DE19923207C1 - Wägeaufnehmer - Google Patents

Abstract

Bei einem Wägeaufnehmer nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation sind dessen wesentliche Teile aus einem einzigen Materialblock herausgearbeitet. Dieser ist mit einem Lastaufnehmer (10) ausgestattet, der durch einen oberen (12) und einen unteren Lenker (11) mit dem gehäusefesten Bereich (1) des Materialblocks verbunden ist und weist mindestens drei Übersetzungshebel (21, 22; 24, 25, 25'; 27, 27', 28) zur Kraftuntersetzung, Koppelelemente (18, 18', 23, 26, 26') zwischen den Übersetzungshebeln (21, 22; 24, 25, 25'; 27, 27', 28) und zwischen dem Lastaufnehmer und dem ersten Übersetzungshebel (21, 22) auf, wobei der gehäusefeste Bereich (1) sich in Richtung zum Lastaufnehmer (10) vorkragend in den Raum zwischen den beiden Lenkern (11, 12) hinein erstreckt und nahe an seinem vorkragenden Ende (3) den Abstützpunkt für den ersten Übersetzungshebel (21, 22) bildet, und mit einer Spule (34) ausgestattet ist, die am längeren Hebelarm (28) des letzten Übersetzungshebels (27, 27', 28, 29, 29') befestigt ist und die sich im magnetischen Feld eines gehäusefesten Permanentmagneten befindet. Zur Reduzierung der Bauhöhe und Aufnahme höherer Lasten wird vorgeschlagen, dass mindestens ein Übersetzungshebel zumindest teilweise in zwei Teilhebel (25, 25'; 27, 27'; 29, 29') aufgeteilt ist, dass mindestens ein Koppelelement in zwei Teilkoppelelemente (26, 26'; 38, 38') aufgeteilt ist und dass die Teilhebel und die Teilkoppelelemente symmetrisch auf beiden Seiten des ...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wägeaufnehmer nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches. Der Wägeaufnehmer nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation, dessen wesentliche Teile aus einem einzigen Materialblock herausgearbeitet sind, hat einen vertikal beweglichen Lastaufnehmer, der durch an einem feststehenden Grundkörper des Materialblocks angelenkte Parallelführungselemente geführt ist. Der Lastaufnehmer ist mit mehreren zwischen diesem, einem Spulenträger und dem Grundkörper wirkungsmäßig in Reihe angeordneten Kraftübertragungselementen gekoppelt.

Wägeaufnehmer dieser Art sind z. B. aus der EP 518 202 A1 bekannt. Nachteilig an dieser bekannten Bauart ist, dass für den Permanentmagneten kein Platz innerhalb des einstückigen Blocks bleibt. In der EP 518 202 A1 ist deshalb vorgesehen, dass der Permanentmagnet außerhalb des einstückigen Blocks angebracht ist und dass der letzte Übersetzungshebel von mehreren Übersetzungshebeln durch seitliche Verlängerungsstücke, die die Spule tragen, verlängert ist. Dadurch sind aber die funktionellen und preislichen Vorteile des einstückigen Aufbaus teilweise verloren. Außerdem erfordert die Anordnung aller drei Übersetzungshebel übereinander eine große Bauhöhe. Alle Parallelführungselemente und Kraftübertragungselemente sind entspechend der Blockbreite dimensioniert und über- und hintereinander angeordnet, wodurch die Bauform relativ hoch und schmal ist.

Ein ähnlicher Wägeaufnehmer mit zwei Übersetzungshebeln ist aus der DE 195 40 782 A1 bekannt. Es ist jedoch problematisch, mit zwei Übersetzungshebeln ein so großes Kraftübersetzungsverhältnis zu realisieren, wie es besonders für Hochlastwaagen mit 30. . .150 kg Höchstlast notwendig ist. Für den Einbau eines dritten Übersetzungshebels ist in der Bauart gemäß der DE 195 40 782 A1 jedoch kein Platz vorhanden, insbesondere ist die gehäusefeste Lagerung eines dritten Übersetzungshebels problematisch.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine kompakte Bauform für einen Wägeaufnehmer der eingangs genannten Art anzugeben, bei der alle Kraftübertragungselemente mit mindestens drei Übersetzungshebeln komplett aus dem Materialblock herausgearbeitet werden können, ohne dass dadurch die Ausgangshöhe des Materialblockes und die Bauhöhe des fertigen Wägesystems gross gewählt werden muss.

