DE29614601U1 - Calibration device for a balance - Google Patents
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Description
LEINWEBER &LINEN WEAVERS &
EUROPEAN PATENTATTORNEYSEUROPEAN PATENT ATTORNEYS
Dipl.-lng. H. Leinweber (i97st)
DipL-lng. Heinz Zimmermann Dipl.-lng. A. Gf. v. Wengersky
Dipl.-Phys. Dr. Jürgen Kraus
Dipl.-lng. Thomas BuschDipl.-lng. H. Leinweber (i97st) Dipl.-lng. Heinz Zimmermann Dipl.-lng. A. Gf. v. Wengersky Dipl.-Phys. Dr. Jürgen Kraus
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KALIBRIERVORRICHTUNG FÜR EINE WAAGECALIBRATION DEVICE FOR A SCALE
Die Erfindung betrifft eine Kalibriervorrichtung für eine eine Lastaufnahmeeinrichtung für zu wiegende Lasten, eine Lastmeßeinrichtung und ein der Kraftübertragung zwischen der Lastaufnahmeeinrichtung und der Lastmeßeinrichtung dienendes Hebelwerk, das mit einem eingangsseitigen Ankopplungsbereich an die Lastaufnahmeeinrichtung und mit einem ausgangsseitigen Ankopplungsbereich an die Lastmeßeinrichtung angekoppelt ist, aufweisende Waage, wobei das Hebelwerk ferner einen von dem eingangsseitigen und dem ausgangsseitigen Ankopplungsbereich getrennten Ankopplungsbereich zur lösbaren Ankopplung einer für den normalen Wägebetrieb abkoppelbaren Kalibrierkraft aufweist.The invention relates to a calibration device for a scale having a load-bearing device for loads to be weighed, a load-measuring device and a lever mechanism serving to transmit force between the load-bearing device and the load-measuring device, which is coupled to the load-bearing device with an input-side coupling area and to the load-measuring device with an output-side coupling area, wherein the lever mechanism further has a coupling area separate from the input-side and output-side coupling areas for the detachable coupling of a calibration force that can be decoupled for normal weighing operation.
Bei einer aus der DE 26 09 560 Al bekannten Kalibriervorrichtung der eingangs beschriebenen Art ist eine etwa V-förmige Aufnahme für ein Kalibriergewicht in einem der Kraftuntersetzung zwischen der Lastaufnahmeeinrichtung und der Lastmeßeinrichtung dienenden Hebel vorgesehen. Zum Kalibrieren ist ein im Inneren der Waage im normalen Wägebetrieb vom Hebel abgekoppeltes Kalibriergewicht in die Aufnahme einlegbar. Die Aufnahme ist dabei zur Sicherstellung einer möglichst genauen Kalibrierung der Waage über ihren gesamten Wägebereich mit einem vergleichsweise kleinen Kalibriergewicht so an dem Hebel angeordnet, daß die Gewichtskraft des Kalibriergewichtes mit ihrem vollen Betrag, d. h. ohne Untersetzung, auf die Lastmeßeinrichtung wirkt.In a calibration device of the type described at the beginning, known from DE 26 09 560 A1, an approximately V-shaped holder for a calibration weight is provided in a lever used for the force reduction between the load-bearing device and the load-measuring device. For calibration, a calibration weight that is uncoupled from the lever inside the scale during normal weighing operation can be inserted into the holder. To ensure that the scale is calibrated as accurately as possible over its entire weighing range, the holder is arranged on the lever with a comparatively small calibration weight in such a way that the weight of the calibration weight acts on the load-measuring device with its full amount, i.e. without reduction.
