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Präzisionswaage
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Die Erfindung betrifft eine Präzisionswaage, deren Waagschale am oberen
Ende eines mit einem wegarmen Messwandler zusammenwirkenden Lastaufnehmers angeordnet
ist und über wenigstens ein elastisches Bauteil zum Schutz vor Ueberlast verfügt.
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Eine bekannte Waage dieser Gattung (schweizerische Patentschrift 604
143) weist eine mehrteilige runde Waagschale auf, und der untere Teil der Waagschale
ist über eine konzentrisch zum etwa punktförmig auf den Lastaufnehmer wirkenden
Kraftangriff angeordnete elastische Parallelführung mit dem Lastaufnehmer verbunden.
Diese bekannte Anordnung ist zweckmässig für runde Waagschalen, sowie für rechteckige
Waagschalen bei Waagen kleinerer Kapazität (bis wenige Kilogramm Höchstlast). Für
Waagen höherer Kapazität mit in der Regel rechteckiger, relativ grossflächiger Waagschale
ist der bekannte Ueberlastschutz weniger geeignet; solche grösseren Waagschalen
sind aus Gründen gleichmässigerer Lastverteilung über mehrere, in der Regel vier
Verbindungsglieder mit dem Lastaufnehmer
verbunden, und vier Parallelführungen
der bekannten Art würden einen reicht hohen Aufwand bedingen; ausserdem wäre das
gewünschte Verhalten der Waagschale bei Ueberlast, nämlic11 paralleles Ausweic}1en
auch bei exzentrischer Belastung, nicht gewährleistet.
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Aufgabe der Erfindung war es, einen Ueberlastschutz zu finden, der
sowohl für hochlastige Präzisionswaagen mit grosser, rechteckiger Waagschale als
auch für runde Waagschalen niedriglastiger Waagen verwendbar ist. Er sollte eine
flache Bauweise erlauben, praktisch unabhängig vom Angriffspunkt der Last wirken
und (im Gegensatz zur bekannten Parallelführung mit Blattfedern) über einen nur
kleinen Belastungsbereich zwischen der Normal lage und der Lage am Anschlag unter
Ueberlast verfügen.
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Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Waagschale
zwei relativ zueinander zwischen zwei Grenzlagen bewegliche Formteile umfasst, wobei
wenigstens eine Feder jeweils an beiden Formteilen angreift und diese unter Mitwirkung
von einer Mehrzahl von zwischen den Formteilen beweglich gefangenen Distanzstücken
in einer der Grenzlagen zu halten bestrebt ist.
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Diese Lösung bewirkt, dass bei Ueberlast, d.h. wenn die Vorspannung
der Anordnung überwunden wird, die Waagschale praktisch sofort in die Anschlagstellung
geht. Das mit diesem Schnappcffekt reyelmässig verbundene Geräusch wirkt nebenbei
als akustisches Alarmsignal: Bei Ueberlast klappt die Waagschale hörbar zusammen,
bei nachfolgender genügender Entlastung geht sie ruckartig wieder in die Normalstellung
(Wägestellung).
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Vorzugsweise verfügen die beiden aus Blech bestehenden Formteile über
dem jeweils anderen Formteil angepasste, als Anschläge dicnende Zonen, die die Grenzlagen
definieren. Diese Ausbildung ermöglicht eine besonders rationelle
Herstellung
aus Stanz-/Biegeteilen oder (bei grösseren Serien) Tiefziehteilen, bei optimaler
Festigkeit der Formteile.
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Bei einer besonders für nöherlastige Waagen geeigneten bevorzugten
Ausführungsform sind die beiden Formteile von im wesentlichen rechteckiger Gestalt
und bestehen die Distanzstücke aus Blechstreifen, die zwischen in den beiden Formteilen
vorgesehenen Vorsprüngen gehalten werden. Es resultiert beim plötzlichen Nachgeben
unter Ueberlast eine Parallelverschiebung der beiden Formteile relativ zueinander.
Dabei ist es im Hinblick auf die gleichmässige Wirkung des Ueberlastschutzes zweckmässig,
wenn eine gerade Anzahl von paarweise angeordneten Zug-Schraubenfedern vorgesehen
ist.
