DE2832363A1

DE2832363A1 - SPRING ELEMENT FOR BENDING BEARINGS OF MOVABLE BEARING COMPONENTS IN PRECISION, FINE AND ANALYSIS SCALES

Info

Publication number: DE2832363A1
Application number: DE19782832363
Authority: DE
Inventors: Erich Knothe; Franz-Josef Ing Grad Melcher; Gottfried Nolte
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius AG
Priority date: 1978-07-22
Filing date: 1978-07-22
Publication date: 1980-02-21
Also published as: CH649841A5

Abstract

In order to guarantee the movability of the weighing system, necessary in precision, fine and analytical balances, whilst at the same time maintaining the necessary lateral rigidity, the spring elements ensuring the parallel guidance of the weighing system are provided with a predetermined bending point (6), in which the material thickness amounts to only a fraction of that of the remaining region of the spring element (5). The predetermined bending point (6) is formed by a thickness-etched trough-shaped material web located in the bending axis (7) of the spring element (5). As a result of the thickness etching, it is possible, on the one hand, to avoid the formation of sharp-edged cross-sectional transitions and, on the other hand, to avoid any variation in uniformity in the predetermined bending point. <IMAGE>

Description

Beschreibungdescription

Die Erfindung betrifft ein Federelement für Biegelager von beweglich gelagerten Bauteilen in Präzisions-, Fein- und Analysenwaagen, bei dem das Federmaterial eine durch Querschnittsreduzierung erziehlte Soll-Biegestelle aufweist.The invention relates to a spring element for flexible bearings from movable stored components in precision, precision and analytical balances, in which the spring material has a desired bending point achieved by reducing the cross section.

Waagen der oben genannten Gattung arbeiten zumeist nach dem elektromagnetischen Kompensationsprinzip, bei dem die mechanischen Bauteile der Waage praktisch weglos arbeiten, da die von den Bauteilen auszuführenden Bewegungen nur einige Zehntel-Millimeter betragen. Diese beweglichen Bauteile in Form von Hebeln, Waagebalken und Lenkern der Parallelführung sind mit Hilfe von beidseitig eingespannten Biege lagern an gehäusefesten Bauteilen oder aber an relativ zueinander beweglichen Waagen bauteilen gelagert. Wegen der wegarmen Auslenkung der Federelemente in der Biegeachse treten in dieser Richtung nur ganz geringe Kräfte auf, während in der Richtung rechtwinklig zur Biegeachse die Federelemente die Aufgabe haben, im Biegelager für eine notwendige Seitensteifigkeit zu sorgen um eine einwandfreie Führung der Bauteile zu gewährleisten.Scales of the above-mentioned type mostly work according to the electromagnetic one Compensation principle in which the mechanical components of the balance are practically pathless work, since the movements to be carried out by the components are only a few tenths of a millimeter be. These moving components in the form of levers, balance beams and handlebars the parallel guide are supported by bending brackets clamped on both sides components fixed to the housing or on scales that are movable relative to one another stored. Step in the bending axis because of the poor deflection of the spring elements in this direction only very small forces, while in the direction at right angles to the bending axis the spring elements have the task in the bending bearing for a necessary Provide lateral rigidity to ensure proper guidance of the components.

Wegen der hohen Empfindlichkeit von Waagen der oben genannten Gattung, müssen diese Biegelager in Bewegungsrichtung der Bauteile möglichst widerstandslos, d. h. ohne Rückstellkräfte arbeiten, damit das Wägeergebnis nicht verfälscht wird.Because of the high sensitivity of balances of the type mentioned above, these flexible bearings must be as free of resistance as possible in the direction of movement of the components, d. H. work without restoring forces so that the weighing result is not falsified.

Als Federelement gelangen dabei etwa 0,5 mm starke und noch dünnere Metallplättchen aus Bronze -Berylliumlegierung zur Anwendung, wobei die aufgrund der Walztechnik vorhandene Materialstärke im Bereich der Biegeachse bis auf wenige Hundertstel-Millimeter reduziert wird.The spring element is about 0.5 mm thick and even thinner Metal platelets made of bronze-beryllium alloy for use, whereby the due the existing material thickness in the area of the bending axis except for a few Hundredths of a millimeter is reduced.