Zur Ausnutzung der aufgrund der Auflösung erreichbaren absoluten Genauigkeit einer Waage, die beispielsweise beim Einsatz einer 32-kg-Wägezelle 0,1 g betragen oder sogar noch höher sein kann, ist es bei Verwendung der bekannten Kalibriervorrichtung erforderlich, das Kalibriergewicht sowohl in Längsrichtung des Hebels als auch senkrecht dazu mit einer Positionsgenauigkeit in der Größenordnung von 10~3 mm auf der Längsachse des Hebels in die Aufnahme einzulegen. Zur Sicherstellung einer derartigen Positionsgenauigkeit wird eine äußerst komplexe Mechanik zur lösbaren Ankopplung des KaIibriergewichtes benötigt. Bei einer weniger genauen Ankopplung des Kalibriergewichts kann die durch die Auflösung bestimmte absolute Genauigkeit der Waage nicht realisiert werden.In order to utilize the absolute accuracy of a scale that can be achieved due to the resolution, which can be 0.1 g or even higher when using a 32 kg load cell, for example, it is necessary when using the known calibration device to insert the calibration weight into the holder both in the longitudinal direction of the lever and perpendicular to it with a positioning accuracy of the order of 10~ 3 mm on the longitudinal axis of the lever. To ensure such positioning accuracy, an extremely complex mechanism is required for the detachable coupling of the calibration weight. If the calibration weight is coupled less precisely, the absolute accuracy of the scale determined by the resolution cannot be achieved.
Angesichts dieses Problems liegt der Erfindung die Auf-0 gäbe zugrunde, eine Kalibriervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei hoher Kalibriergenauigkeit mechanisch einfach ist.In view of this problem, the invention is based on the task of creating a calibration device of the type mentioned at the beginning, which is mechanically simple while providing high calibration accuracy.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der zur Kalibrierung dienende Ankopplungsbereich mit einem zur Richtung der Kalibrierkraft parallel geführten und zu deren lösbaren Ankopplung dienenden Glied einer Parallelogramm-According to the invention, this object is achieved in that the coupling area used for calibration is provided with a parallel to the direction of the calibration force and serves for its detachable coupling
führung mit zwei zueinander parallelen Lenkern, die an ihren einen Enden durch das parallelgeführte Glied und an ihren anderen
Enden durch ein feststehendes Glied miteinander verbunden sind, gekoppelt ist.
5guide with two parallel links, which are connected at one end by the parallel link and at the other end by a fixed link.
5
Durch die der Ankopplung der Kalibrierkraft dienende Parallelogranunfuhrung wird die Momentenempfindlichkeit bei der Einleitung der Kalibrierkraft stark herabgesetzt. Es wird eine deutliche Verringerung der Abhängigkeit der vom zur lösbaren Ankopplung dienenden Ankopplungsbereich an die Lastmeßeinrichtung übertragenen Kraft von der Position des Angriffspunktes der Kalibrierkraft erreicht.The parallelogram guide used to couple the calibration force greatly reduces the moment sensitivity when the calibration force is introduced. This results in a significant reduction in the dependence of the force transferred from the coupling area used for the detachable coupling to the load measuring device on the position of the point of application of the calibration force.
Für den beispielhaften Fall einer 32-kg-Wägezelle mit einem zur Kraftuntersetzung dienenden Hebelwerk kann unter Verwendung der erfindungsgemäßen Kalibriervorrichtung mit einem zur Erzeugung der Kalibrierkraft dienenden Kalibriergewicht von 400 g zur Kalibrierung der Wägezelle über ihren vollen Wägebereich die absolute Meßgenauigkeit in der Größen-Ordnung einer angezeigten Auflösungsgenauigkeit von 0,1 g bereits mit einer Positionsgenauigkeit des Kalibriergewichtes in einer Horizontalebene in der Größenordnung von 10"1 mm erreicht werden. Eine derartig geringe Positionsgenauigkeit kann bereits mit einer vergleichsweise einfachen Anordnung zur lösbaren Ankopplung der Kalibrierkraft an das parallelgeführte Glied der Parallelogrammführung verwirklicht werden. Dadurch kann trotz des Einsatzes der auf den ersten Blick recht aufwendig erscheinenden, allein der Ankopplung einer Kalibrierkraft dienenden Parallelogrammführung insgesamt eine 0 Vereinfachung des zur Sicherstellung des Erhaltes oder der Beibehaltung der erreichbaren absoluten Genauigkeit einer Waage benötigten mechanischen Aufbaus einer Kalibriervorrichtung erreicht werden.For the exemplary case of a 32 kg load cell with a lever mechanism used to reduce the force, using the calibration device according to the invention with a calibration weight of 400 g used to generate the calibration force to calibrate the load cell over its full weighing range, the absolute measurement accuracy in the order of magnitude of an indicated resolution accuracy of 0.1 g can be achieved with a position accuracy of the calibration weight in a horizontal plane in the order of magnitude of 10" 1 mm. Such a low position accuracy can be achieved with a comparatively simple arrangement for detachably coupling the calibration force to the parallel-guided member of the parallelogram guide. As a result, despite the use of the parallelogram guide, which at first glance appears to be quite complex and serves only to couple a calibration force, an overall 0 simplification of the mechanical structure of a calibration device required to ensure that the achievable absolute accuracy of a scale is maintained or maintained can be achieved.
