DE2915553B1

DE2915553B1 - Vorrichtung zur Einleitung einer zu messenden Kraft in einen Biegestab

Info

Publication number: DE2915553B1
Application number: DE2915553A
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl-Ing Kuhnle; Josef Schwarz
Original assignee: Bizerba Werke Wilhelm Kraut GmbH and KG
Current assignee: Bizerba SE and Co KG
Priority date: 1979-04-18
Filing date: 1979-04-18
Publication date: 1980-07-10
Also published as: FI64009C; FI64009B; GB2047903B; CH645987A5; IT8021430A0; ATA208380A; NL8001932A; ES490671A0; BE882867A; FI801188A; US4297875A; SE8002771L; GB2047903A; JPS55160825A; ZA802234B; SE440694B; IT1141447B; DE2915553C2; ES8101273A1; AT380740B

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einleitung ">■"> einer zu messenden Kraft von einem Kraftübertragungsglied in das freie Ende eines einseitig ortsfest gehaltenen Biegestabes unter Zwischenschaltung eines Kopplungselementes — insbesondere an einer elektromechanischen Waage, bei der ein am Waagengestell ^h(> gelagerter, mit der zu messenden Kraft beaufschlagter Übertragungshebel durch Kraftübertragungsmittel mit dem freien Ende des einseitig ortsfest gehaltenen Biegestabs verbunden ist.

Bei handelsüblichen elektromechanischen Kraftauf- *>^r> nehmern in Gestalt von Biegestäben mit Dehnungsmeßstreifen (vgl. Informationsblatt DD 21.111 »Präzisions-Kraftaufnehmer Z 6« der Fa. Hottinger Baldwin Meßtechnik GmbH, Darmstadt, 1975) sind die Kraftübertragungs- oder -einieitungsmittel entweder Bestandteil des Biegestabes selbst oder es werden derartige Mittel unmittelbar mit dem Biegestab an dessen Krafteinleitungsstelle verbunden. So sind Kraftübertragungsmittel bekannt, durch welche die Kraft als Druck- oder Zugkraft in den Biegestab eingeleitet wird. Bei der Einleitung von Druckkräften wird beispielsweise ein unmittelbar mit dem freien Ende des Biegestabes verbundenes Teil mit einer Kugelkalotte versehen, und die Krafteinleitung erfolgt über eine in diese Kalotte eingelengte Kugel.. Es ist ferner auch bekannt, eine Druckkraft über ein mit dem freien Ende des Biegestabes fest verbundenes Gummi-Metall-Drucklager einzuleiten. Bei ziehender Krafteinleitung hat der Biegestab gewöhnlich eine Querbohrung, in die zum Beispiel mittels eines Nippels ein Zugseil eingehängt ist.

Bei all diesen Ausführungsformen bekannter Krafteinleitungen in Biegestäbe sind die Kraftübertragungsmittel formschlüssig mit dem Biegestab verbunden, wobei die Kraftübertragungsmittel gleichzeitig auch der Lagefixierung am Biegestab dienen. Dies hat den Nachteil, daß leicht Verspannungen, insbesondere in Gestalt von Seitenkräften, auf den Biegestab gelangen, welche die Meßwerte erheblich verändern können. Besonders stark wirkt sich dies aus, wenn die Kraftübertragungsmittel sehr kurz ausgebildet werden müssen, wie dies insbesondere bei Waagen niedriger Bauart erforderlich ist. Bei den bekannten Vorrichtungen zur Einleitung von Meßkräften in Biegestäbe fällt ferner der Krafteinleitungspunkt in der Regel nicht mit der zentrischen Biegeachse des Biegestabs zusammen, was ebenfalls die Meßergebnisse ungünstig beeinflussen kann. Insbesondere aber ist der Abstand des Krafteinleitungspunktes vom ortsfest gehaltenen Ende des Biegestabes — die sogenannte »Biegelänge« — maßlich nicht eindeutig festgelegt, was zu Änderungen der Meßergebnisse führen kann, besonders nach zeitweiser loser Ankoppelung, wie dies vor allem bei Waagen im Falle der Montage, Demontage oder Arretierung-Entarretierung unvermeidlich ist. Schließlich haben die bekannten Krafteinleitungsvorrichtungen für Biegestäbe den Nachteil, daß sie schwer einzubauen und lösbar sind, was sich beim Justieren nachteilig auswirkt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Einleitung einer zu messenden Kraft in einen Biegestab, insbesondere an elektromechanischen Waagen vorzuschlagen, bei welcher die oben geschilderten Nachteile nicht auftreten, bei denen also eine verspannungsfreie Krafteinleitung bei kleiner Bauhöhe und eindeutig bestimmter Biegelänge gewährleistet und außerdem durch Zulassung relativ großer Toleranzen eine leichte Montage möglich ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein am Biegestab angreifendes Kraftübertragungsglied, insbesondere der Übertragungshebel der Waage, eine erste Kugelkuppe aufweist, auf der ein Kopplungselement mit einer ersten ebenen, im wesentlichen horizontalen Fläche aufsitzt, daß das Kopplungselement mit einer zweiten, zur ersten parallelen, ebenen Fläche frei auf einer am Biegestab angeordneten, zweiten Kugelkuppe aufruht und daß das Kopplungselement zu den Kugelkuppen zumindest annähernd zentrisch und elastisch gehalten ist.

