DE19838371C2 - Waage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Waage mit einem auf einer Unterlage auf­ stellbaren Unterteil und einem an diesem über eine Kraftumsetzvorrichtung mit mindestens drei Biegefedern in Form von Blattfedern angebundenen, einen zu wiegenden Körper aufnehmenden Oberteil sowie mit einer mindestens einen Messaufnehmer und eine Anzeige aufweisenden Auswerteeinrichtung, wobei die Blattfedern jeweils zwischen einem vertikal gerichteten Abschnitt des Unterteils und einem davon seitlich beabstandeten, vertikal gerichteten Abschnitt des Oberteils im Ruhezustand im wesentlichen horizontal gelagert sind.

Eine derartige Waage ist in der DE 29 05 314 A1 als bekannt ausgewiesen. Bei dieser bekannten Waage ist ein Unterteil mit einem Oberteil über Blattfedern verbunden. Die einzelnen Blattfedern sind mit Messaufnehmern in Form von Dehnungsmessumformern, beispielsweise Dehnungsmessstreifen, versehen, de­ ren elektrische Ausgangssignale zur Anzeige des Messergebnisses additiv in einer Auswerteeinrichtung verknüpft werden. Die Blattfedern sind horizontal und z. B. radial nach aussen gerichtet angeordnet. Nähere Angaben zur Anbringung der Blattfedern sind nicht gemacht.

Bei einer in der DE 28 49 641 A1 angegebenen Waage sind zwischen Oberteil und Unterteil ebenfalls Biegefedern vorgesehen; diese sind schräg angeordnet und beidseitig mit Bolzen an dem Oberteil bzw. Unterteil befestigt. Gemäß Fig. 8A dieser Druckschrift ist ein Biegeelement frei vorkragend an einer blockför­ migen Halterung gehalten, wobei ein von dem oberen Tragkörper nach unten vorstehender, feststehender Stößel zur Verformung des Biegeelementes und Beaufschlagung des Dehnungsmessers dient. Dieses Biegeelement dient nicht zur Lagerung von Oberteil und Unterteil, die mittels weiterer Biegeglieder fest miteinander verbunden sind.

Bei einer weiteren, in der DE 38 34 497 A1 gezeigten Waage weist die Kraft­ umsetzvorrichtung einen mit Luft oder einem anderen Druckmittel gefüllten Druckbehälter auf. Mittels einer Auswerteeinrichtung und einer Anzeigevorrich­ tung wird das Gewicht einer Person angezeigt. Es ist schwierig, mit einer derartigen Kraftumsetzvorrichtung genaue Messergebnisse, insbesondere über einen größeren Messbereich zu erhalten.

Andere bekannte Waagen dieser Art weisen Kraftumsetzvorrichtungen mit He­ bel- und Federmechanismen auf, mit denen es ebenfalls schwierig ist, über große Messbereiche genaue Gewichtsanzeigen zu erzielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Waage der eingangs genannten Art derart weiter zu bilden, dass bei stabiler Lagerung des Oberteils am Unterteil eine verbesserte Auswertung ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Hiernach ist vorgesehen, dass die Lagerung der Blattfedern an dem Abschnitt des Unterteils oder des Oberteils fest ist, während die Lagerung an dem zugeordneten gegen­ überliegenden Abschnitt des Oberteils bzw. des Unterteils lose ist. Mit diesen Maßnahmen wird eine deutliche Auslenkung der jeweiligen Blattfedern in Ab­ hängigkeit von dem Gewicht sichergestellt, wobei das Oberteil und das Unterteil mittels der Blattfedern miteinander verbunden bleiben, gleichzeitig aber eine ungehinderte Auslenkung der Blattfedern ermöglicht ist. Dabei wird eine ein­ deutige Auslenkung auch dann gewährleistet, wenn die Blattfeder relativ hart ausgelegt ist, wodurch die Federung für einen Benutzer kaum störend wirkt.