5 wie bereits vorstehend erläutert, kann die Kalibrierkraft bei der erfindungsgemäßen Kalibriervorrichtung besonders einfach mit einem an das parallelgeführte Glied ankop-5 As already explained above, the calibration force in the calibration device according to the invention can be particularly easily adjusted with a coupling to the parallel-guided member.
pelbaren Kalibriergewicht erzeugt werden. Zur Kalibrierung der Waage in unterschiedlichen Meßbereichen ist auch daran gedacht, die Kalibriervorrichtung mit mehreren unabhängig voneinander an das parallelgeführte Glied ankoppelbaren KaIibriergewichten zu versehen.pliable calibration weight. In order to calibrate the scale in different measuring ranges, it is also possible to equip the calibration device with several calibration weights that can be coupled independently of one another to the parallel element.
Ein besonders kompakter Aufbau der erfindungsgemäßen Kalibriervorrichtung kann erreicht werden, wenn an dem parallelgeführten Glied eine Trägereinrichtung mit sich im wesentliehen quer zur Parallelogrammebene der Parallelogrammführung erstreckenden Aufnahmebereichen für das Kalibriergewicht angeordnet ist. Mit dieser Anordnung kann das Kalibriergewicht neben den Lenkern, d. h. in einer parallel zur Parallelogrammebene verlaufenden Ebene, angekoppelt werden. Dadurch kann eine Erhöhung der im allgemeinen von der Längsausdehnung der Lenker und der Meßzelle vorgegebenen Länge der Kalibriervorrichtung durch die Ankopplung des Kalibriergewichtes minimiert werden.A particularly compact design of the calibration device according to the invention can be achieved if a carrier device with receiving areas for the calibration weight that extend essentially transversely to the parallelogram plane of the parallelogram guide is arranged on the parallel-guided member. With this arrangement, the calibration weight can be coupled next to the links, i.e. in a plane that runs parallel to the parallelogram plane. This allows an increase in the length of the calibration device, which is generally determined by the longitudinal extent of the links and the measuring cell, to be minimized by coupling the calibration weight.
0 Ungeachtet der durch die Parallelogrammführung stark0 Despite the strong parallelogram guidance
herabgesetzten Genauigkeitsanforderung ist eine gut definierte Positionierung des Kalibriergewichts zweckmäßig. Dazu
ist die Trägereinrichtung vorteilhafterweise mit einem Arretierelement für das Kalibriergewicht versehen.
25For reduced accuracy requirements, a well-defined positioning of the calibration weight is advisable. For this purpose, the carrier device is advantageously provided with a locking element for the calibration weight.
25
Das Arretierelement kann besonders einfach in Form einer Ausnehmung und/oder eines Vorsprungs gebildet werden, wenn in dem Kalibriergewicht ein damit in Eingriff bringbarer komplementärer Vorsprung und/oder eine damit in Eingriff bringbare 0 komplementäre Ausnehmung vorgesehen ist.The locking element can be formed particularly easily in the form of a recess and/or a projection if a complementary projection and/or a complementary recess that can be brought into engagement with it is provided in the calibration weight.
