DE2844336A1

DE2844336A1 - Elektrische waage

Info

Publication number: DE2844336A1
Application number: DE2844336A
Authority: DE
Inventors: Peter Kunz
Original assignee: Mettler Instrumente AG
Current assignee: Mettler Toledo GmbH Germany
Priority date: 1977-12-06
Filing date: 1978-10-11
Publication date: 1979-06-07
Also published as: NL7806952A; DE2844336C2; JPS5511599U; FR2411393A1; FR2411393B1; CH623133A5; US4184556A; GB1588000A; DE7830318U1

Description

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11.Oktober 1978 Akte: P 23 601

Mettler Instrumente AG, Greifensee (Schweiz)

Elektrische Waage

Die Erfindung betrifft eine elektrische Waage, mit einem
Permanentmagnetsystem, umfassend einen Kern, einen Mantel mit Endflansch und einen Polschuh, mit einer im Luftspalt zwischen Kern und Polschuh angeordneten stromdurchflossenen Spu^e zur elektromagnetischen Kraftkompensation, sowie mit einem Hebel zur Lastübersetzung, wie sie beispielsweise im schweizerischen Patent 591 685 beschrieben wurde.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, bei einer solchen Waage eine niedrigere Bauform und damit ein geringeres Eigengewicht zu ermöglichen. Gleichzeitig sollte eine homogenere Temperaturverteilung zwischen den einzelnen
Baugruppen erreicht werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass der Hebel wenigstens teilweise zwischen Endflansch und
Luftspalt angeordnet ist.

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Vorzugsweise verfügt dabei der Hebel über eine den Kern umgreifende ringförmige Partie, an welcher die Spule befestigt ist. Dies ergibt eine wegen ihrer Symmetrie besonders vorteilhafte Ausbildung hinsichtlich Temperatureffekten und mechanischer Belastung.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform wird der Mantel des Permanentmagnetsystems von zwei Streifen gebildet, welche parallel oder in einem spitzen Winkel zueinander verlaufen können. Dieser einfache mechanische Aufbau ist günstig im Hinblick auf die Montage (erleichterte Zugänglichkeit) . Zweckmässigerweise sind dabei zur rationellen Herstellung Mantel und Endflansch aus einem Stück geformt .

In weiterer Ausbildung der Erfindung kann ein Ende des Hebels innerhalb des Permanentmagnetsystems einen fotoelektrischen Positionsgeber aufweisen, wodurch eine noch bessere Raumausnützung erreicht wird.

Sollen gewisse den Kraftmessern eigene systematische Fehler ausgeschaltet werden, so kann dies in bekannter Weise durch Kombination zweier Kraftmesser geschehen (vergleiche beispielsweise das US-Patent 3,688,854). Für diesen Fall sieht eine weitere Ausbildung der Erfindung vor, dass ferner ein ebenfalls einen Hebel umfassender Referenzteil vorgesehen ist, wobei der zweite Hebel wenigstens teilweise zwischen dem ersten Luftspalt und einem im Endflansch vorgesehenen, dem Referenzteil zugeordneten zweiten Luftspalt angeordnet ist.

Ist eine Wägung grösserer Lasten erwünscht, so kann unmittelbar über dem Permanentmagnetsystem ein weiterer üebersetzungshebel angeordnet sein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der schematischen, nicht massstäblichen Zeichnun-

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gen näher erläutert. Dabei wird lediglich der wesentliche Teil des mechanischen Aufbaus der Waage dargestellt. Die dazugehörige elektrische Schaltung kann beispielsweise derjenigen entsprechen, die aus der bereits erwähnten US-Patentschrift 3,688,854 bekannt ist.

In den Zeichnungen ist

Figur 1 ein Längsschnitt entlang der Linie I - I in

Figur 2,

Figur 2 ein Schnitt längs der Linie II - II in Figur 1, und

Figur 3 eine Vorderansicht eines ersten Ausführungsbeispiels, sowie

Figur 4 einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels.

Beispiel I (Figuren 1-3)

Das Permanentmagnetsystem umfasst einen Kern 10, je einen als Polschuh ausgebildeten unteren und oberen Endflansch 12 bzw. 14, welche durch zwei den Mantel bildende Seitenwände 16 vertikal verbunden sind. Der untere Endflansch 12 und die Seitenwände 16 sind dabei nach Art eines U aus einem Stück geformt (in anderen Fällen mag es zweckmässig sein, die Seitenwände und den oberen Endflansch 14 einstückig zu gestalten oder gar einen Hohlkörper aus Seitenwänden und beiden Endflanschen zu formen). Zwischen Kopf- und Fussstück des Kerns 10 und den Polschuhen 12 bzw. 14 ist je ein Ringluftspalt 18, 18' vorgesehen, in den mit Spiel je eine stromdurchflossene Kompensationsspule 20 bzw. 20' taucht.

Am oberen Polschuh 14 ist mit zwei elastischen Lagern 22 ein Hebel 24 aufgehängt, an dessen ringförmig ausgebildetem, den Kern 10 umfassendem Mittelteil ein Spulenträger 26 fixiert ist. Der Hebel mündet am freien Ende in einer Fahne 28 mit einer Bohrung 30. Diese Bohrung bildet zu-

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sanunen mit einer ortsfest angebrachten fotoelektrischen Abtastung 32, 34 einen Lagedetektor.

