DE2543719B1 - Selbsttaetige laufgewichtswaage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine selbsttätige Laufgewichtswaage mit einem ein Laufgewicht längs eines Laufgewichtswaagebalkens verstellenden motorisch angetriebenen Reibgetriebe, enthaltend ein erstes Reibelement und ein reibschlüssig zu diesem angeordnetes, lastabhängig bezüglich seiner Winkellage zu einer Mantellinie des ersten Reibelementes verschwenkbares zweites Reibelement, wobei ein Reibelement in Form einer Walze ausgebildet ist und eines der Reibelemente mit einer ständigen relativen Drehung zu seiner Lagerung längsverschiebbar gelagert ist.

Eine derartige Laufgewichtswaage ist bekannt (DT-PS 22 00 533). Bei dieser bekannten Laufgewichtswaage ist am Waagebalken eine Lagerung vorgesehen, in welcher die Reibwalze längsverschiebbar geführt ist. Zwischen der Schiebeführung und den Lagern findet eine ständige Relativdrehung statt, so daß jegliche ruhende Reibung vermieden wird. Ganz gleich ob gemäß der bekannten Laufgewichtswaage die Walze auf einer rahmenfesten Stange unter ständiger Relativdrehung der Teile geradlinig geführt ist oder die Stange bei undrehbar gehaltenem Laufgewicht ständig gedreht wird, stellt die Geradführung für die Verschiebung des Laufgewichtes Anforderungen an die Genauigkeit, was sich auf die Herstellungskosten auswirkt und verbraucht aufgrund der immer noch vorhandenen Reibung Schiebekraft, was sich auf die Meßgenauigkeit auswirkt. Aufgabe der Erfindung ist es, die eingangs beschriebene Laufgewichtswaage hinsichtlich ihrer Lagerung weiter zu vereinfachen, die Schiebeempfindlichkeit für das Laufgewicht zu erhöhen und die hohe Genauigkeit noch zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens drei drehbare Reibelemente vorgesehen sind und daß das längsverschiebbare Reibelement als alleinige Lagerung von den mindestens zwei weiteren Reibelementen abgestützt ist

Die Erfindung bringt den Vorteil, daß die getriebefunktionell notwendigen Berührungspunkte der Reibelemente gleichzeitig auch die Längsbewegung des verschiebbaren Reibelementes führen. Damit entfallen jegliche zusätzlichen Geradführungseinrichtungen. Im einfachsten Fall wird die das Laufgewicht darstellende Reibwalze von zwei Reibelementen abgestützt, wobei eines aus zwei koaxial im Abstand liegenden, am Waagebalken drehbar gelagerten und motorisch angetriebenen Reibscheiben besteht, die auf der einen Seite der Walze angeordnet sind und das andere ein frei drehbar am Fundament gelagertes Reibrad ist, das auf der anderen Seite der verschiebbaren Reibwalze angeordnet ist. Auf diesen beiden sogenannten Stützreibelementen ruht die das Laufgewicht bildende Reibwalze und verschiebt sich in ihrer Längsrichtung, wenn zwischen Walze und dem fundamentfest gelagerten Reibrad ein Arbeitswinkel entsteht. Jegliche weiteren

ORIGINAL INSPECTED

Geradführungen entfallen. Der Baufaufwand wird damit erheblich reduziert, die Schiebeempfindlichkeit verbessert und die Wägegenauigkeit erhöht.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Drehachsen der drei Reibelemente in einer geometrischen Normalebene zu den Drehachsen die Eckpunkte eines Dreiecks bilden, daß die Horizontalkomponenten der an den Berührungspunkten der Stützreibelemente am verschiebbaren Reibelement auftretenden Stützkraftvektoren entgegengesetzt gleich ausgebildet sind und daß mindestens ein Stützreibelement so angeordnet ist, daß seine Vertikalkomponente der Stützkraft nach oben gerichtet ist.