Besonders einfach kann eine wohldefinierte Positionierung des Kalibriergewichtes in Längsrichtung der Lenker erreicht werden, wenn die Trägereinrichtung zwei in Längs-5 richtung der Lenker voneinander beabstandete und sich im wesentlichen parallel zueinander erstreckende, vorzugsweise stangenförmige Trägerelemente aufweist. Eine derartige Trä-A well-defined positioning of the calibration weight in the longitudinal direction of the handlebars can be achieved particularly easily if the carrier device has two carrier elements, preferably rod-shaped, which are spaced apart from one another in the longitudinal direction of the handlebars and extend essentially parallel to one another. Such a carrier
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gerelementanordnung gewährleistet eine automatische KaIibriergewichtspositionierung in Längsrichtung der Lenker, wenn das Kalibriergewicht zumindest teilweise in den Raum zwischen den Trägerelementen einsetzbar ist und im angekoppelten Zustand an beiden Trägerteilen mit einem Flächenelement anliegt, das quer zu einer von den Trägerelementen festgelegten Ebene verläuft. Dazu kann das Kalibriergewicht beispielsweise in Form eines Kreiszylinders mit einem den Abstand der beiden Trägerteile übersteigenden Durchmesser gebildet werden.The arrangement of the support elements ensures automatic calibration weight positioning in the longitudinal direction of the handlebars if the calibration weight can be inserted at least partially into the space between the support elements and, when coupled, rests against both support parts with a surface element that runs transversely to a plane defined by the support elements. For this purpose, the calibration weight can, for example, be formed in the form of a circular cylinder with a diameter that exceeds the distance between the two support parts.
Im Fall stangenförmiger Trägerteile kann das Arretierelement besonders einfach in Form mindestens eines koaxial zur Längsachse mindestens eines der Trägerelemente verlaufenden Steges, der vorzugsweise axialschnittlich die Form eines Dreiecks mit einem an der Stange anliegenden Schenkel aufweist, ausgebildet werden, wenn das Kalibriergewicht eine der axialschnittliehen Form des Ringes entsprechende Ausnehmung aufweist.In the case of rod-shaped support parts, the locking element can be designed particularly simply in the form of at least one web running coaxially to the longitudinal axis of at least one of the support elements, which preferably has the shape of a triangle in axial section with one leg resting on the rod, if the calibration weight has a recess corresponding to the axial section shape of the ring.
Bei Verwendung des vorstehend bereits beschriebenen kreiszylindrischen Kalibriergewichtes ist die Ausnehmung vorzugsweise in Form einer in der Zylindermantelfläche vorgesehenen, vorzugsweise die Form eines Dreiecks mit einer zur Zylinderachse weisenden Spitze aufweisenden umlaufenden Nut gebildet. Alternativ ist auch daran gedacht, das Arretierelement in Form einer Nut zu bilden und das Kalibriergewicht mit einem dazu komplementären umlaufenden Steg zu versehen.When using the circular cylindrical calibration weight described above, the recess is preferably formed in the form of a circumferential groove provided in the cylinder surface, preferably in the form of a triangle with a tip pointing towards the cylinder axis. Alternatively, it is also possible to form the locking element in the form of a groove and to provide the calibration weight with a complementary circumferential web.
Zum Ankoppeln des Kalibriergewichtes kann ein in einer 0 ersten Position zum Halten des Kalibriergewichtes in einer vom parallelgeführten Glied gelösten Stellung dienender und zum Ankoppeln des Kalibriergewichtes an das parallelgeführte Glied in eine zweite Position verstellbarer Halter eingesetzt werden. Der Halter weist dabei zweckmäßigerweise einen Auflagebereich auf, auf dem das Kalibriergewicht entgegen der Schwererichtung abstützbar ist. Vorteilhafterweise weist der Auflagebereich des Halters dabei einen das KalibriergewichtTo couple the calibration weight, a holder can be used which serves in a first position to hold the calibration weight in a position detached from the parallel-guided member and which can be adjusted to a second position to couple the calibration weight to the parallel-guided member. The holder expediently has a support area on which the calibration weight can be supported against the direction of gravity. Advantageously, the support area of the holder has a
in der ersten Position quer zur Schwererichtung abstützenden Flächenbereich, beispielsweise in Form einer zu einem Vorsprung des Kalibriergewichtes komplementären Nut, auf.in the first position, a supporting surface area transverse to the direction of gravity, for example in the form of a groove complementary to a projection of the calibration weight.
