DE2853073A1

DE2853073A1 - Elektromagnetisch kraftkompensierende waegevorrichtung

Info

Publication number: DE2853073A1
Application number: DE19782853073
Authority: DE
Inventors: Christoph Dipl Phys Dr Berg; Erich Knothe; Franz-Josef Melcher
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius AG
Priority date: 1978-12-08
Filing date: 1978-12-08
Publication date: 1980-06-26
Also published as: GB2037442A; DE2853073C2; CH643065A5; FR2443672A1; US4276949A; GB2037442B; FR2443672B1

Description

Beschreibung .

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch kraftkompensierende Wägevorrichtung mit einer Lastschale, die sieh auf mindestens zwei Hebeln abstützt. ■""■-..

Bei Waagen dieser Art überträgt die Lastschale die Belastung auf die Hebel, wobei sich die Aufteilung auf die einzelnen Hebel nach der Lage der Last auf der Lastschale richtet. Die Anteile der • einzelnen Hebel werden, dann durch KoppelelementB mechanisch aufsummiert und einem Meßelement zugeführt. Dies Meßelement kann z.B. eine stromdurchflossene Spule sein, die in Zusammenwirken mit einer ortsfesten Permanentmagneteinheit eine lastproportionale Gegenkraft erzeugt, nach dem bekannten Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation. Nachteilig an dieser Konstruktion ist, daß das Hebelverhältnis jedes einzelnen Hebels durch Abstandsänderung der Gelenkstellen mechanisch eingestellt und fixiert werden muß, um Ecklastfehler zu vermeiden. Daneben beschränken die Koppelelemente zwischen den Hebeln zur Summation der Kräfte die Genauigkeit der Wägevorrichtung, da sie bei last- oder temperaturabhängigen Bewegungen der einzelnen Hebel gegeneinander in senkrechter oder waagerechter Richtung zu zusätzlichen Kräften führen, die das Wägeergebnis verfälschen.

Aufgabe der Erfindung ist daher, eine elektromagnetisch kraftkompensieren'de Wägevorrichtung mit einer Lastschale, die sich auf mindestens zwei Hebel abstützt, so zu verbessern, daß die Wägevor-

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richtung eine vereinfachte Ecklastjustierung gestattet und gleichzeitig die Genauigkeit gesteigert wird.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß jeder Hebel eine Kompensationsspule trägt, die in einen Luftspalt einer einzigen ortsfesten Magneteinheit eintaucht und mit dieser in Wechselwirkung steht.

Dadurch, daß an jedem Hebel über die Kompensationsspule die Gegenkraft direkt erzeugt wird, ist keinerlei mechanische Kopplung zwischen den einzelnen Hebeln erforderlich. Die Kompensationsspulen sind vorteilhafterweise im Luftspalt der rotationssymmetrischen Magneteinheit konzentrisch angeordnet und haben gegeneinander und gegenüber der Magneteinheit keine Berührung. Die Justierung des Hebelverhältnisses kann leicht durch analog- oder digitalelektronische Mittel vorgenommen werden, ohne mechanischen Eingriff. Die Benutzung eines einzigen Magneten hält den Aufwand und das Gewicht der Wägevorrichtung gering und vermeidet Ecklastfehler durch verschiedene Alterung und verschiedenen Temperaturgang mehrerer Magnete,

Als Hebelanordnung für die erfindungsgemäße Wägevorrichtung werden vorteilhafterweise zwei V- oder Y-förmige Hebel eingesetzt oder ein V- oder Y-förmiger und ein I-förmiger Hebel oder drei I-förmige Hebel.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

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Figur 1 eine Aufsicht auf eine erste Ausführungsform mit zwei Y-förmigen Hebeln mit angedeuteter Lastschale,

Figur 2 einenQuerschnitt durch eine Magnetanordnung für Figur 1 nach der Linie 2-2 in Fig. 1, in größerer Darstellung,