Über die Biegefedern lässt sich zudem ein lineares Kraft-Wegverhalten ohne wesentliche Reibungsverluste erzielen. Da die Federn eigenständig sind und ihr Verhalten hinsichtlich Federrate und Vorspannung nicht über eine Koppelung ändern, ist z. B. die Verschiebung des Mittelpunktes einer quadratischen Platte in Richtung Boden immer gleich, unabhängig davon, ob die zu wiegende Person mittig oder außermittig auf der Waage steht. Der Einsatz kann mit oder ohne Vorspannung der Biegefedern erfolgen, ohne dass das System seine Linearität verliert. Dabei ist die Biegefeder ein sehr einfaches, billiges und robustes Teil.

Dabei kann beispielsweise der vertikale Teil des Unterteils ein umlaufender Rand sein, während der vertikale Teil des Oberteils als innerhalb dieses Randbereiches angeordneter Innenabschnitt ausgebildet ist oder umgekehrt. Die Biegefedern stellen dabei eine besonders geeignete Ausführungsform der Blattfedern dar.

Wenn vorgesehen ist, dass jede Biegefeder mit einem Sensor versehen ist, und dass die Signale der Sensoren miteinander verrechnet werden und daraus das Signal für das anzuzeigende Gewicht bestimmt wird, können die Messaufneh­ mer von vornherein den Biegefedern eindeutig zugeordnet und auf diesen posi­ tioniert werden. Für eine zuverlässige Auswertung ist es dabei vorteilhaft, dass die Verrechnung über eine Addition der Signale der Sensoren, z. B. Dehnmess­ streifen, erfolgt.

Eine kostengünstige Ausführungsform wird weiterhin dadurch begünstigt, dass nur ein gemeinsamer Messaufnehmer mittig zwischen dem Oberteil und dem Unterteil angeordnet ist. Dabei ist es für die Messung vorteilhaft, dass der Messaufnehmer im wesentlichen starr ist.

Ein kostengünstiger Aufbau wird dadurch begünstigt, dass die Blattfedern am Oberteil oder Unterteil ausgestanzt sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug­ nahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1A eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Waage im Querschnitt, wobei Biegefedern an dem Oberteil fest ein­ gespannt und mit Meßaufnehmern versehen sind,

Fig. 1B ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem im Unterschied zu Fig. 1A die Biegefedern an dem Unterteil fest einge­ spannt sind,

Fig. 2A ein weiteres Ausführungsbeispiel der Waage, bei dem ge­ genüber der Fig. 1A nur ein zentraler Meßaufnehmer zwi­ schen Oberteil und Unterteil angeordnet ist, und

Fig. 2B ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem gegenüber der Fig. 1B nur ein zentraler Meßaufnehmer vorgesehen ist.

In den Fig. 1A bis 2B sind vier Ausführungsbeispiele für eine Waage 1 in Form einer Personenwaage im Querschnitt dargestellt. Wesentliche Bestandteile der Waage 1 sind ein Unterteil 3 sowie ein mit diesem über Biegefedern in Form von Blattfedern 4 federnd verbundenes Oberteil 2. Die Blattfedern 4 bilden dabei eine Kraftumsetzvorrichtung.

Gemäß Fig. 1A sind mit den Blattfedern 4, die beispielsweise in den vier Ecken eines quadratischen Gehäuses der Waage 1 zwischen dem Unterteil 3 und dem Oberteil 2 angeordnet sind, jeweils Sensoren 5 in Form von Dehn­ meßstreifen verbunden. Die Blattfedern 4 sind einerseits an einem nach unten­ ragenden Abschnitt des Oberteils 2 an einer Lagerstelle 2.1 fest eingespannt, während ihr anderer Endbereich an einer weiteren Lagerstelle 3.1 eines nach oben gerichteten Abschnittes des wannenartigen Unterteils lose gehalten ist.

Bei der in Fig. 1B dargestellten Ausführungsform sind die Blattfedern 4 im Unterschied zu der Ausführungsform nach Fig. 1A an der jeweiligen Lagerstelle des Unterteils 3 fest eingespannt, während ihr anderer Endbereich an der La­ gerstelle 2.1 des Oberteils 2 lose gehalten ist.

