DE19857381A1 - Wägeaufnehmer mit zwei Parallelführungen - Google Patents

Abstract

Für einen Wägeaufnehmer mit einer ersten Parallelführung (4/5) mit mindestens vier Dehnungsmeßstreifen (13...16) auf Dünnstellen (6...9) der Lenker, mit einer zweiten weicheren Parallelführung (24/25), wobei die beiden Parallelführungen kraftmäßig in Reihe geschaltet sind, so daß die Gewichtskraft des Wägegutes beide Parallelführungen beaufschlagt, wird vorgeschlagen, daß beide Parallelführungen (4/5 und 24/25) aus einem einzigen Metallblock herausgearbeitet sind und in Richtung der Längserstreckung des Metallblocks nebeneinander angeordnet sind. DOLLAR A Dadurch wird eine geringe Bauhöhe der Doppelparallelführung erreicht und das Montieren vieler Einzelteile vermieden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die zweite Parallelführung ebenfalls mit Dehnungsmeßstreifen bestückt werden, die zur Korrektur von Ecklastfehlern des Wägeaufnehmers herangezogen werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wägeaufnehmer mit einer ersten Parallelführung mit mindestens vier Dehnungsmeßstreifen (DMS) auf Dünnstellen der Lenker, mit einer zweiten weicheren Parallelführung, wobei die beiden Parallelführungen kraftmäßig in Reihe geschaltet sind, so daß die Gewichtskraft des Wägegutes beide Parallelführungen beaufschlagt.

Wägeaufnehmer dieser Art sind z. B. aus der EP 345 169 bekannt. Dort ist die erste Parallelführung mit den DMS aus einem Metallblock herausgearbeitet, während die zweite Parallelführung um diesen Block herum aus einzelnen Teilen montiert ist. Die zweite Parallelführung dient dabei als Überlastsicherung: Die geringe Auslenkung der ersten Parallelführung mit den DMS wird unter Belastung durch die zweite, weichere Parallelführung auf einige zehntel mm vergrößert, so daß es leichter ist, die weitere Auslenkung unter Überlast durch Anschläge zu begrenzen.

Die in der EP 345 169 angegebene Bauform ergibt zwar einen sehr kompakten Wägeaufnehmer, vergrößert aber die Bauhöhe des Wägeaufnehmers. Außerdem ist der Montageaufwand für die zweite Parallelführung hoch.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Wägeaufnehmer der eingangs genannten Art anzugeben, der eine geringere Bauhöhe aufweist und ohne großen Montageaufwand gefertigt werden kann.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß beide Parallelführungen aus einem einzigen Metallblock herausgearbeitet sind und in Richtung der Längserstreckung des Metallblocks nebeneinander angeordnet sind.

Durch die einstückige Bauweise erhöht sich die Zahl der Teile gegenüber einem Wägeaufnehmer mit nur einer Parallelführung nicht. Durch die Anordnung der beiden Parallelführungen nebeneinander bleibt die Bauhöhe der doppelten Parallelführung genauso gering wie die Bauhöhe einer einfachen Parallelführung. Die Vergrößerung der horizontalen Ausdehnung des Wägeaufnehmers stört im allgemeinen nicht, da durch die Größe der Waagschale sowieso eine Mindestgröße für das Gehäuse der Waage vorgegeben ist.

Aufgrund der monolithischen Bauweise der beiden Parallelführungen ist auch die zweite Parallelführung meßtechnisch sehr gut - insbesondere genauso hysteresefrei wie die erste Parallelführung -, so daß in einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung auch auf den Dünnstellen der zweiten Parallelführung DMS angeordnet sind, die z. B. zur Vergrößerung des Meßsignals oder als Meßgeber zur Korrektur von Ecklastfehlern der ersten Parallelführung benutzt werden können.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 und 4 bis 8.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Figuren beschrieben.

Dabei zeigt:

Fig. 1 den Wägeaufnehmer in einer ersten Ausgestaltung in Seitenansicht,

Fig. 2 den Wägeaufnehmer aus Fig. 1 in Aufsicht,

Fig. 3 den Wägeaufnehmer in einer zweiten Ausgestaltung in Aufsicht,

Fig. 4 den Wägeaufnehmer in einer dritten Ausgestaltung in Seitenansicht und

Fig. 5 den Wägeaufnehmer in einer vierten Ausgestaltung in Seitenansicht.