Obwohl zwei Stützreibelemente bzw. -elementanordnungen zur einwandfreien Abstützung des verschiebbaren dritten Reibelementes ausreichen, werden Genauigkeitsvorteile mit einer Ausführung erreicht, die drei Stützreibelemente hat. Dabei übernimmt ein im wesentlichen vertikal unterhalb der Reibwalze am Waagebalken angeordnetes Reibelement im wesentlichen die gesamte vertikale Stützkraft, während ein zusätzliches, ebenfalls am Waagebalken und zwar dem fundamentfesten Reibrad im wesentlichen diametral gegenüberliegend angeordnetes Reibelement die Anpreßkraft kompensiert. "

Vorzugsweise ist mindestens eines der Stützreibelemente am Waagebalken und ein weiteres Stützreibelement am Fundament gelagert. Die Drehachse des am Fundament gelagerten Stützreibelementes und die Drehachse des verschiebbaren Reibelementes liegen dabei gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung mindestens nahezu in einer Horizontalebene. In diesem Fall werden auf das verschiebbare Reibelement vom Fundament keine Vertikalkräfte übertragen.

Die Erfindung unterscheidet sich von allen bekannten Laufgewichtswaagen dadurch, daß im einfachsten Fall die das Laufgewicht darstellende Reibwalze lose auf den Reibrädern aufliegen kann, wobei mittels einer Dreipunkt- oder Mehrpunktlagerung eine minimale Lagerreibung für die Verschiebung erzielt wird. Es entfallen die für die herkömmlichen Geradführungen notwendigen engen Fertigungstoleranzen sowie die Hochgenauigkeitslager. Wenn die verschiebbare Walze von mindestens vier Reibrädern frei abgestützt ist, ergibt sich ein relativ großer Schiebeweg und daher ein hohes Auflösevermögen der Waage. Eine Dreipunktlagerung der Reibwalze bringt demgegenüber bei sonst gleichen Abmessungen eine Kostenreduzierung, wenn auch eine gewisse Verringerung der Wägegenauigkeit.

Das verschiebbare Reibelement, vorzugsweise eine Reibwalze, kann auch hohl ausgebildet sein, wobei mindestens eines der Stützreibelemente im Inneren der Hohlwalze angeordnet ist.

Anhand der Zeichnung, die mehrere Ausführungsbeispiele darstellt, sei die Erfindung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der neuen Laufgewichtswaage,

F i g. 2 eine schematische stirnseitige Ansicht der Anordnung der Reibelemente gemäß F i g. 1,

Fig.3 eine Draufsicht auf eine abgewandelte Ausführungsform der Reibelemente, bei welcher die Abstützelemente als Walzen und das verschiebbare Reibelement aus einem Scheibenpaar besteht,

Fig.4 die stirnseitige Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform der Reibelemente, wobei als verschiebbares Reibelement eine Hohlwalze verwendet wird,

F i g. 5 eine stirnseitige Ansicht einer weiter abgewandelten Ausführungsform der Reibelementenanordnung,

Fig.6 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Laufgewichtswaage,

F i g. 7 eine perspektivische Ansicht einer Abwandlung mit drei Stützreibelementen, und

Fig.8 eine stirnseitige Ansicht der Ausführung gemäß F i g. 7.

Gemäß F i g. 1 ist ein Laufgewichtswaagebalken 1 um eine Schwenkachse 2 schwenkbar, welche durch fundamentfeste Balkenstützlager 3 gebildet wird. Am Balken 1 ist eine Welle 4 in Lagern 5 drehbar gelagert, welche mit in axialem Abstand liegenden Reibscheiben 25 versehen ist und mittels einer Riemenscheibe 7 und eines Riemens 6 von einem Ritzel 8 eines Antriebsmotors 9 dauernd gedreht wird. Der Motor 9 ist ebenfalls balkenfest gelagert. Parallel zur Welle 4 und rechtwinklig zur Schwenkachse 2 erstreckt sich eine vorzugsweise horizontal angeordnete Welle 10, die in einem fundamentfesten Lager 11 drehbar gelagert ist und zwei axial im Abstand liegende Reibscheiben 28 aufweist. Auf den vier Reibscheiben 25, 25 und 28, 28 ruht frei aufliegend eine Reibwalze 12. Die Walze 12 ist im Ausführungsbeispiel zylindrisch und die Reibscheiben sind gleich groß. Die Drehachsen aller drei Reibelemente 12,25,28 sind dann parallel und bilden gemäß F i g. 2 stirnseitig die Eckpunkte eines Dreieckes, wobei die balkenfesten Stützscheiben 25 die gesamte Vertikalkraft auf die Walze 12 übertragen, weil die Drehachsen der Walze 12 und der fundamentfesten Reibelemente 28 in einer Horizontalebene liegen. Die beiden Horizontalkomponenten der Stützkräfte beider Reibelemente 25, 28 sind gleich groß und entgegengesetzt gerichtet.

