DE2448554A1

DE2448554A1 - Massen- und kraftmessgeraet

Info

Publication number: DE2448554A1
Application number: DE19742448554
Authority: DE
Inventors: Armin Wirth
Original assignee: Wirth Gallo and Co
Current assignee: Wirth Gallo and Co
Priority date: 1974-03-29
Filing date: 1974-10-11
Publication date: 1975-10-09
Also published as: FR2266152B1; SE7414987L; NL7413869A; IT1028399B; JPS50129258A; DE7434170U; FR2266152A1

Description

Vertreters " Stuttgart, dien IQ.. Okt. 1974

füüiSä

BdLpl.-Bag. Max Bänke

Y Stuttgart. 1
strv 9

RPfIi MKLLÖ & Oo. , Zürich

Massen- und Kraftmessgerät

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Mausen- und Kraftraess gerät mit einem Gestell, einem Lastträger, Last ausgleiehmitteln und einer Anzeigevorrichtung, bei welchem Gestell und Lastträger durch Parallellenker mit elastischen Gelenken verbunden sind.

Massen- und Kraftmess ge rate sind bekannt, die eine Leiteranordnung aufweisen, bei welcher ein o:?tsfester Teil, z.B. das Gestell und ein beweglicher, der Lastträger, mittels elastische Gelenke aufwiesender Lenker miteinander verbunden sind₅ wobei sich der Lastträger mit den Lenkern bezüglich des ortsfesten Gestells bewegt. Der Lastträger stützt sich immer auf. ein weiteres Element ab, z.B. einen Hebel, eine Feder, eine Kraftmessselle. Dieses weitere Element kann einen minimalen senkrechten Weg (z.B. bei einer Kraftinesszelle} oder einen erheblichen Weg (z.B. bei einer Kraffcmessfeder oder einer Neigungs-

Fall 111
V-Brücke

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BAD ORKaINAL.

waage) aufweisen.

Meistens bestehen die Lenker mit dem Lastträger und mit dem Gestell verbindenden Gelenke aus Metallbändern. Die zwischen den zwei eigentlichen Gelenken befindlichen Teile der Lenker haben verschiedene Formen. Sie sind meistens im Grundriss parallele flache Stäbe oder andere flache Gebilde, oft sind an einem solchen Gebilde auch drei oder vier Gelenke angebracht. Immer befinden sich übereinander zwei solche Lenker, die einerseits mit dem Gestell und andererseits mit dem Lastträger verbunden sind.

Diese bekannten Anordnungen haben meistens eine verhältnismässig grosse Bauhöhe. Sie sind in der Regel nur für kleine Lasten, einige Kilogramm, bestimmt und erlauben nur eine verhältnismässig kleine Waagplatte. Die bekannten Ausführungen sind ungeeignet, wenn bei einem Gerät die Genauigkeit hoch, die Last gross, die Bauhöhe niedrig, und die auf dem Lastträger liegende Platte gross sein soll. Bei solchen Anforderungen können, bei einer zum Abstützpunkt stark versetzten Last, die auf die Lenker horizontal wirkenden Kräfte ein Mehrfaches der Last betragen. Solche Kräfte wirken bei üblichen Lenkeranordnungen als statisch unbestimmte Systeme - nicht nur als Zug- und Druckkräfte auf die Lenker, sondern auch als Querkräfte und haben kaum berechenbare Querbiege-, Torsions-, Kipp- oder Beulspannungen zur Folge. Solche kaum berechenbare Spannungen können die für präzises Funktionieren notwendigen Dimensionen der