Zum Lösen des Kalibriergewichtes vom parallelgeführten Glied ist der Halter vorzugsweise ober- und/oder unterhalb der Trägerelemente und dazwischen an das Kalibriergewicht anlegbar .To release the calibration weight from the parallel-guided link, the holder can preferably be placed above and/or below the support elements and in between the calibration weight.
Zweckmäßigerweise ist der Halter zur Verstellung zwischen seiner ersten und seiner zweiten Position um eine sich vorzugsweise senkrecht zur Parallelogrammebene erstreckende Achse schwenkbar oder in Schwererichtung verschiebbar.The holder can expediently be pivoted about an axis extending preferably perpendicular to the parallelogram plane or displaced in the direction of gravity for adjustment between its first and second positions.
Eine besonders zuverlässige Sicherung des Kalibriergewichtes in der ersten Position kann erreicht werden, wenn der Halter im wesentlichen U-förmig ausgebildet ist und das Kalibriergewicht in der ersten Position zwischen den U-Schenkeln gehalten wird.A particularly reliable securing of the calibration weight in the first position can be achieved if the holder is essentially U-shaped and the calibration weight is held in the first position between the U-legs.
Ein besonders kompakter Aufbau ist erreichbar, wenn der Halter im wesentlichen L-förmig ausgebildet ist, wobei einer der L-Schenkel in der ersten Position an der Unterseite des Kalibriergewichtes anliegt.A particularly compact design can be achieved if the holder is essentially L-shaped, with one of the L-legs resting on the underside of the calibration weight in the first position.
Eine weitere Verringerung des Platzbedarfs einer derartigen Kalibriervorrichtung wird erreicht, wenn der an der Unterseite des Kalibriergewichtes anliegende L-Schenkel sich in der zweiten Position im wesentlichen zwischen den Trägerele-0 menten erstreckt.A further reduction in the space requirement of such a calibration device is achieved if the L-leg resting on the underside of the calibration weight extends essentially between the support elements in the second position.
Im Hinblick auf eine besonders kompakte Anordnung der erfindungsgemäßen Kalibriervorrichtung ist es ferner besonders bevorzugt, wenn sich ein Bereich des parallelgeführten Gliedes zwischen den Lenkern erstreckt.With regard to a particularly compact arrangement of the calibration device according to the invention, it is also particularly preferred if a region of the parallel-guided member extends between the links.
Zur Gewährleistung einer ausreichenden Biegesteifigkeit der einzelnen Elemente der Parallelogrammführung bei gleichzeitig möglichst kompakter Ausführung der Kalibriervorrichtung ist es besonders zweckmäßig, wenn der sich zwischen den Lenkern erstreckende Bereich des parallelgeführten Gliedes zumindest abschnittweise durch einen materialfreien Raum in Form einer dünnen Schnittlinie von den Lenkern getrennt ist. Dadurch kann im Hinblick auf eine Optimierung der Biegesteifigkeit die Materialstärke des parallelgeführten Gliedes und/oder der Lenker unter Vermeidung einer unerwünschten Berührung zwischen dem parallelgeführten Glied und den Lenkern maximiert werden.In order to ensure sufficient flexural rigidity of the individual elements of the parallelogram guide while at the same time making the calibration device as compact as possible, it is particularly useful if the area of the parallel-guided link extending between the links is separated from the links at least in sections by a material-free space in the form of a thin cutting line. In this way, the material thickness of the parallel-guided link and/or the links can be maximized with a view to optimizing the flexural rigidity while avoiding undesirable contact between the parallel-guided link and the links.