In der Seitenansicht von Fig. 1 erkennt man den Wägeaufnehmer 1, der mit seinem gehäusefesten Teil 2 am - nur angedeuteten - Gehäuse 10 befestigt ist (Befestigungsschraube 12). Der Wägeaufnehmer 1 weist weiterhin einen Lastaufnahmeteil 3 auf, an dem eine - in Fig. 1 ebenfalls nur angedeutete - Unterschale 11 befestigt ist, die wiederum die - nicht gezeichnete - Waagschale trägt. Der Lastaufnahmeteil 3 ist über zwei Parallelführungen mit dem gehäusefesten Teil 2 verbunden. Die erste Parallelführung besteht aus dem oberen Lenker 4 und dem unteren Lenker 5, entsteht durch das Ausfräsen der Öffnung 20 und verbindet das Zwischenstück 23 mit dem gehäusefesten Teil 2.

Materialdünnstellen 6 und 7 an den Enden des oberen Lenkers 4 und Materialdünnstellen 8 und 9 an den Enden des unteren Lenkers 5 bilden die Gelenkstellen der Parallelführung. Auf den Dünnstellen 6 und 7 des oberen Lenkers 4 sind vier DMS 13 . . . 16 appliziert. In der Seitenansicht (Fig. 1) sind nur die beiden DMS 15 und 16 erkennbar, die Anordnung aller vier DMS erkennt man in der Aufsicht (Fig. 2). Die DMS 13 und 15 werden unter Last gedehnt, während die DMS 14 und 16 unter Last gestaucht werden. Alle vier DMS 13 . . . 16 sind auf einer gemeinsamen Folie 17 untergebracht und werden gemeinsam in einem Arbeitsgang appliziert. Auf der Folie 17 ist auch die interne Verdrahtung zwischen den DMS und zu den Anschlußlötstützpunkten 18 untergebracht. Die den DMS nachgeschaltete Elektronik ist allgemein bekannt und in den Figuren deshalb nicht eingezeichnet.

Die zweite Parallelführung besteht aus dem oberen Lenker 24 und dem unteren Lenker 25, entsteht durch das Ausfräsen der Öffnung 30 und verbindet den Lastaufnehmer 3 mit dem Zwischenstück 23. Die zweite Parallelführung aus den Lenkern 24 und 25 ist aufgrund der längeren Lenker und/oder der dünneren Dünnstellen 26 . . . 29 weicher als die erste Parallelführung aus den Lenkern 4 und 5.

Unter Last senkt sich daher das Zwischenstück 23 sehr wenig ab - z. B. in der Größenordnung von 10 µm. Erst der Lastaufnehmer 3 senkt sich unter Last mehr ab - z. B. um einige zehntel mm -, so daß eine Wegbegrenzung bei Überlast durch einen Anschlag 19 leicht möglich ist. Der Überlastanschlag 19 ist in Fig. 1 nur ganz schematisch eingezeichnet; selbstverständlich kann er in bekannter Weise einstellbar sein und auch durch weitere Überlastanschläge an der Unterschale 11 oder an der Waagschale ergänzt werden.

Dadurch kann die Länge der Lenker 4 und 5 ohne Rücksicht auf eine Überlastsicherung gewählt werden. Macht man die Lenker 4 und 5 sehr kurz (Abstand der Dünnstellen 6 und 7 sowie 8 und 9 z. B. 2 bis 5 mm), so wird auch die DMS-Folie 17 klein und damit preiswert.

Durch die einstückige Bauweise der beiden Parallelführungen ist die Anzahl der Teile und die Anzahl der Montageschritte nicht größer als bei Wägeaufnehmern mit nur einer Parallelführung. Die zweite Parallelführung zur Überlastsicherung erfordert also nur zusätzlichen Aufwand beim Fräsen. Durch die Anordnung der beiden Parallelführungen in Richtung der Längserstreckung des Metallblocks nebeneinander ist die Bauhöhe der Waage nicht höher als bei Benutzung eines Wägeaufnehmers mit nur einer Parallelführung. Werden beide Parallelführungen so dimensioniert, daß sie die gleiche Höhe haben, so kann ihre Außenkontur vorzugsweise zusammen ein Rechteck bilden, so daß nur die inneren Ausnehmungen 20 und 30 gefräst werden müssen.