Erfindungsgemäß wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches erreicht. Durch die symmetrische und kraftmässige Aufteilung bzw. Aufgabelung einzelner Kraftübertragungselemente ist es möglich, den vorkragenden Teil des Grundkörpers relativ weit in Richtung des Lastaufnehmers vorkragen zu lassen und seine Stufungen als Wider- bzw. Aufnahmelager für mehrere Kraftübertragungselemente zu nutzen. Durch die räumliche Aufteilung wird eine Geometrie geschaffen, die eine kompakte und niedrige monolithische Bauweise sowie insbesondere die Herstellung in Frästechnik ermöglich.

Im einzelnen wird dies dadurch erreicht, dass mindestens ein Übersetzungshebel zumindest teilweise in zwei Teilhebel aufgeteilt ist, dass mindestens ein Koppelelement in zwei Teilkoppelelemente aufgeteilt ist und dass die Teilhebel und die Teilkoppelelemente symmetrisch auf beiden Seiten des vorkragenden Teils des gehäusefesten Bereiches angeordnet sind und dass alle Übersetzungshebel, alle Teilhebel, alle Koppelelemente und alle Teilkoppelelemente monolithischer Bestandteil des Blocks sind.

Durch die Aufteilung in Teilhebel und Teilkoppelelemente können diese auf beiden Seiten symmetrisch neben dem mittig angeordneten vorkragenden Teil des gehäusefesten Bereiches angeordnet sein und können so aus dem Block herausgearbeitet werden. Trotzdem bleibt ei hinreichend stabiler vorkragender Teil des gehäusefesten Bereiches erhalten. Durch die symmetrische Anordnung der Teilhebel und Teilkoppelelemente bleibt die Symmetrie des Kraftflusses erhalten, sodass die Ecklastempfindlichkeit gering bleibt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

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

Fig. 1 schematisch die Anordnung der Hebel und Koppelelemente und die Lagerung der Hebel am gehäusefesten Grundkörper zur Verdeutlichung der Funktion,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des monolithischen Wägeaufnehmers, wobei einige Teile weggebrochen sind, in einer ersten Ausgestaltung,

Fig. 3 eine Seitenansicht des Wägeaufnehmers aus Fig. 3 und

Fig. 4 eine Seitenansicht des Wägeaufnehmers in einer zweiten Ausgestaltung.

Die stark schematisierte Fig. 1 dient nur der Erläuterung der Anordnung und Funktion des Hebelsystems, der Lagerung der einzelnen Hebel und der Anordnung der Koppelelemente.

Die beweglichen Hebel und Koppelelemente sind nur als dicke Striche gezeichnet. Die Gelenkstellen, die durch Materialdünnstellen gebildet werden, sind durch Kreise angedeutet.

Der homogene Materialblock aus Metall, Keramik oder Kunststoff für den Wägegeber hat etwa die in Fig. 1 zwischen den Bezugzeichen 1 und 10 angedeutete quaderförmige Umrissform.

Man erkennt einen gehäusefesten Grundkörper 1, der einen vorkragenden Bereich (Teil) 2 und 3 aufweist. Der Bereich 2 hat die volle Breite des Grundkörpers 1, während der Bereich 3 schmaler ist (ca. 40% vom Grundkörper 1). Im Grundkörper 1 befindet sich ein rundes Loch 8, das einen (nicht gezeichneten) zylindrischen Permanentmagneten aufnimmt, der von unten in das Loch 8 einsetzbar und an integrierten Befestigungslaschen festlegbar ist. Der Grundkörper 1 weist weiterhin ein waagerecht verlaufendes, durchgehendes Loch 9 mit rechteckigem Querschnitt auf.

Ganz links in Fig. 1 ist der Lastaufnehmer 10 eingezeichnet, der durch einen oberen Lenker 12 und einen unteren Lenker 11 mit dem Grundkörper 1 verbunden ist. Die Gelenkstelle zwischen dem oberen Lenker 12 und dem Lastaufnehmer 10 ist mit 15 bezeichnet und sie zieht sich über die ganze Breite des Lenkers 12 bzw. Lastaufnehmers 10 hin, die Gelenkstelle zwischen dem unteren Lenker 11 und dem Lastaufnehmer 10 ist mit 14 bezeichnet, sie zieht sich ebenfalls über die ganze Breite des Lenkers 11 bzw. Lastaufnehmers 10 hin. Die Gelenkstellen zwischen den Lenkern 11 und 12 und dem Grundkörper 1 sind mit 16 bzw. 17 bezeichnet; sie ziehen sich ebenfalls über die ganze Breite hin. Der obere Lenker 12 weist eine mittige Ausnehmung (Durchbrechung) 35 auf, in die der vorkragende Teil 3 hineinragt. (Die obere Abschlussfläche (Stufung) 37 des vorkragenden Teils 3 befindet sich auf der gleichen Höhe wie die Oberseite des Lenkers 12.) Aus Symmetriegründen weist auch der untere Lenker 11 eine mittige Ausnehmung (Durchbrechung) 36 auf. Der obere Lenker 12 und der obere Teil des Lastaufnehmers 10 sind in Fig. 1 strichpunktiert gezeichnet, wodurch eine Durchsichtigkeit dieser Bereiche zeichnerisch angedeutet werden soll; die vom oberen Lenker 12 und vom oberen Teil des Lastaufnehmers 10 eigentlich verdeckten Teile sind daher nicht gestrichelt, sondern mit durchgehenden Linien gezeichnet. - Durch die Lenker 11 und 12 mit ihren Gelenkstellen 14-17 ist der Lastaufnehmer 10 mit dem Grundkörper 1 verbunden, kann sich aber in vertikaler Richtung etwas bewegen.