Bisher wurde diese Querschnittsreduzierung durch eine in der Biegeachse vorgenommene Prägestelle oder durch einen spanabhebenden Materialabtrag, also z. B. durch Fräsung erziehlt. Im ersteren Fall wird die ansich bei solchen gewalzten Blechen homogene Materialschicht im-Bereich der Prägestellen verdichtet, so daß die ansich bekannte Federkonstante des Federmaterials verändert wird und sich nur noch durch Versuchsmessungen ermitteln läßt. Die durch die Prägung erfolgte Veränderung der Federkonstante ist im übrigen bei-jedem Federelement individuell verschieden, so daß zwangläufig eine solche Veränderung des Ferdermaterials als Reproduktionsfehler in die Anzeige der Waage eingehen und durch aufwendige mechanische oder elektronische Mittel wieder eliminiert werden muß.So far, this cross-section reduction has been made by one in the bending axis made embossing or by a cutting material removal, so z. B. obtained by milling. In the former case, the per se is rolled in such Sheet metal homogeneous material layer in the area of the embossing points compacted so that the spring constant of the spring material known per se is changed and only can still be determined by test measurements. The change made by the embossing the spring constant is individually different for each spring element, so that such a change in the spring material inevitably constitutes a reproduction error enter into the display of the balance and through complex mechanical or electronic Funds must be eliminated again.

Die Dic-ken-Fräsung der Soll-Biegestellen ist nicht nur aufwendig und ungenau, sondern führt auch bei schlechter Ausführung zu einer scharfkantigen Soll-Biegestelle, was wieder zu Kerbspannungen in der Biegestelle führen kann.The thickness milling of the target bending points is not only complex and inaccurate, but leads to sharp edges even if poorly executed Target bending point, which can again lead to notch stresses in the bending point.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln ein Federelement für den oben angegebenen Zweck zu schaffen, bei dem nicht nur die Homogenität des Federmaterials im Bereich der Soll-Biegestellen beibehalten ist sondern auch durch die Form des stehenbleibenden Materialsteges im Bereich der Biegeachse die Federcharakteristik der Blattfeder nicht verändert wird.The invention is therefore based on the object with simple means to create a spring element for the purpose indicated above, in which not only the The homogeneity of the spring material is maintained in the area of the intended bending points but also due to the shape of the remaining material web in the area of the bending axis the spring characteristics of the leaf spring are not changed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Soll-Biegestelle durch einen dicken-geätzten, in der Biegeachse liegenden, muldenförmigen Materialsteg des Federmaterials gebildet ist.According to the invention, this object is achieved in that the desired bending point through a thick, etched, trough-shaped material web lying in the bending axis of the spring material is formed.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt.Advantageous further developments are protected in the subclaims posed.

Der Erfindungsgedanke, der die verschiedensten Ausführungsmöglichkeiten zuläßt ist in 2 Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert. Dabei zeigt: Fig. 1 eine stark vergrößerte Schnittdarstellung eines beidseitig in Bauelementen einer Waage eingebauten Federelementes; Fig. 2 und 3 Längstschnitte durch zwei Federelemente und Fig. 4 eine Draufsicht auf ein Federelement.The idea of the invention, the most diverse implementation possibilities is explained in 2 exemplary embodiments with reference to the accompanying drawing. It shows: FIG. 1 a greatly enlarged sectional view of a double-sided in Components of a balance built-in spring element; Fig. 2 and 3 longitudinal sections by two spring elements and FIG. 4 is a plan view of a spring element.

