DE2749953C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine oberschalige Präzisionswaage, mit einem von einer Parallelführung gehaltenen Träger zur Aufnahme einer Waagschale, mit einer Einrichtung zur elektrischen Lastkompensation, die ein Magnet­ system und eine in dessen Luftspalt eintauchende Kompensationsspule umfaßt, mit einem Übersetzungshebel für die Last, an dessen einem Ende die Kompensationsspule angebracht ist und mit einem das Magnet­ system umgebenden und die Gelenke der Parallelführung und des Über­ setzungshebels tragenden Bauteil.

Bei einem derart ausgebildeten bekannten Kraftmeßgerät (DE-AS 23 26 946), das auch die Funktion einer oberschaligen Präzisionswaage erfüllen kann, besteht das die Gelenke der Parallelführung und des Untersetzungs­ hebels tragende Bauteil aus einem vollwandigem Meßgerätegehäuse, welches aus nicht näher definiertem Material besteht und neben dem Magnetsystem auch die Parallelführung, den Übersetzungshebel und die nicht näher erläuterten Gelenke dieser Bauteile umschließt. Auf das Meßgeräte­ gehäuse einwirkende äußere Kräfte, die unvermeidlich bei einem Einsatz als Waage auftreten, führen zu dessen Verformung und damit zu einer Veränderung der relativen räumlichen Lage der Gelenke, wodurch Fehler bei der Ermittlung des Wägeergebnisses entstehen können.

Bekannt ist es auch (DE-PS 9 49 609), für Waagen mit beliebigem Wägesystem die Lagerung oder Aufhängung von Teilen des Wäge­ mechanismus an einem vorzugsweise als kastenförmiges Gehäuse aus­ gebildeten Rahmengestell vorzunehmen, und zwar an lappenförmigen Ansätzen, welche aus dem Rahmengestell ausgeschnitten und umgebogen sind. Dabei wird vorgeschlagen, diese Lappen zu ihrer Versteifung anzupunkten und/oder mit verstärkenden Sicken zu versehen.

Ferner ist es bekannt (FR-PS 5 25 030), eine Aluminiumlegierung als Material für Bauteile einer Waage einzusetzen.

Das in einer Präzisionswaage der eingangs genannten Art enthaltene Magnetsystem muß aus Eisen bestehen, um seine Funktion erfüllen zu können. Sind die mit dem Magnetsystem zusammengebauten Teile ebenfalls aus Eisen, so haben diese den gleichen Wärmedehnungs­ koeffizienten und weisen damit gleiche Wärmedehnung bei Temperatur­ veränderungen auf, so daß kaum Probleme wegen Wärmespannungen auftreten. Sollen jedoch die an das Magnetsystem angeschlossenen Bauteile zwecks Gewichtseinsparung aus einem anderen Material herge­ stellt werden, dessen Wärmedehnungskoeffizient sich wesentlich von demjenigen von Eisen unterscheidet, können schwierig zu beherschende Wärmespannungen auftreten. Aus diesen kann eine Änderung der Lage der Kompensationsspule im Luftspalt des Magnetsystems und/oder eine Beeinflussung der Parallelführung resultieren, so daß die Liniarität der Waage beeinflußt wird bzw. die Eckenlastempfindlichkeit.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Gewicht des die Parallelführung und den Übersetzungshebel tragenden Waagen-Bauteils zu reduzieren, ohne daß schädliche Wärmespannungen bei Temperaturänderungen auf­ treten.

Diese Aufgabe wird für eine oberschalige Präzisionswaage der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Bauteil als Rahmen ausgebildet ist, dessen sämtlichen Wände senkrecht verlaufen und aus Leichtmetall bestehen, daß der Rahmen durch Verjüngung der Wandstärke und/oder Aussparungen gebildete Gelenke aufweist, daß der Rahmen an mehreren Verankerungsstellen am Magnetsystem befestigt ist und daß mindestens eine Verankerungsstelle von ein Gelenk bildenden Ausnehmungen umgeben ist.