Die von der zu messenden Last auf dem Lastaufnehmer 10 ausgeübte Kraft wird von einem Vorsprung 13 am Lastaufnehmer 10 (der in Fig. 1 linke, vertikale Teil des Vorsprunges 13 ist identisch mit der rechten Seitenfläche des Lastaufnehmers 10) über zwei Koppelelemente 18 und 18' mit den Gelenkstellen 19 und 20 bzw. 19' und 20' übertragen auf einen ersten Übersetzungshebel 21/22 (kurzer Hebelarm 21, langer Hebelarm 22), der über zwei Lagerstellen 4 und 4' am vorkragenden Bereich 3 gelagert ist. Aus der vertikalen Kraft F wird dadurch die kleinere horizontale Kraft F'. Diese Kraft F' wird über eine Dünnstelle 43 auf ein Koppelelement 23 übertragen, dort in zwei Teilkräfte F'/2 aufgespalten und über die beiden Gelenkstellen 38 und 38' auf den kurzen Hebelarm 24 des zweiten Übersetzungshebels übertragen. Dieser zweite Hebel ist durch die Lagerstellen 5 und 5' am vorkragenden Bereich 2 gelagert. Der lange Hebelarm 25/25' des zweiten Hebels ist in zwei Teilhebel 25 und 25' aufgespalten. Der Teilhebel 25 verläuft vor dem vorkragenden Bereich 3, der andere Teilhebel 25' hinter dem vorkragenden Bereich 3. Durch den Übersetzungshebel 24/25/25' wird die horizontale Kraft F' in die kleinere, ebenfalls horizontale Kraft F" umgewandelt, wobei jeweils die Hälfte am Ende des vorderen Teilhebels 25 und des hinteren Teilhebels 25' wirkt. Von dort werden die beiden Kräfte über Koppelgelenke 26 und 26' auf den dritten Übersetzungshebel 29/29'/27/27'/28 übertragen. Dabei ist 29/29' der kurze Hebelarm und 27/27'/28 der lange Hebelarm. Dieser dritte Hebel ist über zwei Abstützelemente 30 und 30' an den Punkten 31 und 31' am Grundkörper 1 gelagert.

Die Gelenkstelle zwischen Abstützelement 30 und dem Grundkörper 1 ist mit 33 und die Gelenkstelle zwischen Abstützelement 30 und dem kürzeren Hebelarm 29 des dritten Hebels mit 32 bezeichnet. Entsprechend ist die Gelenkstelle zwischen Abstützelement 30' und dem Grundkörper 1 mit 33' und die Gelenkstelle zwischen Abstützelement 30' und dem kürzeren Hebelarm 29' des dritten Hebels mit 32' bezeichnet. Der nicht mehr aufgespaltene Teil 28 des längeren Hebelarms 27/27'/28 verläuft im Durchgangsloch (Loch) 9 des Grundkörpers 1 und trägt in seinem hinteren Bereich die Spule 34, die sich im Magnetfeld des Permanentmagneten befindet. Diese Spule 34 erzeugt eine vertikale Kraft F''', die letztendlich proportional zur Kraft F am Lastaufnehmer 10 ist.

Die einzelnen Teile des Kraftübertragungssystems sind entweder mittig in der vertikalen Symmetrieebene des gesamten Blockes angeordnet (z. B. der erste Hebel 21/22 oder der letzte Teil 28 des dritten Hebels) oder aber aufgeteilt und symmetrisch zur vertikalen Symmetrieebene auf beiden Seiten des vorkragenden Teils 3 angeordnet (z. B. der lange Hebelarm 25 und 25' des zweiten Hebels oder die Teile 29 und 27 bzw. 29' und 27' des dritten Hebels). Die aufgeteilten Bereiche übertragen dabei jeweils die Hälfte der vom jeweiligen Hebel, Koppelelement etc. übertragenen Kraft. Alle beschriebenen Teile mit Ausnahme der Spule 34 und des nicht gezeichneten Permanentmagneten sind dabei aus einem einzigen Materialblock herausgearbeitet.