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beanspruchten Teile ändern, z.B. die Kraftresultierende dn Gelenken verändern* womit die Genauigkeit beeinträchtigt wird.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Anordnung zu schaffen, welche die genannten Unzulänglichkeiten nicht aufweist, sondern mit geringen Herstellungskosten bei hoher Genauigkeit,und grosser Last eine niedrige Bauhöhe und eine zum Abstützpunkt des Lastträgers stark versetzte Last zulässt. Bei verhältnismässig hoher Bauhöhe und kleiner Waagplatte, soll diese Anordnung hingegen eine sehr hohe Genauigkeit gewährleisten.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss dadurch, dass der Lastträger durch mindestens vie,r, in mindestens swei parallelen Ebenen liegende, paarweise V-förmig angeordnete Lenker geführt ist, welche Lenker derart angeordnet sind, dass die Projektionen der Gelenke jedes Lenkers auf eine der genannten Ebenen auf Paaren von Parallelen gleichen Abstandes einer einzigen Parallelenschar liegen.

In der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Aufriss,

Fig. 2 einen Grundriss mit teiliveisem Schnitt, Fig. 3 einen Lenker mit drahtartigen Gelenken und Fig. k einen Lenker mit bandartigen Gelenken.

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- If -

Das Massen- und Kraftmessgerät nach Pig. 1 und 2 weist ein
ü-föriniges Gestell 1 und einen Lastträger 2 mit einer Platte 3 auf. Der Lastträger 2 ist mittels später beschriebenen Lenkern 4,5,6,7 am Gestell parallel geführt.
Jeder Lenker weist zwei Gelenke 9'auf.

Ueber ein schematisch vom Hebel 11 dargestelltes Hebelwerk, ist das untere Ende 10 des Lastträgers 2 mit Lastausgleichmitteln verbunden. Als Lastausgleichmittel können bekannte Mittel, wie Neigungsi^aagen, Kraftmess zellen oder Messdosen mit schwingenden Saiten verwendet werden. Diese Lastausgleichmittel können eine Anzeige 13 aufweisen, oder über eine Leitung Ik mit einer getrennten, vorzugsweise digitalen, Anzeige 15 verbunden sein.
Der Lastträger 2 könnte sich aber auch unmittelbar auf die Lastausgleichmittel 12 stützen.

Die Lenker 4,5,6 und 7 sind paarweise V-förmig angeordnet. Das erste, obere Paar besteht aus den Lenkern 4,5» die sich in
parallelen Ebenen befinden, die nur wenig übereinander liegen. Die Lenker 6,7 bilden das zweite Lenkerpaar, sie befinden sich ebenfalls in nur wenig Übereinander liegenden Ebenen. Gegebenenfalls könnten beide Lenker eines Paares auch in der gleichen
Ebene liegen. .

Wie aus dieser Pig. 2 entnommen werden kann, ist der Abstand a der Projektionen der Gelenke jedes Lenkers der gleiche für alle Lenker 4-7. Diese Projektionen liegen somit auf Paaren von

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Parallelen im Afestand a voneinander. Alle Paare von Parallelen sindLaueh zueinander parallel.. Vorzugsweise liegt der'Wert des Winkels der Achsen jedes Lenkerpaares zwichen 50 und 130 . Der Abstand _b (Fig. 1) zwischen zwei Lenkern je eines Lenkerpaares liegt vorzugsweise zwischen 0,08 a und 2,0 a...

Uin eine erhebliche Drehung des Lastträgers 2 um eine vertikale Achse,, z.B. unter der Wirkung von äusseren Kräften auf die Platte 3> fcu verhüten, ist ein Arm 16 am Lastträger 2 befestigt, dessen Ende mit Spiel mit Anschlägen 17, 18; des Gestelles 1 zusammenwirkt. An Stelle dieses Armes kann ein weiterer Lenker vorgesehen werden. Die Projektionen seiner Gelenke liegen ebenfalls auf zwei Parallelen im Abstand a voneinander. In der Zeichnung sind beide Anordnungen gezeigt.

