DE2933415C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Präzisionswaage, deren Waagschale am oberen Ende eines mit einem wegarmen Meßwandler zusammenwirkenden Lastauf­ nehmers angeordnet ist und einen oberen und unteren Formteil umfaßt, mit einer Federanordnung, die bei einer vertikalen Belastung der Waagschale mit einer die Nennlast überschreitenden Überlast ein Auf­ liegen eines der Formteile der Waagschale auf dem Gehäuse ermöglicht.

Bei einer bekannten Präzisionswaage dieser Art (DE-GM 76 02 811) ist am oberen Ende des Lastaufnehmers ein Zapfen mit einem radial vor­ springenden Kragen befestigt, der sich mit großem Spiel durch die zentrale Bohrung eines tellerförmigen unteren Formteils erstreckt. Dieser Formteil weist einen Außenring auf, der einen nach oben vor­ stehenden Ringwulst bildet und mit seinem unteren Rand wenige Millimeter über dem als Anschlag wirkenden Gehäuse endigt. Eine sternförmige Blattfeder, deren zentrale Bohrung vom Zapfen durchdrungen wird und die sich gegen diesen abstützt, drückt den unteren Formteil nach oben und hält ihn in Anlage am Kragen. Auf dem unteren Formteil liegt ein die Waagschale bildender oberer Formteil auf, welcher mit einem nach unten vorstehenden Kragen den Ringwulst formschlüssig umfaßt. Bei einer Überlast verbiegt sich die Blattfeder und der Oberteil und Unterteil bewegen sich nach unten, bis letzterer zur Anlage am Gehäuse kommt. Nachteilig ist dabei, daß insbesondere bei groß­ flächig ausgebildeten Waagschalen und exzentrisch gelegenem Lastan­ griffspunkt die Waagschale verkippen kann und auch schon bei einer geringeren Last als der Überlast eine Anlage am Gehäuse erfolgen kann.

Eine andere bekannte Waage (CH-PS 6 04 143) weist eine mehrteilige runde Waagschale auf, deren unterer Teil über eine konzentrisch zum etwa punktförmig auf den Lastaufnehmer wirkenden Kraftangriff angeordnete elastische Parallelführung mit dem Lastaufnehmer ver­ bunden ist. Diese 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 Überlastschutz 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 recht hohen Aufwand bedingen; außerdem wäre das gewünschte Verhalten der Waagschale bei Überlast, nämlich paralleles Aus­ weichen auch bei exzentrischem Lastangriff, nicht gewährleistet.

Zur Dämpfung seitlicher Stöße ist es bekannt (AT-PS 2 26 986; Fig. 4 und 5), die Wiegebrücke an einem nach innen umgebogenen horizontalen Randstreifen ihres nach unten abgebogenen Randes über eine Mehrzahl vertikaler Bolzen an einem nach außen vorstehenden horizontalen Rand des Lastaufnehmers aufzuhängen. Die jeweils Bohrungen dieser beiden Ränder durchdringenden Bolzen weisen beidseitig Endglieder (Kopf, Sicherungsring, Schraubenkopf, Mutter) mit zueinander ge­ richteten Anlageflächen auf, von denen jeweils eine eben und horizontal ausgebildet ist und eine größere radiale Ausdehung auf­ weist. Die Bolzen bilden eine Art Parallelogrammführung, welche eine begrenzte Horizontalbewegung der Wiegebrücke bezüglich des Lastauf­ nehmers zuläßt, wobei durch Verkippung um den Rand der Anlage­ flächen und die Wiegebrücke nach unten zum Lastaufnehmer vorspannende Federn eine Rückführung in die Normallage nach Wegfall der aus­ lenkenden Horizontalkraft erfolgt. Da die Bolzen bezüglich einer vertikal nach unten gerichteten Kraft eine starre Verbindung zwischen Wiegebrücke und Lastaufnehmer herstellen, kann die bekannte Anordnung keinen Überlastschutz bewirken.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Überlastschutz zu schaffen, der sowohl für hochlastige Präzisionswaagen mit großer rechteckiger Waagschale als auch für runde Waagschalen niedriglastiger Waagen verwendbar ist, eine flache Bauweise erlaubt, praktisch unabhängig vom Angriffspunkt der Last wirkt und über einen nur kleinen Belastungsbereich zwischen der Normallage und der Lage am Anschlag unter Überlast verfügt.