Ein zweiter, im wesentlichen gleich ausgebildeter Hebel 36 befindet sich unter dem ersten Hebel 24. Er ist ebenfalls mit zwei Biegelagern 22, welche am unteren Polschuh 12 angebracht sind, schwenkbar gelagert, und verfügt gleichfalls über einen fotoelektrischen Lagedetektor 28 34.

Mit dem ortsfest montierten Permanentmagnetsystem verbunden sind zwei Säulen 38. Zwischen ihnen erstrecken sich zwei L-förmige Traversen 40 zur Aufnahme der fotoelektrischen Detektoren 32, 34. Mit den Säulen 38 über eine Parallelführung verbunden ist ein Lastaufnehmer 42, welcher auf einem Konuszapfen 44 eine Waagschale 46 trägt. Die Parallelführung umfasst je einen oberen und unteren, gleich ausgebildeten Lenker 48, deren jeder mittels je zwei Biegelagern 50 an den Lastaufnehmer 42 und die Säulen 38 angelenkt ist. Die Biegestellen 52 der elastischen Lager 50 (Figur 2) sind in Figur 1 mit einem χ gekennzeichnet, üeber ein Biegekoppel 54 ist der Lastaufnehmer 42 mit dem Hebel 24 verbunden.

Das Funktionsprinzip von Waagen gemäss diesem Beispiel ist bekannt (vgl. die oben erwähnte US-Patentschrift 3,688,854): Lastabhängige Auslenkungen des Lastaufnehmers 42 aus seiner Sollposition werden vom Positionsdetektor 28 - 34 erfasst. Dessen Signal bestimmt die Grosse eines die Kompensationsspule 20' (Lastspule) durchfliessenden Stromes, dessen Kraftwirkung im Feld des Permanentmagnetsystems die Last kompensiert. Im Gleichgewichtszustand ist der die Spule durchfliessende Strom proportional zur Last und kann in Gewichtseinheiten angezeigt werden. Die Referenzspuie 20 wird ebenfalls durch die Kraftwirkung eines Kompensationsstromes in einer Sollposition gehalten. Aenderungen der Stärke des Magnetfeldes (aus Alterung

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oder Temperatureinflüssen) oder Aenderungen der Erdbeschleunigung verursachen eine Lageänderung des Referenzteils, die von dem diesem zugeordneten Positionsgeber 28 - 34 erfasst werden. Die zur Rückführung des Referenzhebeis 36 in die Sollposition erforderliche Aenderung des Kompensationsstromes durch die Referenzspule 20 wird dem Kompensationsstrom durch die Lastspule 20' mitgeteilt, und so werden die oben erwähnten Fehlereinflüsse korrigiert.

Die erfindungsgemässe Anordnung beider Hebel (24 und 36) innerhalb des Magnetsystems erlaubt gegenüber bekannten Konstruktionen eine fühlbare Reduktion der notwendigen Bauhöhe.

Beispiel II (Figur 4)

Dieses als Kraftmesser konzipierte Ausführungsbeispiel ist (mit Ausnahme des hier fehlenden Referenzteiles) im wesentlichen gleich aufgebaut wie Beispiel I, und gleiche Bezugszeichen entsprechen daher gleichen Bauteilen.

Mit dem am Bplschuh 14' angelenkten Hebel 24 ist über ein Biegekoppel 56 ein weiterer Uebersetzungshebel 58 verbunden. Dieser ist mittels zweier Biegelager 22' am Polschuh 14' angelenkt und über ein Biegekoppel 60 mit dem parallelgeführten Lastaufnehmer 42 verbunden. Aus Belastungsgründen mag es dabei zweckmässig sein, die Formgebung des Hebels 58 und des Polschuhs 14' im Bereich des Biegelagers 22' so zu modifizieren, dass dieses, statt auf Druck, auf Zug belastet wird.

Die Anordnung nach diesem Beispiel ermöglicht auf kleinem Raum ohne weiteres üebersetzungen von z.B. 1:100.

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Claims

Patentansprüche

1. Elektrische Waage, mit einem Permanentmagnetsystem, umfassend einen Kern, einen Mantel mit Endflansch und einen Polschuh, mit einer im Luftspalt zwischen Kern und Polschuh angeordneten stromdurchflossenen Spule zur elektromagnetischen Kraftkompensation, sowie mit einem Hebel zur Lastübersetzung, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (24; 36) wenigstens teilweise zwischen Endflansch und Luftspalt angeordnet ist.

2. Elektrische Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel eine den Kern (10) umgreifende ringförmige Partie aufweist, an welcher die Spule (20; 20') befestigt ist.

3. Elektrische Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel des Permanentmagnetsystems von zwei Streifen (16) gebildet wird.

4. Elektrische Waage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Mantel (16) und Endflansch (12) aus einem Stück geformt sind.

5. Elektrische Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende des Hebels (24; 36) innerhalb des Permanentmagnetsystems einen fotoelektrischen Positionsgeber (28 - 34) aufweist.

6. Elektrische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein ebenfalls einen Hebel (36) umfassender Referenzteil vorgesehen ist, wobei der zweite Hebel wenigstens teilweise zwischen dem ersten Luftspalt (18') und einem im Endflansch (12) vorgesehenen, dem Referenzteil zugeordneten zweiten Luftspalt (18) angeordnet ist.

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7. Elektrische Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Wägung grösserer Lasten unmittelbar über dem Permanentmagnetsystem ein weiterer Uebersetzungshebel (58) angeordnet ist.

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