Durch diese Ausbildung kann der aus Leichtmetall-Wänden bestehende Rahmen einerseits und das Magnetsystem andererseits jeweils Wärmedehnungen entsprechend den durch ihre Materialien bedingten Wärmedehnungskoeffizienten ausführen, ohne daß durch den Zusammenbau dieser Bauteile nachteilige Wärmespannungen auf­ treten. Eine derart ausgebildete, im wesentlichen den erläuterten Rahmen, die Parallelführung, den Übersetzungshebel und das Magnet­ system mit zugeordneter Kompensationsspule umfassende Wägezelle wird üblicherweise von einem Gehäuse umschlossen, mit dessen Grund­ platte das Magnetsystem über Stützen verbunden sein kann.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform sind die Gelenkstellen durch Verjüngungen von Kanten gebildet, an denen die Wände des Rahmens miteinander verbunden sind. Dies ergibt eine einfache Konstruktion mit klar definierten Gelenkstellen. Abhängig von der gewählten Bauweise kann es auch sinnvoll sein, einen kastenförmigen Rahmen mit an allen vier Kanten vorgesehenen Verjüngungen zu verwenden.

Eine weitere Verbesserung des Wärmeverhaltens ergibt sich, wenn zwei einander gegenüberliegende Wände am Magnetsystem angeschraubt sind, wobei diese Wände mittels in ihnen angebrachter Durchbrechungen in Richtung der Verschraubung elastisch nachgiebig gestaltet sind.

In vorteilhafter Ausgestaltung sind in einer Wand zwei Verankerungs­ stellen vorgesehen, die durch je eine Schraube am Magnetsystem befestigt sind, wobei eine Ausnehmung nahe einer Verankerungsstelle ein elastisch nachgiebiges Gelenk bildet.

Ein Ausführungsbeispiel wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen ist im wesentlichen nur die Wägezelle einer erfindungsgemäß ausgebildeten Präzisionswaage dar­ gestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Wägezelle;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Wägezelle, mit abge­ nommener Waagschale und

Fig. 3 eine Seitenansicht des die Gelenke der Parallel­ führung und des Übersetzungshebels tragenden Rahmens.

Kern der Wägezelle ist ein Topfmagnetsystem 10, bestehend aus einem Kern 12, einer Grundplatte 14 und einem zylindrischen Mantel 18 mit einem Polschuh 16 sowie einem Deckel 20. In einen Luftspalt 22 taucht ein Spulenträger 24 mit einer Kompensationsspule 26. Er ist mit einer Schraube 28 am Ende eines Übersetzungshebels 30 fixiert.

Der elektrische Teil der Waage (Abtastung, Regelung, Auswer­ tung mit Anzeige etc.) ist konventioneller Art und daher nicht dargestellt.

Ein Leichtmetallrahmen 32 weist zwei spiegelgleich ausgebilde­ te Seitenwände 34 und eine Vorderwand 36 auf. An seiner Rück­ seite verfügt er über je ein abgewinkeltes Wandstück 38. Die beiden Wandstücke 38 sind durch zwei übereinander daran mit Schrauben 40 fixierte T-Träger 42 aus Leichtmetall miteinander verbunden. Das Chassis 32, 40 ist mittels je zweier überein­ ander angeordneter Schrauben 44 am Mantel 16 des Topfmagneten angeschraubt. Lediglich an dieser Stelle berührt der Rahmen das Magnetsystem 10.

Die beiden T-Träger 42 bilden das ortsfeste Ende einer Paral­ lelführung: Zwei gleich ausgebildete Dreiecklenker 46 in Form eines V aus Leichtmetall sind über je zwei Biegelager 48 mit dem oberen bzw. unteren T-Träger 42 verbunden (Schrauben 50). Am spitzen Ende des V ist über je ein Biegelager 52 ein Last­ aufnehmer 54 angelenkt (Schrauben 56). Am oberen Ende des Lastaufnehmers 54 ist das Biegelager 52 durch einen einge­ schraubten Kegelzapfen 58 fixiert. Letzterer dient zum Auf­ setzen einer Waagschale 60.

Der oben bereits erwähnte zweiarmige Übersetzungshebel 30 ist über zwei Biegelager 62 an der Vorderwand 36 des Rahmens 32 gelenkig aufgehängt. Ein weiteres Biegelager 64 stellt die Verbindung zwischen dem Hebel 30 und einem Ausleger 66 des Lastaufnehmers 54 her.

Die beschriebene Wägezelle bildet eine selbsttragende Montage­ einheit, die über drei Stützen (eine vordere Stütze 68, zwei hintere Stützen 68′) mit der Waagengrundplatte 70 verschraub­ bar ist (Schrauben 72).