Vom Geometrieprinzip sind demnach die aneinanderggekoppelten einzelnen Kraftübertragungselemente 10, 11, 12, 13 bis 34, 38, 38', 43 entweder symmetrisch zu einer durch den Spulenträger 28 und den Lastaufnehmer 10 verlaufenden vertikalen Mittellängsebene in dieser oder geometrisch und kraftmäßig aufgeteilt und symmetrisch beabstandet von dieser Mittellängsebene angeordnet und sind (mit Ausnahme der Spule 34) Bestandteil des homogenen Materialblocks, wobei sich der vorkragende Teil 2, 3 des Grundkörpers 1 teilweise zwischen geometrisch und kraftmäßig aufgeteilten Kraftüberragungselementen 11, 12; 25, 25'; 27, 27'; 29, 29'; 30, 30' erstreckt und für einen Teil der Kraftübertragungselemente 22; 24 Widerlager bzw. Lagerstellen 4, 4'; 5, 5' bildet. Die Anordnung von vertikalen und horizontalen Stufungen (z. B. bei 37, 39; 2", 3') in den vorkragenden Teilen 2, 3 schafft weitere Freiräume für den Zugang von Bearbeitungswerkzeugen für das Herausarbeiten der Einzelelemente aus dem Materialblock. Weitere Stufungen auf der Unter- und Oberseite der vorkragenden Teile 2, 3 sind in Fig. 1 erkennbar, jedoch nicht mit Bezugszeichen belegt.

In Fig. 2 ist ein nach dem vorstehenden Bauprinzip realisierter Wägeaufnehmer in einer ersten Ausgestaltung perspektivisch dargestellt. In Fig. 3 ist derselbe Wägeaufnehmer in Seitenansicht gezeigt. Alle Hebel, Gelenke und Koppelelemente sind mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet, auch wenn sie in Fig. 1 zeichnerisch anders dargestellt sind als in Fig. 2 und 3.

Man erkennt rechts in Fig. 2 und 3 den gehäusefesten Grundkörper 1, der auf seiner Unterseite flache Fußbereiche 6 aufweist, an denen er am Gehäuse der Waage festgeschraubt werden kann. Anstelle der integrierten Fußbereiche 6 können diese Bestandteil eines Gehäuses sein. Der Grundkörper 1 setzt sich nach links in den vorkragenden Teil 2 und den vorkragenden Teil 3 fort (vertikale Stufung). Da sich die Oberseite 37 des vorkragenden Teils 3 auf derselben Höhe wie die Oberseite des oberen Lenkers 12 befindet, ist diese Oberseite 37 in der Seitenansicht von Fig. 3 nicht erkennbar. Nur die vertikale Rückseite (Stufung) 39 des vorkragenden Teils 3 ist in Fig. 3 teilweise erkennbar.

Der obere Lenker 12 ist in Fig. 2 z. T. weggebrochen, um die inneren Bereiche des Wägeaufnehmers sichtbar zu machen. Genauso ist ein Teil des Lastaufnehmers 10 weggebrochen. Der untere Lenker 11 ist demgegenüber ganz dargestellt. Man erkennt die sich über die gesamte Breite des Lenkers erstreckenden Materialdünnstellen, die die Gelenke 14, 15, 16 und 17 bilden.

Die zu messende Kraft wird vom Lastaufnehmer 10 über den stabilen Vorsprung 13 und über zwei Koppelelemente 18 und 18' auf den kurzen Hebelarm 21 des ersten Hebels übertragen. Die Gelenkstellen 19, 19', 20 und 20' sind als Dünnstellen an den Enden der Koppelelemente 18 und 18' gut erkennbar. Weiter erkennt man eine dreieckförmige Verstärkung 42 zwischen dem kurzen Hebelarm 21 und dem langen Hebelarm 22 des ersten Hebels. Der erste Hebel 21/22 ist über die Lagerstellen 4 und 4' am vorkragenden Teil 3 gelagert.

Vom Ende des langen Hebelarms 22 wird die untersetzte Kraft über eine Gelenkstelle 43 auf das Koppelelement 23 übertragen und von dort über die beiden Gelenkstellen 38 und 38' auf den kurzen Hebelarm 24 des zweiten Hebels. Der zweite Übersetzungshebel 24/25/25' ist über Gelenkstellen 5 und 5' am vorkragenden Teil 2 gelagert. Die Gelenkstelle 5' ist in Fig. 2 gestrichelt dargestellt, da sie hinter dem zweiten Übersetzungshebel 24/25/25' verborgen ist. In Fig. 3 ist die Gelenkstelle 5' hinter der Gelenkstelle 5 verborgen. Der obere Teil des langen Hebelarms 25/25' ist gabelförmig aufgespalten: Der eine Teil 25 befindet sich auf der einen Seite des vorkragenden Teils 3 - in Fig. 3 vor dem vorkragenden Teil 3 -, der andere Teil 25' befindet sich auf der anderen Seite des vorkragenden Teils 3 - in Fig. 3 hinter dem vorkragenden Teil 3.