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Bei einer besonders für niedriglastige Waagen gedachten bevorzugten
Ausführungsform haben die beiden Formteile im wesentlichen einen kreisförmigen Umriss
und bestehen die auf einem Kreis gleichmässig verteilten Distanzstücke aus kunststoff;
sie werden zwischen an den beiden Formteilen angeordneten Anschlägen gehalten. Hier
ergibt sich beim Nachgeben unter Stoss oder Ueberlast eine relative Verdrehung der
beiden Formteile. Zweckmässigerweise sind dabei jeweils wenigstens zwei Kunststoff-Distanzstücke
durch Verbindungsstege zu einem gemeinsamen Bauteil verbunden. Diese Massnahme erleichtert
die Montage unci erspart kompliziertere Lagesicherungen im Betrieb. Vorzugsweise
sind Zug-Schraubenfedern vorgesehen, deren Wirkungsrichtung in eilieln spitzen Winkel
zur Tangente arm Kreisumfang im äusseren Angriffspunkt liegt.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung innen zwischen den beiden parallel
ici zueinander ausgerichteten Formteilen ausgespannte Zug-Schraubenfedern dergestalt
geneigt angeordnet sein, dass eine Federkraftkomponente in Richtung einer Annäherung
der beiden Formteile wirkt. Diese Anordnung
begünstigt im Ueberlastfall
das gleichmässige und gleichzeitige Nachgeben aller Fcdern.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung ist Figur 1 ein Schnitt durch eine erste Ausführungsform, Figur
2 eine Ansicht von unten zu Figur 1, Figur 3 ein Schnitt durch eine zweite Ausführungsform,
und Figur 4 eine Ansicht von unten zu Figur 3.
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Bei der Erläuterung der Beispiel wird auf die Darstellung des eigentlichen
Wägemechanismus verzichtet, da er zum Verständnis der vorliegenden Erfindung nichts
beiträgt. Wesentlich ist nur, dass cs sich um eine wegarme Waage handelt (also z.B.
nicht um eine Neigungswaage).
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Beispiel I (Figuren 1 und 2) Eine Waage mi.t einer Kapazität (Nennlast)
von 8 Kilogramm wini von einem stabilen Gehäuse 10 umschlossen. Durch vier Oeffnungen
dariii ragen vier Zapfen 12, welche eine dreiteilige Waagschale 14 abstützen und
mit dem Hebelwerk (nicht gezeichnet) im Innern des Gehtiuses 10 verbinden.
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l)--is oberste Element 16 der Waagschale dient zur Aufnahme des Wägegutes;
es ruht lose, formschlüssig gehalten, auf einem Verbundsystem von zwei Formteilen
18 und 20, die im folgenden Oberteil (18) und Unterteil (20) genannt werden.
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Das Oberteil 18 besteht aus einer ebenen Blechplatte, deren Enden
22 an den Schmalseiten rechtwinklig abgebogen sind. An den Breitseiten sind doppelte
Abbüge vorgesehen, deren nach innen gerichtete Endstreifen 24 parallel zur Deckfläciie
verlaufen. Von der Deckfläche sind zwei mit je einer Oese versehene Lappen 26 nach
innen (unten) geklappt.
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lieitere vier grössere Lappen 28 ragen parallel zu den Schmalseiten
nach unten.
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Das Unterteil 20 ist etwas schmaler und in der anderen Richtung etwa
einen Zentimeter kürzer als das Oberteil 18.
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Es ist an allen vier Seiten rechtwinklig nach oben abgebogen. Vier
Bohrungen 30 dienen zur Aufnahme der Zapfen 12. Zwei Lappeli 32, mit je einer Oese
versehen, sind nach oben geklappt. Weitere vier Lappen 34 ragen parallel zu den
Sclgalseiten nach oben, etwas versetzt zu den Lappen 28. Ferner sind im Unter- und
Oberteil noch je vier kleinere Lappen 36, ebenfalls parallel zu den Sehmalseiten,
vorgesehen.
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Zwischen den als Anschlägen wirkenden Lappen 28 und 34 (bzw. 36) ist
nalle den Enden der Waagschale je ein Blechstreifen 38 eingelegt, der als Distanzstück
wirkt. Die Ansc11laglappen im Unter- und Oberteil sind dabei so vcrsetzt einander
angeordnet, dass die beiden Blec11streifen, parallel zueinander, stets geneigt zur
Senkrechten bleiben. Je zwei aus dem Ober- und dem Unterteil herausgebogene, nach
innen weisende Lappen 39 quer zu den Blechstreifen 38 bilden mit Kerben in letzteren
eine Lagesicherung gegen Verschiebung.
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Zwei parallel angeordnetc, gleich bemessene Zug-Schraubenfedern 40,
zugänglich durch zwei Fenster 41 im Unterteil, sind zwischen den Lappen 26 und 32
ausgespannt.