Die Wägelast wird über einen Lastbügel 13 und zwei Schneidenlager 14 auf den Waagebalken 1 übertragen.

Die Reibwalze 12 trägt an ihren Stirnseiten koaxiale Zapfen, an denen mittels Lagern 15 ein Bügel 16 herabhängt, an welchem ein Stahlband 17 befestigt ist, das um eine Scheibe einer Zeigerwelle 18 herumgeschlungen ist, welche in einem fundamentfesten Lager 19 drehbar gelagert ist. Mittels Zeiger 20 und Skala 21 kann die Wägelast abgelesen werden.

Soll beispielsweise eine eichfähige Wägegenauigkeit von 10 000 Teilen erreicht werden, so wird für die Walze 12 nur ein Schiebeweg von weniger als 100 mm benötigt. Dieser Schiebeweg muß unter Berücksichtigung ausreichender Genauigkeitsreserve mindestens auf 1 :50 000 aufgelöst werden. Die Anzeigeart muß also einen Walzenweg von 2 χ 10~³ mm ablesbar darstellen können. Eine besonders preisvorteilhafte Gewichtswertdarstellung wird erreicht, wenn das relativ hohe Schiebevermögen der Reibwalze 12 dazu benutzt wird, eine optische Rundskala mittels Stahlbändern anzutreiben. In der Zeichnung ist der Einfachheit halber eine Zeigeranzeige veranschaulicht. Eine optische Rundskala ermöglicht dagegen auf kleinstem Raum Skalenlängen von 500 mm und mehr zu erzeugen, die mit bekannten optischen Vergrößerungen selbst 10 000 Teile gut lesbar darzustellen gestatten.

Die Dämpfung des Waagebalkens erfolgt gemäß F i g. 1 über eine balkenfeste Dämpfungsscheibe 22 und den Magnet 23. Der Balkenausschlag wird durch Anschläge 24 begrenzt.

Fig.3 veranschaulicht prinzipiell eine Reibanordnung ähnlich F i g. 1, jedoch bestehen die Abstützreibelemente 25a und 28a aus Walzen, während das Laufgewicht von einer Scheibenanordnung 12a gebildet wird. Anstelle der Doppelscheibenanordnung 12a kann

auch eine Kurzwalze aufgelegt werden.

Die Fig.4 und 5 veranschaulichen schematisch andere Reibanordnungen, denen gemeinsam ist, daß als verschiebbares Reibelement eine Hohlwalze dient. Gemäß F i g. 4 ist in der Hohlwalze 126 das balkenfest gelagerte Reibscheibenpaar 256 angeordnet, während das fundamentfeste Reibscheibenpaar 286 am Außenumfang der Hohlwalze 126 angreift. Im Gegensatz zur Ausführung gemäß Fig.2 sind die Drehachsen von verschiebbarer Walze und fundamentfestem Stützreibelement nicht horizontal ausgerichtet, vielmehr liegt die Drehachse der Stützreibscheiben 286 tiefer, so daß von diesen Stützreibscheiben 286 eine gewisse Vertikalkomponente der Stützkraft übernommen wird. Bei dieser Ausführung wird nicht der gesamte Balkenschwenkwinkel für den Arbeitswinkel ausgenutzt. Obwohl vorgezogen wird, daß das fundamentfeste Reibelement 28 möglichst keine vertikale Stützkraft überträgt, so ist gleichwohl die Ausführung gemäß F i g. 4 brauchbar.

F i g. 5 veranschaulicht eine Hohlwalze 12c innerhalb welcher beide Stützelemente 25c und 28c angeordnet sind. Die Stützscheiben 25c sind wiederum balkenfest gelagert. Sie übernehmen den größten Teil der vertikalen Stützkräfte, um einen möglichst großen Arbeitswinkel am fundamentfest gelagerten Reibelementenpaar 28c zu erzeugen. In allen diesen Fällen sind die Horizontalkomponenten der Stützkräfte der Stützreibelemente 25, 28 gleich groß und entgegengesetzt gerichtet.