Dementsprechend werden die beiden Kräfte von den langen Hebelarmen 25 und 25' des zweiten Hebels über zwei Teilkoppelgelenke 26 und 26' auf die beiden Teile 29 und 29' des aufgespaltenen kurzen Hebelarms des dritten Übersetzungshebels 29/29'/27/27'/28 übertragen. Der dritte Hebel ist über Abstützelemente 30 und 30' mit den Gelenkstellen 32 und 33 bzw. 32' und 33' am Grundkörper 1 gelagert. Der lange Hebelarm des dritten Hebels ist in seinem Anfangsbereich aufgespalten (27 und 27') und wird am Ende wieder in einem Teil 28 zusammengeführt. An diesem gemeinsamen Teil 28 ist die Spule 34 befestigt. Die beiden gabelförmigen Schenkel 27 und 27' des dritten Hebels umgreifen den vorkragenden Teil 3 symmetrisch. Die Abstützelemente 30 und 30' für den dritten Hebel befinden sich wiederum seitlich außerhalb der beiden Schenkel 27 und 27'.

Die Breitenverhältnisse können beispielsweise folgendermaßen sein: Der vorkragende Teil 3 hat etwa 40% der Breite des Grundkörpers 1, die Hebelarme 27 und 27' haben je eine Breite von knapp 10% der Breite des Grundkörpers 1, die daneben befindlichen Abstützelemente 30 und 30' haben je eine Breite von ebenfalls knapp 10% der Breite des Grundkörpers 1. Aufgrund der Beabstandung zwischen Hebelarm 27 und Abstützelement 30 haben dann die Dünnstelle 26 und der kurze Hebelarm 29 eine Breite von gut 20% der Breite des Grundkörpers 1. Dasselbe gilt für die Dünnstelle 26' und den kurzen Hebelarm 29'. Einschließlich der Beabstandung zwischen dem Hebelarm 27 und dem vorkragenden Teil 3 ergibt sich dadurch ein gesamter Platzbedarf in der Breite von etwa 85% der Breite des Grundkörpers 1. Neben den Abstützpunkten 31 und 31' der Abstützelemente 30 und 30' bleibt also jeweils noch etwa 7,5% der Breite des Grundkörpers 1 an Platz. Auch der vorkragende Teil 2 weist dieselbe Breite von etwa 85% der Breite (horizontale Stufung 2', 3') des Grundkörpers 1 auf (In Fig. 1 ist zur Vereinfachung der vorkragende Teil 2 genauso breit wie der Grundkörper 1 gezeichnet und das Abstützelement 30 und der Abstützpunkt 31 ganz an den Rand verschoben.) Im Grundkörper 1 befindet sich weiterhin ein durchgehendes vertikales Loch 8, in das der (nicht dargestellte) Permanentmagnet von unten her eingeschoben werden kann. Dabei dienen vier Befestigungslaschen 7 als Anschlag und zum Festschrauben des Permanentmagneten. Auf der Oberseite des langen Hebelarms 28 des dritten Hebels ist in Fig. 2 zusätzlich der Schlitz eines optischen Lagensensors 41 angedeutet, der in bekannter Weise über einen Regelverstärker den Strom durch die Spule 34 steuert.

Das Loch 8 berührt den Rand des gehäusefesten Bereiches 1 an keiner der Seitenflächen, vielmehr bleibt überall eine Wand von mindestens 5 mm Wandstärke stehen. Dies verleiht dem gehäusefesten Bereich 1 eine große Stabilität, sodass die Verformung auch unter großen Kräften im Lenker (bei ausmittiger Lage des Wägegutes auf der Waagschale) minimal bleibt. Auch das horizontale Durchgangsloch 9 durch den gehäusefesten Bereich 1 ist so klein wie fertigungstechnisch möglich ausgeführt; insbesondere bleibt oberhalb des Durchgangsloches 9 noch mindestens 5 mm Material stehen. Verglichen mit einem nach oben offenen Graben zum Freifräsen des Hebelarms 28 wird dadurch die Stabilität des gehäusefesten Bereiches 1 wesentlich erhöht.