Bei den in den Fig. 2A und 2B gezeigten Ausführungsbeispielen ist im Unter­ schied zu den Fig. 1A bzw. 1B jeweils nur ein zentraler Meßaufnehmer 6 vorge­ sehen, der vorzugsweise starr ausgebildet ist. Im übrigen entsprechen die Ausführungsbeispiele der Fig. 2A und 2B den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1A bzw. 1B.

Das subjektive Gefühl beim Betreten der Waage, beispielsweise ob sich das Oberteil 2 mehr oder weniger schwimmend verhält, kann geeignet durch die Härte der gewählten Biegefedern und deren freie Länge zwischen den Lager­ stellen 2.1 und 3.1 sowie die Geometrie der Blattfedern bestimmt werden. Ins­ gesamt gilt, je härter die Blattfeder 4, desto stabiler und damit aber auch teurer ist der Aufbau der Waage.

Die Kraftumsetzvorrichtung mit den Blattfedern 4 kann mit oder ohne Vorspan­ nung ausgebildet sein, ohne dass das System sein lineares Kraft-Wegverhalten verliert. Da die Federn eigenständig sind und ihr Verhalten hinsichtlich Federrate und Vorspannung nicht über Kopplung ändern, ist z. B. die Verschiebung des Mittelpunktes eines quadratischen Oberteils 2 in Richtung Boden immer gleich, unabhängig davon, ob die zu wiegende Person mittig oder außermittig die Waa­ ge betritt. Selbst bei Einsatz eines weitgehend starren Drucksensors als Meßaufnehmer in diesem Mittelpunkt verändert sich auch bei außermittiger Bela­ stung der gemessene Wert nicht. Die Kraft, welche bei außermittiger Belastung über die Blattfeder dem Gehäuse zugeführt wird, wird über das Drehmoment des Hebels auf der anderen Seite dem Gehäuse wieder entzogen.

Der beschriebene Aufbau führt mit einfachen Maßnahmen zu genauen Meßer­ gebnissen über einen relativ großen Meßbereich.

Claims (8)

1. Waage mit einem auf einer Unterlage aufstellbaren Unterteil (3) und einem an diesem über eine Kraftumsetzvorrichtung mit mindestens drei Biegefedern in Form von Blattfedern (4) angebundenen, einen zu wie­ genden Körper aufnehmenden Oberteil (2) sowie mit einer mindestens einen Meßaufnehmer (5, 6) und eine Anzeige aufweisenden Auswerteein­ richtung, wobei die Blattfedern (4) jeweils zwischen einem vertikal gerichteten Abschnitt des Unterteils (3) und einem davon seitlich beabstandeten, vertikal gerichteten Abschnitt des Oberteils (2) im Ruhezustand im wesentlichen horizontal gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung an dem Abschnitt des Unterteils (3) oder des Oberteils (2) fest ist, während die Lagerung an dem zugeordneten gegenüberlie­ genden Abschnitt des Oberteils (2) oder des Unterteils (3) lose ist.

2. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass jede Biegefeder (4) mit einem Sensor (5) versehen ist und
dass die Signale der Sensoren (5) miteinander verrechnet werden und
daraus das Signal für das anzuzeigende Gewicht bestimmt wird.

3. Waage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verrechnung über eine Addition der Signale der Sensoren (5) erfolgt.

4. Waage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren als Dehnmessstreifen ausgebildet sind.

5. Waage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein gemeinsamer Messaufnehmer (6) mittig zwischen dem Ober­ teil (2) und dem Unterteil (3) angeordnet ist.

6. Waage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Messaufnehmer (6) im wesentlichen starr ist.

7. Waage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegefedern (4) am Oberteil (2) oder Unterteil (3) ausgestanzt sind.

8. Waage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegefedern (4) im unbelasteten Zustand vorgespannt sind.