Fig.6 schließlich veranschaulicht eine gewisse Abwandlung einer Laufgewichtswaage. Anstelle der fundamentfest gelagerten Stützreibscheiben 28 ist eine Kurzwalze 27 auf der Welle 10 gelagert, deren axiale Mitte von der Schwenkachse 2 des Waagebalkens 1 durchsetzt wird. Bei dieser Ausführungs ist die fundamentfest gelagerte Welle 10 mit der Riemenscheibe 7 ausgestattet und wird motorisch angetrieben. Die Wägelast wird über eine Lastschale 32, Querträger 33 und die Schneidenlager 14 auf den Balken 1 geführt. Wegen des weglosen Wägeprinzips kann die für solche Lastschalen. notwendige Lenkerführung durch einen einfachen Federstab 34 gebildet werden. Eine zusätzliche Dämpfung läßt sich mit einer Stabilisierungsfeder 35 erzielen, die in Richtung des Federstabes 34 wirkt. Liegt diese Wirkungslinie parallel zur Schneidenachse 36 des Balkens 1, so wird wegen der gleichen Einspiellage des Balkensystems die Momentenstörung am Waagebalken infolge der unvermeidbaren Federhysterese gleich Null.

In der Praxis kann beispielsweise durch nachgeschaltete Waagenteile die exakte Linearität des Balkenprinzips gestört sein. Für solche Fälle ist eine Linearisierung mittels ltufgewichtsfester Feder 37, welche auf der durch Schrauben 38 einstellbaren Schiene 39 entlanggleitet, vorteilhaft

Die Fig.7 und 8 veranschaulichen eine weitere Abwandlung der Laufgewichtswaage nach Fig.6. In Fig.7 sind nur die Abweichungen gegenüber Fig.6 dargestellt Auch hier ist eine fundamentfest gelagerte Kurzwalze 27 vorgesehen, deren Drehachse mit der Achse der Reibwalze 12 horizontal mindestens angenähert ausgerichtet ist. Abweichend gegenüber F i g. 6 ist jedoch das weitere, aus den beiden Reibscheiben 25 bestehende Stützreibelement im wesentlichen vertikal unter der Reibwalze 12 drehbar am Waagebalken gelagert. Ein weiteres, ebenfalls aus zwei koaxial im Abstand liegenden Reibscheiben 40, 40 bestehendes Reibelement ist der Kurzwalze 27 im wesentlichen diametral gegenüberliegend am Waagebalken drehbar angeordnet. Die Reibscheiben 25,25 übernehmen somit mindestens angenähert die vertikale Abstützung der Reibwalze, während die zusätzlichen Reibscheiben 40, 40 im wesentlichen die gesamte Anpreßkraft der Kurzwalze 27 aufnehmen.

Während vorgezogen wird, die Achse der fundamentfesten Kurzwalze möglichst horizontal mit der Drehachse der Reibwalze 12 auszurichten, besteht eine Abwandlungsmöglichkeit darin, die beiden anderen Reibelemente 25 und 40 bezüglich ihrer vertikalen und horizontalen Ausrichtung zur Drehachse der Walze 12 in einem gewissen Winkelbereich zu versetzen.

Die beschriebene Anordnung nach F i g. 7 bringt bei einem geringfügig vergrößerten Bauaufwand gegenüber der Ausführung nach Fig.6 den Vorteil eines vergrößerten Walzenweges — also vergrößerter Genauigkeit der Waage — sowie Vorteile bei der Waagenjustage, weil die Walze 12 allein durch die am Waagebalken gelagerten Stützscheiben 25, 25 und 40, 40 getragen und geführt werden kann. Die fundamentfest gelagerte Kurzwalze 27 wird also nicht zur Führung der Walze 12 herangezogen und dient ausschließlich der Längsverschiebung derselben.

Die Arbeitsweise ist bei allen Ausführungsformen dieselbe. Tritt eine Lastvergrößerung am Lastbügel 13 ein, schwenkt der Balken 1 um die Schwenkachse 2 im Uhrzeigersinn bis an den unteren Anschlag 24. Diese Schwenkung macht die balkenfest gelagerte Reibscheibenanordnung 25 mit. Da gemäß F i g. 2 die fundamentfeste Reibanordnung keine Vertikalkräfte überträgt, macht auch die Reibwalze 12 die gesamte Schwenkung des Rahmens 1 mit. Zwischen der Walze 12 und der fundamentfesten Reibscheibenanordnung 28 entsteht nun ein Arbeitswinkel, welcher bei entsprechender Wahl der Walzendrehrichtung eine Verschiebung der Walze 12 und sämtlicher mit ihr verbundenen Teile so lange nach links bewirkt, bis die Lastvergrößerung am Lastbügel 13 und daraus resultierendem Drehmoment am Balken 1 ausgeglichen ist. In diesem neuen Abgleichzustand hat der Balken 1 wieder seine Ausgangs-Horizontallage eingenommen. Der Weg der Walze 12 wird über den Bügel 16 und die Stahlbänder 17 als Drehung auf die Zeigerwelle 18 übertragen und kann mittels Anzeigevorrichtung 20, 21 sofort als Gewichtswert abgelesen werden.