Die nachstehende Beschreibung von Ausführungsbeispielen dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der weiteren Erläuterung der Erfindung. Es zeigt F i g. 1 schematisch eine Seitenansicht einer Vorrich-

ORIGlNAL. INSPECTED

tung zur Einleitung einer zu messenden Wägekraft in den Biegestab einer Waage,

F i g. 2 eine Draufsicht der Vorrichtung aus F i g. 1 und

F i g. 3 eine vergrößerte Detailansicht einer abgewandelten Ausführungsform einer Krafteinleitungsvorrichtung.

F i g. 1 zeigt schematisch ein ortsfestes Gestellteil 1 einer elektromechanischen Waage, insbesondere Ladentischwaage. Auf dem Gestell 1 ist links mittels Schneiden 2 ein Übertragungshebel 3 gelagert, der eine weitere Schneide 4 trägt, an welcher mittels eines Gehänges 5 die zu messende Kraft P in an sich bekannter Weise angreift. Auf der rechten Seite des Gestells 1 ist in bekannter Weise mittels einer Schraube 6 ein herkömmlicher Biegestab 7 einseitig ortsfest gehalten. Der Biegestab trägt wie üblich einen Dehnungsmeßstreifen 8, der nur schematisch angedeutet ist. Die Leitungsenden 9 bzw. 11 des Dehnungsmeßstreifens führen zu einer an sich bekannten elektronischen Auswerteeinrichtung. Das freie Ende 12 des Biegestabes 7 ist über noch zu beschreibende Kraftübertragungsmittel 13 mit dem freien Ende 14 des Übertragungshebels 3 verbunden. Auf diese Weise wird bei Belastung des Hebels 3 durch die Meßkraft P der Biegestab 7 etwas verbogen und der auf ihm befestigte Meßstreifen 8 in Abhängigkeit von der Größe der einwirkenden Meßkraft gedehnt, was dann zur Anzeige oder Registrierung der Kraft Pausgenutzt wird.

Bei der in F i g. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung umfassen die Kraftübertragungsmittel 13 zwei im wesentlichen identische Bundbuchsen 15, 16, wobei die Buchse 15 in das freie Ende des Übertragungshebels 3, die Buchse 16 in das freie Ende des Biegestabes 7 eingesetzt ist und sich jeweils mit ihrem Bund an den genannten Teilen abstützt. Am Boden der Buchsen 15, 16 sind jeweils kegelförmige Druckstücke mit Kugelkuppen mit kleinstmöglichem Radius angeordnet, die in ihrem höchsten (Berührungs-)Punkt sowohl für den Hebel 3 als auch für den Biegestab 7 die genauen Hebellängen festlegen.

Zwischen den Kugelkuppen 17, 18 sitzt lose ein Kopplungselement 19 mit zueinander parallelen, ebenen Stirnflächen, an denen jeweils die Kugelkuppen 17 bzw. 18 angreifen. Das Kopplungselement 19 ist vorzugsweise als kreiszyündrischer Stift mit planparallelen Flächen ausgebildet und dient der Krafteinleitung aus dem Hebel 3 in den Biegestab 7. Wie in F i g. 1 dargestellt, ist das Kopplungselement 19 mittels einer aus elastischem Material wie z. B. Kunststoff, Gummi o. ä. gefertigten Manschette 21 zentrisch, jedoch allseits beweglich am Übertragungshebcl 3 und/oder am Biegestab 7 gehalten. Eine am Biegestab 7 angeordnete Manschette 21 ist in F i g. 3 strichpunktiert angedeutet. Bei den kegelförmigen Druckstücken mit Kugelkuppen 17, 18 und dem Kopplungselement 19 handelt es sich um gehärtete Metallteile.

Da das Kopplungselement 19 ausschließlich relativ zum Übertragungshebel 3 und/oder zum Biegestab 7 elastisch zentriert ist, außerdem der Hebel 3 in Wirklichkeit durch zwei (in F i g. 2) dargestellte Schneidenlager 2 oder durch elastische Gelenke sowie durch weitere, nicht dargestellte konstruktive Maßnahmen exakt geführt ist, ferner keine starre Verbindung des Kopplungselementes 19 mit den Kugelkuppen 17, 18 vorhanden ist, können keine störenden Seitenkräfte in den Biegestab 7 eingeleitet werden. Die am Biegestab 7 fest angeordnete Kugelkuppe 18 gibt, wie bereits erwähnt, einen eindeutigen Abstand zur Einspannstelle (bei Schraube 6) des Biegestabes und damit eine definierte Biegelänge A, wodurch sich änderungsfreie Meßwerte erzielen lassen.