Das in den Figuren 1 bis 4 stark vergrößert dargestellte Federelement 5 hat eine Ist-Stärke von etwa 0,5 mm und besteht aus einer Legierung aus Bronze -Beryllium. Die beiden freien Enden des Federelementes 5 sind in schematisch dargestellten Einspannlagern 3, 4 festgeklemmt, wobei das eine Einspannlager 3, 4 z. B. Teil eines Festpunktes 1 des Waagengehäuses einer Waage und das andere Einspannlager 3, 4 Teil eines beweglichen Bauteiles 2 sein kann z. B. der Oberlenker einer Parallelführung. Das Bauteil 2 hat etwa eine Längenausdehnung von 10 bis 15 cm, wobei das freie Ende dieses Bauteiles bei Waagen der eingangs genannten Gattung beispielsweise eine Vertikalbewegung um die Biegeachse 7 von einigen Zehntel-Millimetern ausführt. Am Federelement 5 treten nur ganz geringe senkrecht wirkende Kräfte auf. Aus diesem Grund ist die Soll-Biegestelle durch Dicken-Ätzung soweit im Querschnitt reduziert, daß der Materialsteg 6 im Bereich der Biegeachse 7 z. B. nur noch 0,08 mm dick ist. Diese geringe Materialstärke- im Bereich der Biegeachse 7 führt -dazu, daß kaum Rückstellkräfte aus dem Federlement 5 auf das Bauteil 2 einwirken, andererseits aber die Seitenführung des Bauteiles 2 einwandfrei gewährleistet ist.The spring element shown greatly enlarged in FIGS 5 has an actual thickness of about 0.5 mm and consists of an alloy of bronze -Beryllium. The two free ends of the spring element 5 are shown schematically in FIG Clamping bearings 3, 4 clamped, the one clamping bearing 3, 4 z. B. Part of a Fixed point 1 of the balance housing of a balance and the other clamping bearing 3, 4 part a movable component 2 can be, for. B. the top link of a parallel guide. The component 2 has a length extension of approximately 10 to 15 cm, the free end this component in scales of the type mentioned, for example, a vertical movement around the bending axis 7 of some Executes tenths of a millimeter. At the Spring element 5 occurs only very small perpendicular forces. For this The reason is that the desired bending point is reduced in cross-section by thickness etching, that the material web 6 in the area of the bending axis 7 z. B. is only 0.08 mm thick. This low material thickness in the area of the bending axis 7 leads to the fact that hardly any Restoring forces from the spring element 5 act on the component 2, on the other hand but the lateral guidance of the component 2 is properly guaranteed.

Die Querschnittsreduzierung ist erfolgt indem gemäß Fig. 2 in einem parallelen Bereich beiderseits der Biegeachse 7 ein säureresistenter Lack 6 aufgetragen ist, der den übrigen Bereich des Federelementes 5 schützt. Ein in die lackfreie Schneise nach festgelegter Zeit, Intensität und Säurekonzentration aufgebrachter Säurestrahl ätzt den Materialsteg 6 auf Soll-Stärke im Bereich der Biegeachse 7. Wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, kann die Querschnittsreduzierung-einseitig oder beidseitig erfolgen, so daß der Materialsteg 6 gemäß Fig. 2 einseitig oder gemäß Fig. 3 beidseitig muldenförmig in den voll-en Querschnitt des Federelementes 5 übergeht.The cross-section reduction is carried out in accordance with FIG. 2 in one An acid-resistant lacquer 6 is applied to the parallel area on both sides of the bending axis 7 which protects the remaining area of the spring element 5. One in the paint-free Aisle of applied time, intensity and acid concentration Acid jet etches the material web 6 to the desired thickness in the area of the bending axis 7. As can be seen from FIGS. 2 and 3, the cross-section reduction can be unilateral or take place on both sides, so that the material web 6 according to FIG. 2 on one side or According to FIG. 3, trough-shaped on both sides in the full cross-section of the spring element 5 passes.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, kann der Materialsteg 6 zusätzlich auch in Richtung der Biegeachse durch muldenförmige beidseitige Einschnürungen 9 im Querschnitt reduziert sein, wobei auch hier die seitlichen Übergänge zum vollen Materialquerschnitt fließend sind. Auch hier erfolgt der Materialabtrag durch Dicken-Ätzung.As can be seen from FIG. 4, the material web 6 can additionally also in the direction of the bending axis through trough-shaped constrictions 9 on both sides be reduced in cross-section, with the lateral transitions to full Material cross-section are fluid. Here, too, the material is removed by thickness etching.

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Claims

Spring element for bending bearings of movably mounted components in Precision, fine and analytical balances.

Claims 1. Spring element for flexible bearings of movably mounted Components in precision, fine and analytical balances in which the spring material is a has the desired bending point achieved by reducing the cross-section, characterized in that that the desired bending point is through a thick-etched, lying in the bending axis (7), Trough-shaped material web (6) of the spring material (5) is formed.

2. Spring material according to claim 1, characterized in that the thick-etched material web (6) as material removal from both sides of the spring element (5) is formed.

3. Spring element according to claim 1, characterized in that the thick-etched Material web (6) as a one-sided, trough-shaped recess of the spring element (5) is trained.

4. Federlelement according to Anspruck 1 to 3, characterized by a Leaf spring (5) which in the area of the bending axis (7) shortens this, bilateral Has constrictions (9) in the thick-etched material web (6) of the bending point pass over.