Weiter ist am Lastaufnehmer 10 auf der Oberseite und der Unterseite je eine Stufe (Ausbruchsfläche) 40 erkennbar. Die Höhe dieser Stufe 40 ist so bemessen, dass sich die waagerechte Fläche der Stufe 40 genau in der Höhe der neutralen Faser der Dünnstellen 15 und 17 des oberen Lenkers 12 bzw. in der Höhe der neutralen Faser der Dünnstellen 14 und 16 des unteren Lenkers 11 befindet. An diesen waagerechten Flächen wird die Waagschale bzw. die Unterschale mittels eines C- förmigen Zwischenteils am Lastaufnehmer 10 befestigt. Durch diese Ausgestaltung der Waagschalen/Unterschalen-Befestigung wird das bei außermittiger Belastung der Waagschale auftretende Drehmoment als waagerechtes Kräftepaar direkt in die Lenker 11 und 12 eingeleitet und verursacht keine Torsion des Lastaufnehmers 10.

Die Stufen 40 am Lastaufnehmer 10 sind in Fig. 2 und 3 über die ganze Breite des Lastaufnehmers 10 gezeichnet. Selbstverständlich ist es auch möglich, diese Stufen nur an den Stellen vorzusehen, an denen die Waagschale/Unterschale wirklich befestigt ist, um den Lastaufnehmer 10 möglichst wenig zu schwächen.

In Fig. 4 ist eine zweite Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wägeaufnehmers in Seitenansicht dargestellt. Bis auf den Lastaufnehmer sind alle Teile dieser zweiten Ausgestaltung mit der schon beschriebenen ersten Ausgestaltung identisch. Die identischen Teile sind mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und werden nicht nochmals erläutert. Der Lastaufnehmer der zweiten Ausgestaltung besteht aus einem rechten Teil 50, an dem die Lenker 11 und 12 angreifen und einem linken Teil 51, an dem über die beiden Gewindebohrungen 54 die Schale bzw. die Unterschale befestigt ist. Rechter Teil 50 und linker Teil 51 sind durch einen vertikalen Schlitz (Ausnehmung) 53, der an seinem oberen und unteren Ende je einen Verbindungssteg (Materialsteg) 52 stehen lässt, voneinander getrennt. Die Verbindungsstege 52 befinden sich dabei genau auf der Höhe der Dünnstelle 15 bzw. der Dünnstelle 14. Sie sind außerdem so stabil, dass sie neben den horizontalen Kräften bei ausmittiger Lage des Wägegutes auch die vertikale Gewichtskraft des Wägegutes übertragen, ohne sich nennenswert zu verbiegen. Durch diese Bauart werden die waagerechten Kräfte bei ausmittiger Lage des Wägegutes auf der Waagschale wieder genau in der Höhe des Lenkers 12 in den rechten Teil 50 des Lastaufnehmers eingeleitet und so die Gefahr einer Verbiegung des rechten Teils 50 des Lastaufnehmers und dadurch eine Änderung des vertikalen Abstandes der Lenkergelenkstellen 14 und 15 minimiert.

Auch diese Ausgestaltung wird bis auf die Spule 34 und den Permanentmagneten aus einem einzigen Materialblock herausgearbeitet.

Vorzugsweise erfolgt die Herstellung des monolithischen Teils des Wägeaufnehmers durch Fräsen. Als Material wird vorzugsweise ein Metall mit guten elastischen Eigenschaften z. B. Aluminumlegierung, eingesetzt. Die Strukturierung der Einzelelemente ist jedoch teilweise auch durch Drahterosion möglich. Denkbar ist auch eine Fertigung durch Druckgießen oder auch Spritzgießen (z. B. mit einem glasfaserverstärkten Kunststoff) in Kombination mit anderen Bearbeitungstechniken.

Liste der bezeichneten Teile

1

gehäusefester Grundkörper

2

vorkragender Teil am Grundkörper

2

',

2

" Stufung

3

vorkragender Teil am Grundkörper

2

",

3

' Stufung

4

,

4

' Lagerstellen für den ersten Hebel

5

,

5

' Lagerstellen für den zweiten Hebel

6

Fußbereiche des Grundkörpers

1

7

Befestigungslaschen für den Permanentmagneten

8

vertikales Loch für den Permanentmagneten

9

horizontales Durchgangsloch durch den Grundkörper

10

Lastaufnehmer (trägt die Waagschale)

11

unterer Lenker

12

oberer Lenker

13

Vorsprung am Lastaufnehmer

14

Gelenk zwischen unterem Lenker und Lastaufnehmer

15

Gelenk zwischen oberem Lenker und Lastaufnehmer

16

Gelenk zwischen unterem Lenker und Grundkörper

17

Gelenk zwischen oberem Lenker und Grundkörper

18

,

18

' Koppelelemente zwischen Lastaufnehmer und ersten Hebel

19

,

19

' Gelenkstellen zwischen Koppelelement und Vorsprung am Lastaufnehmer

20

,

20

' Gelenkstellen zwischen Koppelelement und erstem Hebel

21

kurzer Hebelarm des ersten Hebels

22

langer Hebelarm des ersten Hebels

23

Koppelelement zwischen erstem und zweitem Hebel

24

kurzer Hebelarm des zweiten Hebels

25

,

25

' langer Hebelarm des zweiten Hebels

26

,

26

' Teilkoppelgelenke zwischen zweitem und drittem Hebel

27

,

27

' langer Hebelarm des dritten Hebels (aufgespaltener Teil)