Zur Maximierung der Biegesteifigkeit des sich zwischen den Lenkern erstreckenden Bereichs des parallelgeführten Gliedes ist es ferner besonders zweckmäßig, wenn jeder der Lenker in bekannter Weise zwei in seiner Längsrichtung voneinander beabstandete Biegestellen aufweist, die den Biegestellen des jeweils anderen Lenkers gegenüberstehen, von denen mindestens eine auf ihrer der gegenüberstehenden Biegestelle zugewandten Seite von einem andererseits das parallelgeführte Glied begrenzenden materialfreien Raum in Form eines sich konvex zu dieser Biegestelle wölbenden Abschnittes einer dünnen Schnittlinie begrenzt ist. Auf diese Weise kann der zwischen der von dem materialfreien Raum in Form einer dünnen Schnittlinie begrenzten Biegestelle und der dieser gegenüberstehenden Biegestelle angeordnete Bereich des parallelgeführten Gliedes mit einer besonders großen Materialstärke ausgebildet werden. Die dadurch erreichte hohe Biegesteifigkeit 0 dieses Bereiches kann in vorteilhafter Weise zur störungsfreien Einleitung der Gewichtskraft eines auf einer an diesem Bereich angeordneten Trägereinrichtung aufliegenden Kalibriergewichtes genutzt werden.In order to maximize the bending stiffness of the area of the parallel-guided link extending between the links, it is also particularly expedient if each of the links has, in a known manner, two bending points spaced apart from one another in its longitudinal direction, which are opposite the bending points of the other link, at least one of which is delimited on its side facing the opposite bending point by a material-free space in the form of a section of a thin cutting line that curves convexly towards this bending point, which on the other hand delimits the parallel-guided link. In this way, the area of the parallel-guided link arranged between the bending point delimited by the material-free space in the form of a thin cutting line and the bending point opposite it can be formed with a particularly thick material. The high bending stiffness 0 of this area achieved in this way can be used in an advantageous manner for the trouble-free introduction of the weight force of a calibration weight resting on a support device arranged in this area.
Zur Gewährleistung einer besonders zuverlässigen KaIibrierkrafteinleitung ist es besonders vorteilhaft, wenn der zur Ankopplung der Kalibrierkraft dienende Bereich einerseitsTo ensure a particularly reliable introduction of the calibration force it is particularly advantageous if the area used to couple the calibration force is, on the one hand,
über eine Biegestelle an das Hebelwerk und andererseits über eine weitere Biegestelle an das parallelgeführte Glied angelenkt ist.is connected to the lever mechanism via a bending point and to the parallel-guided link via another bending point.
Für eine Erhöhung der Biegesteifigkeit des dem zur Ankopplung der Kalibrierkraft dienenden Bereich benachbarten Bereiches des Hebelwerkes und/oder des dem zur Ankopplung der Kalibrierkraft dienenden Bereich benachbarten Bereiches des parallelgeführten Gliedes ist es besonders vorteilhaft, wenn mindestens eine der zum Anlenken des zur Ankopplung der Kalibrierkraft dienenden Bereiches vorgesehenen Biegestellen zumindest einerseits von einem materialfreien Bereich in Form einer dünnen Schnittlinie begrenzt ist.In order to increase the bending stiffness of the region of the lever mechanism adjacent to the region serving to couple the calibration force and/or of the region of the parallel-guided member adjacent to the region serving to couple the calibration force, it is particularly advantageous if at least one of the bending points provided for linking the region serving to couple the calibration force is delimited on at least one side by a material-free region in the form of a thin cutting line.