Der Leichtmetallrahmen 32 kann rationell aus einem Stück ge­ formt werden. Man erkennt in Fig. 2 zwei Ausnehmungen 74, die sich über die ganze Höhe der Kanten 75 erstrecken. Mit 76 ist ein Fenster bezeichnet, daß sich quer über die Vorderwand 36 und ein Stück weit in die Seitenwände 34 erstreckt und zur Aufnahme des lagerseitigen Endes des Übersetzungshebels 30 dient. Weitere Aussparungen sind in Fig. 3 erkennbar: Zwei Fenster 78 und 80 erhöhen die erwünschte elastische Nachgie­ bigkeit (Gelenkstellen 81) in einer Richtung senkrecht zur Zeichnungsebene, ohne die Steifigkeit in vertikaler Richtung sowie in der Zeichnungsebene nennenswert zu beeinträchtigen. Insbesondere die Steifigkeit der Vorderwand 36 bleibt damit praktisch unverändert erhalten, was für die Aufhängung des He­ bels 30 und damit für gleichbleibende Übersetzungsverhältnis­ se besonders wichtig ist. Zwei Langlöcher 82, 82′ dienen zur Aufnahme der Schrauben 44. Dabei verfügt das Fenster 80 über zwei seitliche Ausläufer 84, welche das Langloch 82′ unter Bildung eines Gelenks 86 fast vollständig umgreifen. Diese Ge­ staltung erlaubt eine Relativverschiebung der beiden überein­ anderliegenden Befestigungspunkte (Schrauben 44) ohne Deforma­ tion der übrigen Rahmenteile, also ohne resultierende Verspan­ nungen. Mit 88 bzw. 90 sind die Gewindelöcher für die Schrau­ ben 40 (T-Träger 42) bzw. für die Befestigung der Hauptlager 62 bezeichnet.

Mancherlei konstruktive Varianten sind denkbar, so z. B. an­ stelle der Fenster 78, 80 eine Verringerung der Wandstärke der Seitenwände 34 wenigstens in der Nähe des Magnetsystems 10. Auch die hier als Kombination eines mehrfach abgebogenen Ble­ ches 32 mit zwei T-Trägern 42 ausgestaltete Rahmenkonstruktion ist mancherlei Variationen fähig. So wird z. B. der Rechteck­ querschnitt des Rahmens sehr oft zweckmäßig sein, ist es aber nicht zwingend.

Hervorzuheben ist, daß es in Anwendung des Erfindungsgedan­ kens durch zweckmäßige Dimensionierung und Ortswahl der Ge­ lenkstellen möglich ist, ein im Wägebetrieb zu erwartendes Temperaturgefälle zwischen verschiedenen Rahmenteilen zu be­ rücksichtigen.

Claims (5)

1. Oberschalige Präzisionswaage

• - mit einem von einer Parallelführung gehaltenen Träger zur Aufnahme einer Waagschale,
• - mit einer Einrichtung zur elektrischen Lastkompensation, die ein Magnet­ system und eine in dessen Luftspalt eintauchende Kompensationsspule umfaßt,
• - mit einem Übersetzungshebel für die Last, an dessen einem Ende die Kompensationsspule angebracht ist und
• - mit einem das Magnetsystem umgebenden und die Gelenke der Parallelführung und des Übersetzungshebels tragenden Bauteil,

dadurch gekenn­ zeichnet,
daß das Bauteil als Rahmen (32, 42) ausgebildet ist, dessen sämtliche Wände (34, 36, 38) senkrecht verlaufen und aus Leichtmetall bestehen,
daß der Rahmen (32, 42) durch Verjüngung (74) der Wandstärke und/oder Aus­ sparungen (78, 80, 84) gebildete Gelenke (81, 86) aufweist,
daß der Rahmen (32, 42) an mehreren Verankerungsstellen (82, 82′) am Magnetsystem befestigt ist und
daß mindestens eine Verankerungsstelle (82′) von ein Gelenk (86) bildenden Ausnehmungen (84) umgeben ist.

2. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkstellen (74) durch Verjüngungen von Kanten (75) gebildet sind, an denen die Wände (34, 36, 38) des Rahmens (32, 42) mit­ einander verbunden sind.

3. Waage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei einander gegenüberliegende Wände (34) am Magnetsystem (10) angeschraubt sind, wobei diese Wände mittels in ihnen angebrachter Durchbrechungen (78, 80) in Richtung der Verschraubung elastisch nachgiebig gestaltet sind.

4. Waage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Wand zwei Verankerungsstellen ( 82, 82′) vorgesehen sind, die durch je eine Schraube (44) am Magnetsystem (10) befestigt sind, wobei eine Ausnehmung (84) nahe einer Verankerungsstelle (82′) ein elastisch nachgiebiges Gelenk (86) bildet.