28

langer Hebelarm des dritten Hebels (nicht aufgespaltener Teil)

29

,

29

' kurzer Hebelarm des dritten Hebels (aufgespalten)

30

,

30

' Abstützelemente für den dritten Hebel

31

,

31

' Abstützpunkte am Grundkörper für das Abstützelement

30

bzw.

30

'

32

,

32

' Gelenkstellen zwischen Abstützelement

30

bzw.

30

' und dem dritten Hebel

33

,

33

' Gelenkstellen zwischen Abstützelement

30

bzw.

30

' und dem Grundkörper

34

Spule

35

Ausnehmung im oberen Lenker

12

36

Ausnehmung im unteren Lenker

11

37

Oberseite des vorkragenden Teils

3

37

,

39

Stufung

38

,

38

' Gelenkstellen zwischen dem Koppelelement

23

und dem kurzen Hebelarm des zweiten Hebels

39

vertikale Rückseite des oberen Teils des vorkragenden Teils

3

40

Stufe am Lastaufnehmer

10

zur Befestigung der Waagschale

41

optischer Lagensensor

42

Verstärkung zwischen kurzem und langem Hebelarm des ersten Hebels

43

Gelenkstelle zwischen langem Hebelarm

22

des ersten Hebels und dem Koppelelement

23

2. Variante

50

rechter Teil des Lastaufnehmers

51

linker Teil des Lastaufnehmers (trägt die Waagschale)

52

Verbindungsstege zwischen rechtem und linkem Teil des Lastaufnehmers

53

vertikaler Schlitz zwischen den Verbindungsstegen

52

54

Gewindebohrungen zum Befestigen der Waagschale/Unterschale

Claims (14)

1. Aus einem Materialblock gebildeter Wägeaufnehmer für eine elektronische Waage nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation, mit einem an einem feststehenden Grundkörper des Materialblocks durch Parallelführungselemente geführten beweglichen Lastaufnehmer und mehreren zwischen diesem, einem Spulenträger und dem Grundkörper wirkungsmäßig in Reihe angeordneten Kraftübertragungselementen, dadurch gekennzeichnet, dass die aneinandergekoppelten einzelnen Kraftübertragungselemente (10, 11, 12, 13 bis 34, 38, 38', 43) entweder symmetrisch zu einer durch den Spulenträger (28) und den Lastaufnehmer (10) verlaufenden vertikalen Mittellängsebene in dieser oder geometrisch und kraftmäßig aufgeteilt und symmetrisch beabstandet von dieser Mittellängsebene angeordnet und ebenfalls Bestandteil des Materialblocks sind, wobei sich ein vorkragender Teil (2, 3) des Grundkörpers (1) teilweise zwischen geometrisch und kraftmäßig aufgeteilten Kraftübertragungselementen (11, 12; 25, 25'; 27, 27'; 29, 29'; 30, 30') erstreckt und der vorkragende Teil (2, 3) für einen Teil der Kraftübertragungselemente (22; 24) Widerlager oder Lagerstellen (4, 4'; 5, 5') bildet.

2. Wägeaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorkragender Teil (3) des Grundkörpers (1) in Bezug auf die vertikale Mittellängsebene in dieser mindestens eine Stufung (37, 39) aufweist.

3. Wägeaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorkragender Teil (2, 3) des Grundkörpers (1) in Bezug auf die vertikale Mittellängsebene sowohl in dieser als auch quer zu dieser mindesten je eine Stufung (37, 39; 2', 2", 3') aufweist.

4. Wägeaufnehmer nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungselemente (10, 11, 12, 13-34, 38, 38', 43) mindestens einen Übersetzungshebel (24, 25, 25'; 27, 27', 28, 29, 29', 30, 30') aufweisen, der zumindest teilweise in zwei Teilhebel aufgeteilt ist, von denen ein Teil (24; 28) symmetrisch in der vertikalen Mittellängsebene und ein Teil (25, 25'; 27, 27, 29, 29', 30, 30') beiderseits eines vorkragenden Teiles (3) des Grundkörpers (1) angeordnet ist.