Figur 3 einenQuerschnitt durch eine andere Magnetanordnung für Figur 1,

Figur 4 eine Aufsicht auf eine andere Ausführungsform mit einem Y-förmigen Hebel und einem I-förmigen Hebel und

Figur 5 eine Aufsicht .auf eine weitere Ausführungsform mit drei I-fÖrmigen Hebein.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Wägevorrichtung mit einer Lastschale 3, die sich auf zwei Y-förmigen Hebeln 1 und 2 abstützt. Die Abstützpunkte am Hebei 1 sind mit 13 und 14 bezeichnet, während die Abstützpunkte am Hebel 2 mit 23 und 24 bezeichnet sind. Der Hebel 1 ist mit den Gelenken 13 und 12 an Festpunkten 8 am nicht gezeichneten Gehäuse gelagert, desgleichen der Hebel 2 mit den Gelenken und"22. Die Gelenke 11,12,-21,22 können dabei in bekannter und daher nicht näher erläuterter Weise durch Schneiden/Pfannen oder durch Federelemente .in Form von Bändern oder Kreuzbändern realisiert sein. Der Hebel 2 trägt an seinem freien Ende eine Kompensationsspule 6, die in den Luftspalt einer Permanentmagneteinheit 4 hineinragt. Ebenso trägt der Hebel 1 an seinem freien Ende eine Kompensationsspule 5, die konzentrisch zu der Kompen-

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sationsspule 6 ebenfalls in den Luftspalt der _t Permanentmagneteinheit 4 hineinragt (Fig.2). Beide Kompensationsspulen 5,6 haben gegeneinander und gegenüber der ortsfesten Permanentmagneteinheit jeweils einen geringen Abstand, damit sie sich bei den auftretenden geringen last- oder temperaturabhängigen, senkrechten oder waagerechten Bewegungen der Hebel 1 und 2 nicht berühren. Jede Kompensationsspule 5,6 ist Bestandteil eines elektrischen Regelkreises, der in bekannter Weise die vom zugeordneten Hebel 1 bzw. 2 übertragene Kraft kompensiert und den Hebel dadurch in seiner Null-Lage hält. Da die Größe der vom einzelnen . Hebel 1 bzw. 2 übertragenen Kraft von der Lage der Last auf der Lastschale abhängt, ist auch die vom Strom in jeder Kompensationsspule 5 bzw. 6 erzeugte Gegenkraft von der Lage der Last auf der Lastschale 3 abhängig._ Erst die Summe der beiden Ströme in den Kompensationsspulen 5 und 6 ergibt das lastproportionäle Meßsignal. Bei dieser elektrischen Summation können leicht Ungleichheiten im Hebelverhältnis der Hebel 1 und 2 ausgeglichen werden, wobei es keine Rolle spielt, ob diese Ungleichheiten aus Fertigungstoleranzen stammen oder auch aus bestimmten konstruktiven Gründen absichtlich herbeigeführt wurden. Die elektrische Justierung des HebelvBrhältnisses kann in bekannter Weise z.B. analog-elektrisch durch Stromteiler oder digitalelektrisch durch Bewertungsfaktoren realisiert werden.

In Fig. 3 ist eine andere Ausführung der Magnetanordnung 4 für die Ausführungsform der Wägevorrichtung nach Fig. 1 dargestellt. Diese Magnetan-Ordnung besitzt zwei Luftspalte 41 und 42, die

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magnetisch in Reins .liegen. Der zylinderförmige Rückschluß 43 des Magnetkreises wird dabei durch einen Distanzring bzw. mehrere Distanzstücke 44 aus unmagnetischem Material gehalten. Die Kompensat-ionsspule 5taucht in den Luftspalt 41 ein, die Kompensationsspule 6 in den Luftspalt 42. Gegenüber der in Fig. 2 gezeigten Ausführung ergibt sich durch diese Ausführung bei gleicher Funktionsweise eine leichtere Montage der Kompensationsspulen 5 und 6.

Eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wägevorrichtung zeigt Fig. 4. Die runde Lastschale 3 stützt sich hier an den Punkten 18 und 19 auf einen Y-förmigen Hebel 15 ab, daneben nur noch an einem Punkt 27 auf einen I-förmigen Hebel 25. Am Hebel 15 ist die Kompensationsspule 5 befestigt, am Hebel 25 die Kompensationsspule,6. Beide Kompensationsspulen 5 und 6 ragen in den Luftspalt der Magneteinheit 4, die entsprechend Fig. 2 ausgebildet ist aber auch entsprechend Fig. 3 ausgebildet sein kann. Das Hebelverhältnis der beiden Hebel 15 und 25 kann verschieden gewählt sein z.B. kann der Abstand der Gelenkstellen 26 und gleich dem Abstand der Gelenkstellen 16 und 18 bzw. 17 und 19 gewählt werden - und die richtige Bewertung der'Ströme in'den Kompensationsspulen 5 und 6 kann in oben beschriebener Weise elektrisch erfolgen. Dadurch sind die konstruktiven Gestaltungsmögiichkeiten wesentlich erweitert gegenüber der sonst üblichen mechanischen Summation der Teilkräfte über Koppelelemente mit der dabei notwendigen Gleichheit der Hebelverhältnisse.

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Eine weitere Ausführungsfarm mit drei I-förmigen Hebeln 31,32 und 33 zeigt Fig. 5. Die Lastschale stützt sich an den Punkten 37,38 und 39 auf diesen Hebeln ab. Die Hebel sind an den Punkten 34,35 und 36 einzeln gelenkig mit Festpunkten des Gehäuses verbunden und tragen an ihrem freien Ende je eine Kompensationsspule 5 bzw. 6 bzw. 7. Die drei Kompensationsspulen tauchen konzentrisch in den Luftspalt der Magnetanordnung 4. Durch die Benutzung der drei I-förmigen Hebel zusammen mit der elektrischen Bewertung und Summation der Teilströme in den drei Kompensationsspulen entfällt sowohl die mechanische Justierung der Hebelverhältnisse als auch die Justierung der Parallelität der Ge- * lenkstellen an den Y-förmigen Hebeln. Durch den sehr symmetrischen Aufbau und die freie Beweglichkeit der drei Kompensationsspulen- gegeneinander ist diese Anordnung auch weitgehend unempfindlich gegen Temperaturänderungen und Temperaturgradienten.

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Claims

Sartorius GmbH * 08. ϋθΖ, 1978

Weender Landstraße 94-108 AKTE SW 7611

3400 Göttingen · Kö/kl

Elektromagnetische kraftkompensierende Wägevorrichtung

Ansprüche

Elektromagnetische kraftkompensierende Wägevorrichtung mit einer Lastschale, die sich auf mindestens zwei Hebeln abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Hebel (1,2,15,25,31,32,33) eine Kompensationsspule (5,6,7) trägt, die in einen Luftspalt • (9,41,42) einer einzigen ortsfesten Magneteinheit (4) eintaucht und mit dieser in Wechselwirkung steht,
2. Wägevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magneteinheit (4) rotationssymmetrisch ausgebildet ist und die Kompensationsspülen ( 5, 6,7 ) konzentrisch zur Symmetrieachse der Magneteinheit (4) angeordnet sind.

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3. Wägevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magneteinheit (4) zwei axial übereinanderliegende Luftspalte (41,42) aufweist, in die je eine Kompensationsspule (5,6) hineinragt.

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4. Wägevorrichtung nach einem der Ansprüche

1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Lastschale (3) auf zwei V- oder Y-förmige Hebel (1,2) abstützt.
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5. Wägevorrichtung nach einem der Ansprüche

1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Lastschale (3) auf einen V- oder Y-förmigen Hebel (15) und einen I-förmigen Hebel (25) abstützt.
6. Wägevorrichtung nach einem der Ansprüche

1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastschale (3) auf drei I-förmige Hebel (31,32,33) abgestützt ist.
7. Wägevorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ecklastabgleich zumindest teilweise mit elektrischen Mitteln vorgenommen ist.

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