Eine zweite, vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wägeaufnehmers ist in Fig. 3 in Aufsicht gezeigt. Die Seitenansicht ist im Wesentlichen genauso wie die Seitenansicht der ersten Ausgestaltung in Fig. 1. In beiden Ausgestaltungen gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und werden nicht nochmal erläutert. Die Ausgestaltung gemäß Fig. 3 weist zusätzliche DMS 33 und 35 auf der Dünnstelle 26 und DMS 34 und 36 auf der Dünnstelle 27 auf. Diese DMS 33 . . . 36 können auf verschiedene Weise z. B. für die Ecklastkorrektur des Wägeaufnehmers benutzt werden:

• - Die vier DMS 33 . . . 36 werden in der üblichen Weise zu einer Wheatstoneschen Brücke verschaltet; das Ausgangssignal dieser Brücke wird zum Ausgangs­ signal der Wheatstoneschen Brücke aus den vier DMS 13 . . . 16 hinzuaddiert und vergrößert so das insgesamt zur Verfügung stehende Ausgangsignal. Der Ecklastabgleich erfolgt nur an den Dünnstellen 26 . . . 29 der zweiten Parallelführung, dort wird der Summen-Ecklastfehler beider Parallel­ führungen korrigiert.
• - Es werden nur die beiden DMS 33 und 35 eingesetzt und ihre Widerstands­ werte einzeln ausgewertet. Aus der Differenz der Widerstandsänderungen wird ein Signal für die außermittige Belastung in der Richtung oben/unten in der Darstellungsweise von Fig. 3 hergeleitet. (Damit dieses Signal mög­ lichst groß ausfällt, sind die DMS 33 und 35 mehr zum Rand hin versetzt als die DMS 13 . . . 16.) Aus der Summe der Widerstandsänderungen der DMS 33 und 35 wird ein Signal hergeleitet, das zum einen lastpro­ portional anwächst und zum anderen einen Anteil proportional zur außer­ mittigen Belastung in der Richtung links/rechts in der Darstellungsweise von Fig. 3 enthält. Nach Abzug des lastproportionalen Anteils, der ja auf­ grund des Ausgangssignals der DMS 13 . . . 16 bekannt ist, verbleibt der Anteil proportional zur außermittigen Belastung in Richtung links/rechts. Mit Hilfe dieser beiden Ecklastsignale wird der Ecklastfehler im Aus­ gangssignal der DMS 13 . . . 16 rechnerisch korrigiert. - Einzelheiten dieser rechnerischen Ecklastkorrektur sind allgemein bekannt und beispiels­ weise in der DE-PS 30 03 862 und der DE-PS 195 11 353 beschrieben.
• - Die vier DMS 13 . . . 16 und die vier DMS 33 . . . 36 werden zu einer einzigen Brückenschaltung mit insgesamt acht DMS zusammengeschaltet, wie sie aus dem DE-GM 296 04 635 bekannt ist. Längs der Brückendiagonalen kann dann das lastproportionale Ausgangssignal und längs zweier Sehnen je ein Ecklast-Korrektursignal abgenommen werden.

Die DMS 33 und 35 sowie die DMS 34 und 36 sind in Fig. 3 auf getrennten Folien 37 bzw. 38 gezeichnet. Selbstverständlich können auch die DMS 33 . . . 36 auf einer gemeinsamen Folie angeordnet sein. Oder alle DMS (13 . . . 16 und 33 . . . 36) sind auf einer einzigen Folie angeordnet; dies bietet sich besonders an, wenn - wie oben beschrieben - auf die DMS 34 und 36 verzichtet wird.