5. Wägeaufnehmer nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungselemente (10, 11, 12, 13 bis 34, 38, 38', 43) drei Übersetzungshebel aufweisen, wobei ein erster Übersetzungshebel (21, 22) ein nicht aufgeteilter Winkelhebel ist, ein zweiter Übersetzungshebel (24, 25, 25') ein gerader, zweiarmiger Hebel ist, der sich senkrecht erstreckt und bis auf einen kurzen Verbindungssteg (24) in zwei Teilhebel (25, 25') gabelförmig aufgeteilt ist, und ein dritter Übersetzungshebel (27, 27', 28) ebenfalls ein Winkelhebel ist, der zum Teil gabelförmig aufgeteilt ist und zum Ende hin in Richtung der Spule (34) wieder zusammengeführt ist.

6. Wägeaufnehmer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des vorkragenden Teils (3) des Grundkörpers (1) geringer ist als die Breite der Lenker (11, 12) und dass die Breite der Teilhebel (25, 25', 27, 27') und der Teilkoppelelemente (26, 26', 38, 38') so, gering ist, dass weder die Teilhebel noch die Teilkoppelelemente an irgendeiner Stelle seitlich über die Lenker hinausragen.

7. Wägeaufnehmer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des vorkragenden Teils (3) des Grundkörpers (1) etwa 40% der Breite der Lenker (11, 12) beträgt und die Breite der Teilhebel (25, 25', 27, 27') und der Teilkoppelelemente (26, 26', 38, 38') je etwa 10. . .20% der Breite der Lenker.

8. Wägeaufnehmer nach einem der Ansprüche 1-4 dadurch gekennzeichnet, dass der erste Übersetzungshebel (21/22) ein nichtaufgeteilter Winkelhebel ist, dass der zweite Übersetzungshebel (24/25/25') ein gerader, zweiarmiger Hebel ist, der sich senkrecht erstreckt und bis auf einen kurzen Verbindungssteg in zwei Teilhebel (25, 25') aufgespalten ist, und dass der dritte Übersetzungshebel (29/29'/27/27'/28) ein horizontal und vertikal abgegekröpfter Winkelhebel ist, der zum Teil gabelförmig aufgespaltet ist und zum Ende hin in Richtung der Spule (34) wieder zusammengeführt ist und an seinem Endbereich ein integriertes Aufnahmelager für die Spute (34) und einen optischen Lagensensor (41) aufweist.

9. Wägeaufnehmer nach einem der Ansprüche 5-8, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1) außerhalb der Lenker (11, 12) ein vertikales Loch (8) für den Permanentmagneten aufweist, wobei um das Loch (8) herum überall noch mindestens ein fünf mm breiter Materialsteg stehenbleibt.

10. Wägeaufnehmer nach einem der Ansprüche 5-9, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1) ein waagerechtes, durchgehendes Loch (9) aufweist, in das der lange Hebelarm (28) des dritten Hebels hineinragt, und dass das Loch (9) nach oben, unten und zu beiden Seiten hin von mindestens 5 mm Material umschlossen ist.

11. Wägeaufnehmer nach einem der Ansprüche 5-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenker (11, 12) über ihre ganze Länge dieselbe Breite aufweisen und dass die Lenker (11, 12) eine mittige Durchbrechung (35, 36) aufweisen, die auf jeder Seite mindestens 5 mm Material stehen lässt.

12. Wägeaufnehmer nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, dass der Lastaufnehmer (10) auf seiner Oberseite und auf seiner Unterseite je eine horizontale Anschraubfläche (40) aufweist, an der die Verbindungselemente zur Schale, bzw. zur Unterschale befestigt sind, und dass die Anschraubflächen (40) sich genau auf der Höhe der Dünnstellen der Gelenkstellen (15 bzw. 14) zwischen Lastaufnehmer (10) und Lenker (12 bzw. 11) befinden.

13. Wägeaufnehmer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschraubfläche (40) eine geringere Breite aufweist als die Lenker (11, 12).

14. Wägeaufnehmer nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, dass der Lastaufnehmer (50/51) eine sich im Wesentlichen in vertikaler Richtung erstreckende Ausnehmung (53) aufweist, die den Lastaufnehmer (50/51) in zwei Teile unterteilt und die an ihrer Oberseite und an ihrer Unterseite nur je einen dünnen horizontalen Materialsteg (52) als Verbindung zwischen den beiden Teilen des Lastaufnehmers (50/51) beläßt, dass die Lenker (11, 12) an dem einen Teil (50) des Lastaufnehmers angreifen, während die Schale, bzw. Unterschale am anderen Teil (51) des Lastaufnehmers befestigt sind und dass sich die horizontalen Materialstege (52) genau auf der Höhe der Dünnstellen der Gelenkstellen (14, 15) zwischen Lastaufnehmer (50/51) und Lenker (11, 12) befinden.