1 nicht berührt. - In gleicher Weise ist auf der Unterseite des Verbindungsteils 1 ein zweiter Haltering 32 mittels Vorsprüngen 33 befestigt (in Fig. 2 eingezeichnet). Der Durchmesser des Halteringes 32 auf der Unterseite ist dabei größer als der Durchmesser des Halteringes 30 auf der Oberseite. Die Verbindungslinie der beiden Halteringe 30 und 32 im Schnitt in Fig. 2 ist also schräg und läuft etwa parallel zu dem Grund 14 der Schlitze 12 und zum Grund 15 der Schlitze 11. - Jedes Blattfederelement 13 bildet also zusammen mit den zugehörigen Teilen des oberen und des unteren Halteringes ein Kreuzfedergelenk, dessen Drehachse leicht gegenüber der Vertikalen geneigt ist. Die Drehachsen aller dieser Kreuzfedergelenke liegen auf der Mantelfläche eines Kegels, wobei die Spitze des Kegels den virtuellen Drehpunkt des Waagschalenträgers definiert.

Die Verteilung der einzelnen Blattfederelemente 13 längs des Umfanges des Verbindungsteils 1 ist weitgehend beliebig. Um für die Federkonstanten für eine Auslenkung in x- und in y-Richtung gleiche Werte zu erhalten, ist eine symmetrische Anordnung vorteilhaft. Da im Bereich des Schlitzes 5 und der Endstücke 6 und 8 keine Blattfederelemente 13 angeordnet werden können, ist es vorteilhaft, symmetrisch dazu drei weitere Bereiche ohne Schlitze 11 und 12 vorzusehen. Die Schlitze 11 und 12 werden dann in vier symmetrischen Gruppen angeordnet, wie es auch in Fig. 1 gezeichnet ist. Die Anzahl der Schlitze 11 und 12 und damit die Anzahl der Blattfederelemente 13 in jeder Gruppe richtet sich danach, wie gering die Federkonstante der selbstzentrierenden Waagschale für die seitliche Bewegung gemacht werden soll. Vorzugsweise sind drei bis sieben Blattfederelemente je Gruppe vorgesehen.

Die im vorstehenden beschriebenen Varianten sind selbstverständlich nur Beispiele für mögliche Ausführungsformen. Das Verbindungsteil 1 muß z. B. nicht genau Teil eines Kreises sein; möglich ist auch eine elliptische Form oder eine tonnenartige oder auch quadratische Form, bei der die Blattfederelemente 13 auf den leicht gekrümmten oder geradlinigen Bereichen liegen und die Eckbereiche keine Schlitze 11/12 und daher keine Blattfederelemente 13 aufweisen. - Die Schlitze 11 und 12 können auch abwechselnd entgegengesetzt gegeneinander versetzt sein: In der gezeichneten Ausführungsform in Fig. 1 folgt z. B. im Uhrzeigersinn immer ein Schlitz 12 unmittelbar hinter einem Schlitz 11. Bei der Alternative mit abwechselnd entgegengesetztem Versatz liegt bei jedem zweiten Schlitzpaar 11/12 der Schlitz 12 unmittelbar vor dem Schlitz 11. Der Kraftverlauf vom Befestigungspunkt 6/7 des Waagschalenteils 4 zum Basisteil 2 führt dann nicht - wie in Fig. 1 - bei jedem Blattfederelement 13 von innen nach außen, sondern bei jedem zweiten Blattfederelement von außen nach innen.

Die Herstellung des Verbindungsteils 1 kann nach einem beliebigen Verfahren erfolgen. Vorteilhaft ist die Herstellung aus einem einzigen Stück. Für die Herstellung der Schlitze 11 und 12 ist das Drahterodieren besonders vorteilhaft, da so dünne Schlitze möglich sind.

Die Vielzahl der durch die Blattfederelemente 13 gebildeten Drehachsen erlaubt dem Waagschalenteil 4 neben der erwünschten Beweglichkeit in x- und y-Richtung auch eine Drehung um eine vertikale Achse; diese Drehung ist im allgemeinen unerwünscht. Daher weist die erfindungsgemäße Waagschale eine Führungseinheit auf, die die Verdrehung zwischen Waagschalenteil 4 und Basisteil 2 verhindert, ohne die seitliche Bewegungsmöglichkeit einzuschränken. Diese Führungseinheit ist in Fig. 5 in einer ersten Ausgestaltung in Aufsicht gezeigt. Zwei Kugellager 41 sind dabei mit ihren Achsen mit dem Basisteil 2 verbunden. Dadurch kann sich die malteserkreuzförmige Platte 40 in x-Richtung gegenüber dem Basisteil 2 bewegen. Im zweiten Schlitzpaar der malteserkreuzförmigen Platte 40 sind zwei weitere Kugellager 42 beweglich, deren Achsen fest mit dem Waagschalenteil 4 verbunden sind. Dadurch kann sich das Waagschalenteil 4 in y- Richtung gegenüber der malteserkreuzförmigen Platte 40 und dadurch sowohl in x- als auch in y-Richtung gegenüber dem Basisteil 2 bewegen. Eine Drehung des Waagschalenteils 4 ist durch diese Führungseinheit 44 jedoch verhindert. Die rollende Reibung in den Kugellagern 41 und 42 sowie zwischen den Kugellagern und der malteserkreuzförmigen Platte 40 sorgt gleichzeitig für eine geringe Dämpfung der Bewegungen des Waagschalenteils 4. - Eingebaut ist die Führungseinheit 44 im Freiraum oberhalb des Basisteils 2 innerhalb des C- förmigen Verbindungsteils 1.