Ausgehend von einer Präzisionswaage der eingangs genannten Art löst die Erfindung diese Aufgabe dadurch, daß zwischen den zwei Formteilen der Waagschale eine Mehrzahl von Distanzstücken beweglich gefangen ist, welche die Formteile relativ zueinander zwischen zwei vertikal unterschiedlichen Grenzlagen parallel verschieb- oder verdrehbar führen, wobei die Federanordnung an beiden Formteilen angreift und diese in der ersten Grenzlage zu halten bestrebt ist und daß in der zweiten Grenzlage das obere Formteil der Waagschale auf dem Gehäuse aufliegt.

Diese Lösung bewirkt, daß bei Überlast, d. h., wenn die Vorspannung der Anordnung überwunden wird, die Waagschale praktisch sofort in die Anschlagstellung geht. Das mit diesem Schnappeffekt regelmäßig verbundene Geräusch wirkt nebenbei als akustisches Alarmsignal: Bei Überlast kippt die Waagschale hörbar zusammen, bei nachfolgender genügen­ der Entlastung geht sie ruckartig wieder in die Normal­ stellung (Wägestellung).

Vorzugsweise verfügen die beiden aus Blech bestehenden Formteile über dem jeweils anderen Formteil angepaßte, als Anschläge dienende Zonen, die die Grenzlagen definie­ ren. Diese Ausbildung ermöglicht eine besonders rationelle Herstellung aus Stanz-/Biegeteilen oder (bei größeren Serien) Tiefziehteilen bei optimaler Festigkeit der Formteile.

Bei einer besonders für höherlastige Waagen geeigneten bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Formteile von im wesentlichen rechteckiger Gestalt und bestehen die Di­ stanzstücke aus Blechstreifen, die zwischen in den beiden Formteilen vorgesehenen Vorsprüngen gehalten werden. Es resultiert beim plötzlichen Nachgeben unter Überlast ei­ ne Parallelverschiebung der beiden Formteile relativ zu­ einander. Dabei ist es im Hinblick auf die gleichmäßige Wirkung des Überlastschutzes zweckmäßig, wenn eine ge­ rade Anzahl von paarweise angeordneten Zug-Schraubenfe­ dern vorgesehen ist.

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 Überlast eine relative Ver­ drehung der beiden Formteile. Zweckmäßigerweise sind da­ bei jeweils wenigstens zwei Kunststoff-Distanzstücke durch Verbindungsstege zu einem gemeinsamen Bauteil ver­ bunden. Diese Maßnahme erleichtert die Montage und er­ spart komplizierte Lagesicherungen im Betrieb. Vorzugs­ weise sind Zug-Schraubenfedern vorgesehen, deren Wirkungs­ richtung in einem spitzen Winkel zur Tangente am Kreis­ umfang im äußeren Angriffspunkt liegt.

In weiterer Ausbildung der Erfindung können zwischen den beiden parallel zueinander ausgerichteten Formteilen aus­ gespannte Zug-Schraubenfedern dergestalt geneigt angeord­ net sein, daß eine Federkraftkomponente in Richtung einer Annäherung der beiden Formteile wirkt. Diese Anordnung begünstigt im Überlastfall das gleichmäßige und gleich­ zeitige Nachgeben aller Federn.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung ist

Fig. 1 ein Schnitt durch eine erste Ausführungsform,

Fig. 2 eine Ansicht von unten zu Fig. 1,

Fig. 3 ein Schnitt durch eine zweite Ausführungsform, und

Fig. 4 eine Ansicht von unten zu Fig. 3.

Bei der Erläuterung der Beispiele wird auf die Darstel­ lung des eigentlichen Wägemechanismus verzichtet, da er zum Verständnis der vorliegenden Erfindung nichts bei­ trägt. Wesentlich ist nur, daß es sich um eine wegarme Waage handelt (also z. B. nicht um eine Neigungswaage).