Wie aus der einfach aufgebauten Konstruktion ohne weiteres hervorgeht, erlaubt die dargestellte Anordnung eine einfache, relativ grobe Toleranzen zulassende Montage.

Außerdem ist die Bauhöhe der Anordnung gemäß Fig. 1, insbesondere an der Kraftübertragungsstelle zwischen Hebel 3 und Biegestab 7 äußerst niedrig, so daß beispielsweise Ladentischwaagen kleinster Bauhöhe und genauer Meßwertanzeige herstellbar sind.

F i g. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. In die freien Enden von Übertragungshebel 3 und Biegestab 7 sind kreiszylindrische Bund-Buchsen 25, 26 mit kreiszylindrischen Innenbohrungen so eingesetzt, daß sie sich mit ihrem Bund jeweils an Unter- und Oberseite des Hebels 3 bzw. Biegestabs 7 abstützen. Die Kugelkuppen der Buchsen 25, 26 sind bei der Ausführungsform nach F i g. 3 als kleine Kugeln 27, 28 ausgebildet und in entsprechende Ausnehmungen im Boden der Buchsen 25, 26 fest eingesetzt. Zwischen diese Kugeln 27, 28 ist das als kreiszylindrischer Stift mit planparallelen Stirnflächen ausgebildete Kopplungselement 19 lose eingesetzt. Wie dargestellt, ist der Außendurchmesser des Elementes 19 erheblich kleiner als der Innendurchmesser der kreiszylindrischen Buchsen 25,26, so daß das stiftförmige Kopplungselement 19 mittels einer elastischen Manschette 21 im Hebel und/oder im Biegestab 7 zentrisch gehalten werden kann, wobei eine geringe allseitige Beweglichkeit des Stiftes erhalten bleibt.

Wie aus F i g. 1 und 3 hervorgeht, wird der Berührungspunkt des Kopplungselementes 19 mit der Kugelkuppe 18 bzw. 28 vorzugsweise in die zentrische Biegeachse 30 (Kraftmittelachse) des Biegestabes 7 gelegt, weil hierdurch die Meßgenauigkeit verbessert werden kann.

Zusammenfassend kann also gesagt werden, daß dadurch, daß der Übertragungshebel 3 horizontal starr geführt ist und der Biegestab 7 gestellfest eingespannt ist und das dazwischenliegende Kopplungsglied 19 elastisch geführt ist, keine horizontalen Störkräfte auf den Biegestab 7 einwirken können, so daß konstante Meßergebnisse gewährleistet sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Einleitung einer zu messenden Kraft von einem Kraftübertragungsglied in das freie Ende eines einseitig ortsfest gehaltenen Biegestabes unter Zwischenschaltung eines Kopplungselementes — insbesondere an einer elektromechanischen Waage, bei der ein am Waagengestell gelagerter, mit der zu messenden Kraft beaufschlagter Übertragungshebel durch Kraftübertragungsmittel mit dem freien Ende des Biegestabes verbunden ist —, dadurch gekennzeichnet, daß ein am Biegestab (7) angreifendes Kraftübertragungsglied (7) angreifendes Kraftübertragungsglied (3) in Richtung des Biegestabes starr.geführt ist und eine erste Kugelkuppe (17, 21) aufweist, auf der ein Kopplungselement (19) mit einer ersten ebenen, im wesentlichen horizontalen Fläche aufsitzt, daß das Kopplungselement (19) mit einer zweiten, zur ersten parallelen, ebenen Fläche frei auf einer am Biegestab (7) angeordneten, zweiten Kugelkuppe (18, 28) aufruht und daß das Kopplungselement (19) zu den Kugelkuppen (17, 27) zumindest annähernd zentrisch und elastisch gehalten ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelkuppe (27, 28) durch eine in eine Buchse (25, 26) eingesetzte Kugel gebildet ist und die Buchse am Übertragungshebel (3) bzw. Biegestab (7) befestigt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopplungselement (19) ein Stift mit planparallelen Flächen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (15,16) und der Stift (19) kreiszylindrisch sind.

j. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopplungselement (19) mittels einer Manschette (21) aus elastischem Material ausschließlich am Übertragungshebel (3) gehalten ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopplungselement (19) mittels einer Manschette (21) aus elastischem Material ausschließlich am Biegestab (7) gehalten ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopplungselement (19) mittels Manschetten (21) aus elastischem Material sowohl am Übertragungshebel (3) als auch am Biegestab (7) gehalten ist.

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