Gemäss Fig., 3,4 können die Lenker 4,5,6,7 drahtartige oder bandartige. Gelenke aufweisen. Der Lenker 8 ist zweckmässig nur mit drahtartigen Gelenken versehen. Das Gelenk 9 hat die Form eines Stabes oder Bandes und wird vorzugsweise durch Einschnüren des Lenker-Querschnittes gebildet. Es sind jedoch auch getrennte, beiderseits mit dem Lenkerstab 19 und dem Befestigungsende 21 verbundene Gelenke als Stäbe (Fig. 3) oder Bänder (Fig. 4) möglich.

Drahtartige Gelenke zeigt Fig. 3· Das Gelenk 9 kann einen runden, quadratischen oder rechteckigen Querschnitt mit einem Seitenverhältnis bis etwa 1:4 haben, womit die Trägheitsellipse ein Durchmesserverhäinis von 1:16 aufweist. Die Biegehärte in der

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'Lenkerebene ist somit gleich bis 16 mal grosser als die Biegehärte in der Vertikalebene. Bandartige Gelenke zeigt Fig. 4. Das Gelenkband 9a hat vorzugsweise einen rechteckigen Querschnitt. Das Seitenverhältnis reicht vorzugsweise von 1:7 bis 1:100, womit die Trägheitsellipse ein Dur-chmesserverhältnis von 1:49 bis 1:10000 aufxveist, in gleicher Weise verhalten sich die Biegehärten..

Um bei bandartigen Gelenken, eine gewisse Querbiegsamkeit zu erreichen j können am Lenkerstab 19 an mindestens einer Seite nahe am Gelenk zwei. Einschnürungen 23, ge mass Pig. 4, angebracht werden, Vielehe als elastisches Quergelenk 24 wirken.

Die Anordnung gemäss Pig. 1,2, die vier Lenker 4 bis 7 niit drahtartigen Gelenken - also ohne den fünften Lenker 8 - weist noch zwei Freiheitε grade auf, nämlich den einen, notwendigen, die senkrechte-Beweglichkeit des Lastträgers 2, soweit die Lastausgleichmittel 12 dies zulassen, sowie den weiteren, messtechnisch nicht schädlichen Freiheitsgrad, die Drehung des Lastträgers 2 um eine senkrechte Achse. Bei einer solchen erzwungenen Drehung werden die drahtartigen Gelenke am Lastträger 2 stark, diejenigen am Gestell 1 nur schwach in der Lenkerebene gebogen. Wie schon erwähnt, ist eine Drehung des Lastträgers 2 um eine senkrechte Achse messtechnisch nicht schädlich. Sie ist auch praktisch nicht schädlich, sofern die Anschläge 17, 18 gegenüber dem Gestell 1 die Drehung dermassen begrenzen, dass die Gelenke 9 nicht überbeansprucht werden.

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Wild ein solches Gerät jedoch schief gestellt und eine Last zum Abatützpunkt versetzt aufgelegt, so kann ein Drehmoment um die senkrechte Achse entstehen. Ist die Quersteifigkeit der draht- -, _"

il7,l8 mit dem Arm 16 ^ "*■"■

artigen Gelenke 9 so gross, dass die Anschläge^v1riicht in Berührung kommen, so entsteht kein Messfehler, andernfalls kann, durch Reibung an den Anschlägen 17j l8 ein Fehler entstehen. Eine Versteifung der drahtartigen Gelenke in der Lenkerebene kann u.a. Abhilfe schaffen. Es ist möglich, diese Drehung dadurch zu verhüten, dass an einem der Lenker eines Lenkerpaares das Gelenk auf der Seite des Lastträgers 2 bandartig (Fig. 4, 9a) ausgeführt wird. Damit wird der fünfte Freiheitsgrad, die Drehung um eine senkrechte Achse aufgehoben, ohne dass das Gebilde aus Lastträger 2, Lenker 4 bis 7 und Gestell 1 statisch unbestimmt wird.