Beispiel I (Fig. 1 und 2)

Eine Waage mit einer Kapazität (Nennlast) von 8 Kilogramm wird von einem stabilen Gehäuse 10 umschlossen. Durch vier Öffnungen darin ragen vier Zapfen 12, welche eine dreiteilige Waagschale 14 abstützen und mit dem Hebelwerk (nicht gezeichnet) im Innern des Gehäuses 10 verbinden. Das 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.

Das Oberteil 18 besteht aus einer ebenen Blechplatte, de­ ren Enden 22 an den Schmalseiten rechtwinklig abgebogen sind. An den Breitseiten sind doppelte Abbüge vorgesehen, deren nach innen gerichtete Endstreifen 24 parallel zur Deckfläche verlaufen. Von der Deckfläche sind zwei mit je einer Öse versehene Lappen 26 nach innen (unten) geklappt. Weitere vier größere Lappen 28 ragen parallel zu den Schmalseiten nach unten.

Das Unterteil 20 ist etwas schmaler und in der anderen Richtung etwa einen Zentimeter kürzer als das Oberteil 18. Es ist an allen vier Seiten rechtwinklig nach oben abge­ bogen. Vier Bohrungen dienen zur Aufnahme der Zapfen 12. Zwei Lappen 32, mit je einer Öse versehen, sind nach oben geklappt. Weitere vier Lappen 34 ragen parallel zu den Schmalseiten nach oben, etwas versetzt zu den Lap­ pen 28. Ferner sind im Unter- und Oberteil noch je vier kleinere Lappen 36, ebenfalls parallel zu den Schmalsei­ ten vorgesehen.

Zwischen den als Anschlägen wirkenden Lappen 28 und 34 (bzw. 36) ist nahe den Enden der Waagschale je ein Blech­ streifen 38 eingelegt, der als Distanzstück wirkt. Die Anschlaglappen im Unter- und Oberteil sind dabei so ver­ setzt zueinander angeordnet, daß die beiden Blechstrei­ fen parallel zueinander stets geneigt zur Senkrechten bleiben. Je zwei aus dem Ober- und dem Unterteil heraus­ gebogene, nach innen weisende Lappen 39 quer zu den Blechstreifen 38 bilden mit Kerben in letzteren eine La­ gesicherung gegen Verschiebung.

Zwei parallel angeordnete, gleich bemessene Zug- Schraubenfedern 40, zugänglich durch zwei Fenster 41 im Unterteil, sind zwischen den Lappen 26 und 32 ausgespannt. Sie halten die beiden Formteile 18, 20 im Bereich ihrer Vorspannung in der aus Fig. 1 erkennbaren Grenzlage, in welcher das Unterteil 20 auf die Streifen 24 des Ober­ teils gedrückt wird. Bei Stößen bzw. Überlast geben die Federn nach, und das Oberteil 18 wird unter Parallelver­ schiebung 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.

Die Dimensionierung ist dabei so gewählt, daß der Über­ lastschutz 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 wie­ der in die Ausgangsstellung (Normalstellung) zurückkehren kann, muß bis auf etwa 9 kg entlastet werden (die Aus­ lösekraft zur Überwindung der Federvorspannung ist grö­ ßer als die Kraft, die erforderlich ist, um die zusam­ mengeklappte Waagschale in dieser Stellung zu halten).

Bei der Ansicht von unten gemäß Fig. 2 wurden sowohl das Gehäuse 10 als auch das oberste Element 16 der Waag­ schale weggelassen.

Beispiel II (Fig. 3 und 4)

Die hier beschriebene Anordnung gehört zu einer Waage mit 3 kg Nennlast. Fig. 3 ist dabei ein Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 4; für Bauteile, die funktionell denjenigen des ersten Beispiels entsprechen, wurden die gleichen Bezugszeichen verwendet, ergänzt jeweils durch einen Apostroph (′). Bei Fig. 4 wurden das Gehäuse und der oberste Teil der Waagschale wiederum weggelassen.

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 zen­ trischen 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′.