Bei einer Lastverminderung am Lastbügel 13 tritt eine Umkehrung dieses Abgleichverlaufes ein. Nach einer Balkenschwenkung entgegen dem Uhrzeigersinn, einer Verschiebung der Walze 12 nach rechts und entsprechender Verdrehung der Zeigerwelle 18 kann der neue Gewichtswert wieder mittels Anzeigevorrichtung 20,21 abgelesen werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Selbsttätige Laufgewichtswaage mit einem ein Laufgewicht längs eines Laufgewichtswaagebalkens verstellenden motorisch angetriebenen Reibgetriebe, enthaltend ein erstes Reibelement und ein reibschlüssig zu diesem angeordnetes, lastabhängig bezüglich seiner Winkellage zu einer Mantellinie des ersten Reibelementes verschwenkbares zweites Reibelement, wobei ein Reibelement in Form einer Walze ausgebildet ist und eines der Reibelemente mit einer ständigen relativen Drehung zu seiner Lagerung längsverschiebbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei drehbare Reibelemente (12,25, 28; 12a, 25a, 28a; 126, 256, 28b; 12c 25c, 28c; 12, 25, 27; 12, 25, 27, 40) vorgesehen sind und daß das längsverschiebbare Reibelement (12; 12a; 126; 12c) als alleinige Lagerung von den mindestens zwei weiteren Reibelementen 25, 28; 25a; 28a; 256, 28b; 25c, 28c; 25,27; 25,27,40) abgestützt ist.

2. Laufgewichtswaage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachsen der drei Reibelemente (12,25,28; 12a, 25a, 28a; 126,256,286; 12c, 25c, 28c; 12, 25, 27) in einer geometrischen Normalebene zu den Drehachsen die Eckpunkte eines Dreieckes bilden, daß die Horizontalkomponenten der, an den Berührungspunkten der Stützreibelemente am verschiebbaren Reibelement auftretenden Stützkraftvektoren entgegengesetzt gleich ausgebildet sind und daß mindestens ein Stützreibelement (25; 25a; 256; 25c) so angeordnet ist, daß seine Vertikalkomponente der Stützkraft nach oben gerichtet ist.

3. Laufgewichtswaage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verschiebbare Reibelement (12) von drei Reibelementen (25, 25, 27, 40, 40) abgestützt ist, von denen eines (25, 25) im wesentlichen vertikal ausgerichtet unterhalb des verschiebbaren Reibelementes (12) und die beiden anderen (27 und 40, 40) im wesentlichen horizontal mit dem verschiebbaren Reibelement ausgerichtet und einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind.

4. Laufgewichtswaage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Abstützreibelemente (25,28; 25a, 28a; 256, 286; 25c, 28c; 40) aus zwei koaxial im Abstand angeordneten Reibscheiben besteht.

5. Laufgewichtswaage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiebbare Reibwalze (12; 126; 12c) auf vier Reibscheiben (25, 25, 28, 28; 256,256, 286, 286; 25c, 25c, 28c, 28c; bzw. 25, 25, 40, 40) gelagert ist, von denen jeweils zwei koaxial im Abstand voneinander angeordnet sind.

6. Laufgewichtswaage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Abstützreibelemente am Waagebalken und ein weiteres Abstützelement am Fundament gelagert ist.

7. Laufgewichtswaage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (10) des am Fundament gelagerten Abstützelementes (28; 27; 28a) und die Drehachse des verschiebbaren Reibelementes (12; 12a) mindestens nahezu in einer Horizontalebene liegen.

8. Laufgewichtswaage nach einem der Ansprüche

1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß am verschiebbaren Reibelement (12) mittels koaxialer Stirnlager (15) ein nicht mitdrehender Bügel (16) angeordnet ist, welcher mit einer Anzeigevorrichtung (18,19,20, 21) in Verbindung steht.

9. Laufgewichtswaage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das verschiebbare Reibelement (126; 12c) hohl ausgebildet ist und mindestens eines der Abstützreibelemente innerhalb des Hohlraumes angeordnet ist.