Statt des einen an einer richtigen Stelle angebrachten bandartigen Gelenkes 9a kann die gleiche Wirkung mit dem fünften Lenker 8 mit zwei drahtartigen Gelenken 9 erreicht werden. Der Lenker 8 muss mit einem gewissen Abstand von der möglichen Drehachse angeordnet werden und in einer beliebigen, zu den Lenkerebenen parallelen, Ebene liegen.

Die in Fig. 1-2 dargestellten Lenker H-J sind alle mit Gelenken, der mit Bezug auf Fig. 3»^ beschriebenen Art, versehen. Dabei 3ind, ausser den bereits beschriebenen, auch andere Kombinationen von Lenkern und Gelenken möglich. So können z.B. alle Lenker entweder mit drahtartigen oder mit bandartigen Gelenken versehen sein. Es könnte bei einem oder beiden Lenkerpaaren, die am Lastträger befestigten Gelenke bandartige Gelenke sein, während

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alle anderen Gelenke drahtartige Gelenke wären.

Die Lenker jedes Lenkerpaares können, wie bereits erwähnt, in der gleichen oder in verschiedenen Ebenen angeordnet werden. Wenn die Lenker des einen Lenkerpaares in einer einzigen Ebene angeordnet sind, so können die Lenker des anderen Lenkerpaares entweder ebenfalls in einer gleichen Ebene oder in verschiedenen Ebenen liegen. Auf alle Fälle muss auch hier der minimale Abstand b_ eingehalten werden. Gemäss Fig. 2 sind die Lenker 4-7 im Grundriss versetzt angeordnet. Sie könnten aber auch übereinander liegen, sodass ihre Projektionen zusammenfallen würden.

In der Darstellung Fig. 1 und 2 sind die nahen Enden der V~förmi{ angeordneten Lenker jedes Paares am Lastträger 2 und die weiter voneinander entfernten Enden am Gestell 1 befestigt. Eine Umkehrung dieser Anordnung ist ohne weiteres möglich, da ja lediglich die zT^ei Teile, Gestell 1 und Lastträger 2, relativ zueinander parallel geführt werden müssen. Das oben über die Anordnung der band- oder drahtartigen Gelenke auf der Seite des Lastträgers 2 Gesagte lässt sich dann sinngemäss übertragen.

Gemäß Auffra-j o-.-s c.-läncüschen Vtrhders !.'i'Vori/no'-i't vc'fcri

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Claims

PATENTANSPRUECHE

1./ Massen- und Kraftmessgerät mit einem Gestell, einem Lastträger, Lastausgleichmitteln und einer Anzeigevorrichtung, bei welchem Gestell und Lastträger durch Parallellenker mit elastischen Gelenken verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Lastträger durch mindestens vier, in !mindestens zwei parallelen Ebenen liegenden, paarweise V-förmig angeordnete Lenker geführt ist, welche Lenker derart angeordnet sind, dass die Projektionen der Gelenke jedes Lenkers auf eine der genannten Ebenen auf Paaren von Parallelen gleichen Abstarides einer einzigen Parallelenschar liegen.

2. Massen- und Kraftmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein fünfter Lenker vorgesehen ist.

3. Massen- und Kraftmessgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle Lenker mit je zwei drahtartigen Gelenken versehen sind.

k. Massen- und Kraftmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Lenker mit je zwei bandartigen Gelenken versehen sind.

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5. Massen- und Kraftmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einem Paar von V-förmig angeordneten Lenkern, mindestens eines der nahen Gelenke ein bandartiges Gelenk ist, wobei-alle anderen Gelenke drahtartige Gelenke sind.

6. Massen- und Kraftmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einem Lenker neben einem Gelenk eine Einschnürung vorgesehen ist.

7. Massen- und Kraftmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe zwischen zwei Lenkern verschiedener Paare zwischen 0,08 und 2,0 des genannten Abstandes zwischen den Projektionen der Gelenke beträgt.

Gf.rnciß Auf;, er dzs ausländischer» Verh-cfcrs unverunderf v» eingeleitet.

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