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 Halte­ augen 32′. Vier Keile 38′ sind durch Stege 44 und einen Ring 46 zu einem einstückigen Bauteil aus Polyamid ge­ formt. 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 zu­ einander angeordnet und bilden jeweils einen Winkel von etwa 30 Grad mit den Stegen 44; sie sind durch Ausnehmun­ gen 41′ im Unterteil 20′ zugänglich.

Die Anordnung funktioniert - vergleichbar derjenigen nach Beispiel I - wie folgt: Bei etwa 5 kg Last geben die Fe­ dern 40′ nach, und Ober- und Unterteil der Waagschale ver­ drehen sich relativ zueinander, bis nach etwa 2 mm Verti­ kalweg das Oberteil 18′ auf dem Gehäuse 10′ aufliegt. 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 Bela­ stungsverhältnissen kann bei rechteckigen Waagschalen auch eine einzige Feder genügen; wegen der gleichmäßigeren Wirkung wird jedoch der Einsatz von wenigstens zwei Fe­ dern bevorzugt. Bei größeren Waagschalen kann es zweck­ mäßig sein, beispielsweise vier oder sechs Federn paar­ weise anzuordnen. Auch können zur Vereinfachung der Montage jeweils zwei Federn geringerer Federhärte unmittelbar ne­ beneinander statt jeweils einer stärkeren Feder verwendet werden.

Claims (8)

1. Präzisionswaage, deren Waagschale am oberen Ende eines mit einem wegarmen Meßwandler zusammenwirkenden Lastaufnehmers angeordnet ist und einen oberen und unteren Formteil umfaßt, mit einer Federanordnung, die bei einer vertikalen Belastung der Waagschale mit einer die Nennlast überschreitenden Überlast ein Aufliegen eines der Formteile der Waagschale auf dem Gehäuse ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den zwei Form­ teilen (18, 18′; 20, 20′) der Waagschale (14) eine Mehrzahl von Distanzstücken (38; 38′) beweglich gefangen ist, welche die Formteile relativ zueinander zwischen zwei vertikal unterschied­ lichen Grenzlagen parallel verschieb- oder verdrehbar führen, wobei die Federanordnung (40; 40′) an beiden Formteilen angreift und diese in der ersten Grenzlage zu halten bestrebt ist und daß in der zweiten Grenzlage das obere Formteil der Waagschale auf dem Gehäuse aufliegt.

2. Präzisionswaage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die beiden aus Blech bestehenden Formteile über dem jeweils anderen Formteil angepaßte, als An­ schläge dienende Zonen (22, 24) verfügen, die die Grenzlagen definieren.

3. Präzisionswaage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Formteile (18, 20) von im wesentlichen rechteckiger Gestalt sind und daß die Distanzstücke aus Blechstreifen (38) bestehen, die zwi­ schen in den beiden Formteilen vorgesehenen Vorsprüngen (28, 34) gehalten werden.

4. Präzisionswaage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß eine gerade Anzahl von paarweise angeordneten Zug-Schraubenfedern (40) vorgesehen ist.

5. Präzisionswaage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die beiden Formteile im wesentlichen einen kreisförmigen Umriß haben und daß die auf einem Kreis gleichmäßig verteilten Distanzstücke (38′) aus Kunst­ stoff bestehen und zwischen an den beiden Formteilen angeordneten Anschlägen (28′, 34′) gehalten werden.

6. Präzisionswaage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß jeweils wenigstens zwei Kunststoff-Distanz­ stücke (38′) durch Verbindungsstege (44) zu einem ge­ meinsamen Bauteil verbunden sind.

7. Präzisionswaage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Zug-Schraubenfedern (40′) vorgesehen sind, deren Wirkungsrichtung in einem spitzen Winkel zur Tangente am Kreisumfang im äußeren Angriffspunkt (26′) liegt.

8. Präzisionswaage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen den beiden parallel zueinander aus­ gerichteten Formteilen ausgespannte Zug-Schraubenfedern dergestalt geneigt angeordnet sind, daß eine Feder­ kraftkomponente in Richtung einer Annäherung der beiden Formteile wirkt.