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Sie halten die beiden Formteile 18, 20 im Bereich ihrer Vorspannung
in der aus Figur 1 erkennbaren Grenzlage, in welcher das Unterteil 20 auf die Streifen
24 des Oberteils gedrückt wird. Bei Stössen bzw. Ueberlast geben die Federn nach,
und das Oberteil 18 wird unter Parallelverschiebung zum Unterteil 20 nach rechts
ausgelenkt, bis die Streifen 24 auf dem Gehäuse 10 zur Anlage kommen. Die beiden
Distanzstreifen 38 wirken dabei als Schwenklager.
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Die Dimensionierung ist dabei so gewählt, dass der Ueberlast schutz
bei etwa 12 kg anspricht und die Waagschale nach weiteren einigen hundert Gramm
und etwa vier Milli-
metern Weg des Unterteils 20 mit den Endstreifen
24 am Gehäuse 10 anliegt (der mögliche Weg zwischen Ober- und Unterteil macht etwa
6 mm aus). Damit die Waagschale wieder in die Ausgangsstellung (Normalstellung)
zurückkehren kann, muss bis auf etwa 9 kg entlastet werden (die Auslösekraft zur
Ueberwindung det Federvorspannung ist grösser als die Kraft, die erforderlich ist,
um die zusammengeklappte Waagschale in dieser Stellung zu halten).
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Bei der Ansicht von unten gemäss Figur 2 wurden sowohl das Gehäuse
10 als auch das oberste Element 16 der Waagschale weggelassen.
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Beispiel II (Figuren 3 und 4) Die hier beschriebene Anordnung gehört
zu einer Waage mit 3 kg Nennlast. Figur 3 ist dabei ein Schnitt entlang der Linie
III - III in Figur 4; für Bauteile, die funktionell denjenigen des ersten Beispiels
entsprechen, wurden die gleichen Bezugszeichen verwendet, ergänzt jeweils durch
einen Apostroph ('). Bei Figur 4 wurden das Gehäuse und der oberste Teil der Waagschale
wiederum weggelassen.
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Durch eine Bohrung im Gehäuse 10' ragt das obere, konisch geformte
Ende eines Lastaufnehmers 12'. Auf dem Konus sitzt, symmetrisch zu ihm, eine dreiteilige
Waagschale 14': Ein oberstes, zur Aufnahme des Wägegutes dienendes Element 16' ruht
formschlüssig auf dem Oberteil 18'. Das Unterteil 20' verfügt über einen drehfest
fixierten zentrischen Zapfen 42, der durch eine Bohrung im Oberteil 18' ragt und
oben einen flachen Kragen aufweist. Der Kragen ruht in einer Mulde des Oberteils,
mit etwa 3 mm Spiel zum Element 16', und dient als Anschlag für das Oberteil 18'.
Eine konische Bohrung im Unterteil des Zapfens 42 zentriert den Konus des Lastaufnehmers
12'.
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Zwischen Oberteil 18' und Unterteil 20' sind symmetrisch vier Zug-Schraubenfedern
40' ausgespannt, gehalten einer-
seits in aus dem Oberteil 18'
herausgebogenen Lappen 26', andererseits in auf dem Unterteil 20' aufgesetzten Elalteaugen
32'. Vier Keile 38' sind durch Stege 44 und einen Ring 46 zu einem einstückigen
Bauteil aus Polyamid geformt. Die Keile 38' sind beweglich gefangen zwischen Augen
28' bzw. 34', die am Oberteil 18' bzw. Unterteil 20' befestigt sind. Die Federn
40' sind paarweise parallel zueinander angeordnet und bilden jeweils einen Winkel
von etwa 30 Grad mit den Stegen 44; sie sind durch Ausnehmungen 41' im Unterteil
20' zugänglich.
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Die Anordnung funktioniert - vergleichbar derjenigen nach Beispiel
T - wie folgt: Bei etwa 5 kg Last geben die Federn 40' nach, und Ober- und Unterteil
der Waagschale verdrehen sich relativ zueinander, bis nach etwa 2 mm Vertikalweg
das Oberteil 18' auf dem Gehäuse 10' aufliegt.
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Wird die Last wieder reduziert, so schnappt die Waagschale (bei etwa
4 kg) wieder in ihre Normalstellung zurück. -Je nach den konstruktiven Randbedingungen
und den Belastungsverhältnissen kann bei rechteckigen Waagschalen auch eine einzige
Feder genügen; wegen der gleichmässigeren Wirkung wird jedoch der Einsatz von wenigstens
zwei Federn bevorzugt. Bei grösseren Waagschalen kann es zweckmässig sein, beispielsweise
vier oder sechs Federn paarweise anzordnen. Auch können zur Vereinfachung der Montage
jeweils zwei Federn geringerer Federhärte unmittelbar nebeneinander statt jeweils
einer stärkeren Feder verwendet werden.