Eine dritte Ausgestaltung des Wägeaufnehmers ist in Fig. 4 in Seitenansicht gezeigt. Gleiche Teile wie in der ersten Ausgestaltung sind wieder mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und werden nicht nochmal erläutert. Die Ausgestaltung in Fig. 4 weist insgesamt drei Parallelführungen auf. Die dritte Parallelführung besteht aus dem oberen Lenker 44 und dem unteren Lenker 45, entsteht durch das Ausfräsen der Öffnung 40 und verbindet das Zwischenstück 22 mit dem gehäusefesten Teil 2'. Diese dritte Parallelführung hat etwa die gleichen Dimensionen und die gleiche Federkonstante wie die zweite Parallelführung aus den Lenkern 24 und 25.

In Fig. 5 ist eine vierte Ausgestaltung des Wägeaufnehmers in Seitenansicht gezeigt. Gleiche Teile wie in der ersten Ausgestaltung sind wieder mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und nicht nochmal erläutert. Bei der Ausgestaltung gemäß Fig. 5 sind die beiden Parallelführungen ineinander integriert. Beim oberen Lenker 54 gehören die beiden Dünnstellen 56 und 57 zur ersten Parallelführung und tragen die DMS 13 . . . 16, von denen in Fig. 5 nur die beiden DMS 15 und 16 erkennbar sind. Beim unteren Lenker 55 gehören dementsprechend die beiden Dünnstellen 58 und 59 zur ersten Parallelführung. Die vier Dünnstellen 66 . . . 69 sind geringfügig dicker als die Dünnstellen 56 . . . 59 und bilden zusammen die zweite Parallelführung. Aufgrund des größeren horizontalen Abstandes der Dünnstellen 66 und 67 bzw. 68 und 69 ist die zweite Parallelführung weicher als die erste Parallelführung, obwohl die Dünnstellen 66 . . . 68 etwas dicker als die Dünnstellen 56 . . . 59 sind. Die beiden Parallelführungen sind auch in der Ausgestaltung nach Fig. 5 nebeneinander angeordnet; nur befinden sich die beiden Dünnstellen 66 und 68 der zweiten Parallelführung auf der einen Seite neben der ersten Parallelführung aus den Dünnstellen 56 . . . 58 und die beiden Dünnstellen 67 und 69 der zweiten Parallelführung auf der anderen Seite der ersten Parallelführung. - Der Vorteil dieser Geometrie ist, daß beide Parallelführungen durch eine einzige Ausfräsung 50 hergestellt werden können.

Claims (8)

1. Wägeaufnehmer mit einer ersten Parallelführung (4/5) mit mindestens vier Dehnungsmeßstreifen (13 . . . 16) auf Dünnstellen (6 . . . 9) der Lenker, mit einer zweiten weicheren Parallelführung (24/25), wobei die beiden Parallelführungen kraftmäßig in Reihe geschaltet sind, so daß die Gewichtskraft des Wägegutes beide Parallelführungen beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, daß beide Parallelführungen (4/5 und 24/25) aus einem einzigen Metallblock herausgearbeitet sind und in Richtung der Längserstreckung des Metallblocks nebeneinander angeordnet sind.

2. Wägeaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkontur der beiden Parallelführungen (4/5 und 24/25) ein Rechteck bildet.

3. Wägeaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Dünnstellen (26 . . . 29) der zweiten Parallelführung (24/25) weitere Dehnungsmeßstreifen (33 . . . 36) angeordnet sind.

4. Wägeaufnehmer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Dehnungsmeßstreifen (33 . . . 36) zur Korrektur von Ecklastfehlern benutzt werden.

5. Wägeaufnehmer nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle Dehnungsmeßstreifen (13 . . . 16, 33 . . . 36) auf derselben Seite der Parallelführungen angeordnet sind.

6. Wägeaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der horizontale Abstand der Dünnstellen (6 und 7 bzw. 8 und 9) der ersten Parallelführung 2 bis 5 mm beträgt.

7. Wägeaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine dritte Parallelführung (44/45) vorhanden ist und daß die erste Parallelführung (4/5) zwischen der zweiten (24/25) und der dritten Parallelführung angeordnet ist.

8. Wägeaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Parallelführung zu einer einzigen Parallelführung integriert sind, deren oberer Lenker (54) und deren unterer Lenker (55) jeweils vier Dünnstellen (66, 56, 57 und 67 bzw. 68, 58, 59 und 69) aufweisen.