In Fig. 6 ist eine zweite Ausgestaltung der Führungseinheit in Aufsicht gezeigt. Am Teil 50, das mit dem Basisteil 2 verbunden ist, sind zwei Lenker 51 elastisch gelagert (Dünnstellen 55 als Drehgelenke). Die beiden Lenker 51 führen ein Zwischenstück 52, das dadurch in x-Richtung beweglich ist. Am Zwischenstück 52 sind zwei weitere, gleichartige Lenker 53 elastisch gelagert, die das Endteil 54 tragen. Das Endteil 54 ist dadurch sowohl in x- als auch in y-Richtung beweglich, es ist mit dem Waagschalenteil 4 verbunden. Die beiden Lenkerpaare 51 und 53 sind in Fig. 6 der Deutlichkeit halber nebeneinander gezeichnet, in Wirklichkeit sind die beiden Lenker 53 und das Endteil 54 nach rechts umgeklappt, so daß die Lenker 53 oberhalb der beiden Lenker 51 liegen. Beide Lenkerpaare 51 und 53 beanspruchen daher einen etwa quadratischen Einbauraum und können problemlos in den Freiraum innerhalb des C-förmigen Verbindungsteils 1 und oberhalb des Basisteils 2 eingebaut werden.

Die beschriebene selbstzentrierende Waagschale findet bevorzugt Einsatz bei sogenannten Komparatoren. Das sind Waagen zur hochgenauen Massebestimmung von Gewichtsnormalen beispielsweise für den Einsatz im gesetzlichen Meßwesen.

Claims (8)

1. Selbstzentrierende Waagschale für eine oberschalige Waage mit einem Basisteil (2), das mit dem Lastaufnehmer (3) der Waage verbindbar ist, und mit einem Waagschalenteil (4) zur Aufnahme der Last, wobei das Waagschalenteil (4) durch Biegefedern in der Weise begrenzt beweglich mit dem Basisteil (2) verbunden ist, daß bei außermittiger Lage der Last auf dem Waagschalenteil (4) dieses seitlich so ausweicht, daß die Last wenigstens näherungsweise in die mittige Lage zurückbewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Basisteil (2) und Waagschalenteil (4) durch ein im wesentlichen C-förmiges Teil (1) erfolgt, wobei das eine Ende (8) dieses Teils (1) mit dem Basisteil (2) und das andere Ende (6) mit dem Waagschalenteil (4) verbunden ist, daß im C-förmigen Teil (1) durch mehrere, vertikale, radial von innen kommende und nicht durchgehende Schlitze (12) und durch mehrere, vertikale, radial von außen kommende und nicht durchgehende Schlitze (11) mehrere sich in einer radialen und vertikalen Ebene erstreckende Blattfederelemente (13) erzeugt sind, daß auf der Oberseite und auf der Unterseite des C-förmigen Teils (1) je ein Haltering (30 bzw. 32) befestigt ist, wobei der Durchmesser des oberen Halteringes (30) kleiner ist als der Durchmesser des unteren Halteringes (32), und daß das Basisteil (2) und das Waagschalenteil (4) zusätzlich durch eine Führungseinheit (44, 56) verbunden sind, die eine Verdrehung zwischen Waagschalenteil (4) und Basisteil (2) verhindert, ohne die seitliche Bewegungsmöglichkeit einzuschränken.

2. Selbstzentrierende Waagschale nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfederelemente (13) in vier symmetrischen Gruppen zu je drei bis sieben Blattfederelementen angeordnet sind.

3. Selbstzentrierende Waagschale nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (11, 12) in einem schrägen Schlitzgrund (14, 15) enden.

4. Selbstzentrierende Waagschale nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (11, 12) durch Drahterodieren hergestellt sind.

5. Selbstzentrierende Waagschale nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Haltering (30) und der untere Haltering (32) zwischen benachbarten Blattfederelementen (13) mindestens je einmal mittels Vorsprüngen (31 bzw. 33) befestigt sind.

6. Selbstzentrierende Waagschale nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinheit (44) aus einer malteserkreuzförmigen Platte (40) besteht, wobei in zwei gegenüberliegenden Schlitzen je ein Kugellager (41) läuft, das jeweils mit dem Basisteil (2) verbunden ist, und wobei in den beiden anderen gegenüberliegenden Schlitzen ebenfalls je ein Kugellager (42) läuft, das jeweils mit dem Waagschalenteil (4) verbunden ist.

7. Selbstzentrierende Waagschale nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinheit (56) aus zwei waagerechten Parallelführungen (Lenker 51 und Lenker 53) besteht.

8. Selbstzentrierende Waagschale nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Waagschalenteil (4) und Basisteil (2) eine Dämpfung vorgesehen ist.