Im Hinblick auf die Verwendung möglichst gut handhabbarer Kalibriergewichte bei Waagen mit einer großen Kraftuntersetzung oder -übersetzung ist es besonders zweckmäßig, wenn das Übersetzungsverhältnis der Kraftübertragung zwischen dem eingangsseitigen Ankopplungsbereich und dem ausgangsseitigen Ankopplungsbereich sich von dem Übersetzungsverhältnis der Kraftübertragung zwischen dem zum Ankoppeln der Kalibrierkraft dienenden Bereich und dem ausgangsseitigen Ankopplungsbereich unterscheidet. Mit dieser Anordnung kann beispielsweise der gesamte Wägebereich einer 32-kg-Wägezelle mit einer Untersetzung von 1:100 unter Verwendung eines Kalibriergewichtes von nur 320 g erreicht werden, wenn das Kalibriergewicht mit seiner vollen Gewichtskraft auf die Lastraeßeinrichtung wirkt.With regard to the use of calibration weights that are as easy to handle as possible in scales with a large force reduction or transmission, it is particularly useful if the transmission ratio of the force transmission between the input-side coupling area and the output-side coupling area differs from the transmission ratio of the force transmission between the area used to couple the calibration force and the output-side coupling area. With this arrangement, for example, the entire weighing range of a 32 kg load cell can be achieved with a reduction of 1:100 using a calibration weight of only 320 g if the calibration weight acts on the load measuring device with its full weight force.
0 Bei einem Hebelwerk mit mindestens zwei Hebeln ist es im Hinblick auf die Verwendung möglichst einfach handhabbarer Kalibriergewichte besonders vorteilhaft, wenn der zur Kalibrierung dienende Ankopplungsbereich mit einem dem den eingangsseitigen Ankopplungsbereich aufweisenden Hebel nachge-■ schalteten Hebel verbunden ist.0 In a lever mechanism with at least two levers, it is particularly advantageous, with regard to the use of calibration weights that are as easy to handle as possible, if the coupling area used for calibration is connected to a lever that is connected downstream of the lever with the input-side coupling area.
Im Hinblick auf eine möglichst positionsunabhängige Lastmessung ist es besonders zweckmäßig, wenn auch die Lastaufnahmeeinrichtung eine Lastparallelogrammführung mit zwei zueinander parallelen Lastlenkern, die an ihren einen Enden durch ein parallelgeführtes Lasteinleitungsglied und an ihren anderen Enden durch einen feststehenden Ständer miteinander verbunden sind, aufweist.In order to ensure that the load measurement is as position-independent as possible, it is particularly useful if the load-bearing device also has a load parallelogram guide with two load guides that are parallel to one another and are connected at one end by a parallel load introduction element and at the other end by a fixed stand.
Mit einer derartig angeordneten Lastaufnahmeeinrichtung kann ein besonders kompakter Waagenaufbau erreicht werden, wenn ein Teil des Ständers sich zwischen den Lastlenkern erstreckt und als Abstützung für das ebenfalls im wesentlichen zwischen den Lastlenkern angeordnete Hebelwerk dient,With a load-bearing device arranged in this way, a particularly compact scale structure can be achieved if a part of the stand extends between the load guides and serves as a support for the lever mechanism, which is also arranged essentially between the load guides.
Eine weitere Verringerung des Raumbedarfs einer derartigen Vorrichtung wird erreicht, wenn der Ständer gleichzeitig das feststehende Glied der Parallelogrammführung der Kalibriervorrichtung bildet, wobei es besonders vorteilhaft ist, wenn die Parallelogrammführung der Kalibriervorrichtung im wesentlichen zwischen den Lastlenkern angeordnet ist.A further reduction in the space requirement of such a device is achieved if the stand simultaneously forms the fixed member of the parallelogram guide of the calibration device, whereby it is particularly advantageous if the parallelogram guide of the calibration device is arranged essentially between the load guides.
Eine Erhöhung der Biegesteifigkeit der Lenker der Parallelogrammführung und/oder einzelner Elemente des Hebelwerkes kann erreicht werden, wenn mindestens ein Lenker der Parallelogrammführung der Kalibriervorrichtung durch einen zumindest abschnittweise die Form einer dünnen Schnittlinie aufweisenden materialfreien Raum vom Ständer und/oder Hebelwerk getrennt ist.An increase in the bending stiffness of the parallelogram guide rods and/or individual elements of the lever mechanism can be achieved if at least one parallelogram guide rod of the calibration device is separated from the stand and/or lever mechanism by a material-free space that has the shape of a thin cutting line at least in sections.
In ähnlicher Weise kann eine Erhöhung der Biegesteifigkeit der einzelnen Elemente des Hebelwerkes und der Lastaufnahmeeinrichtung erreicht werden, wenn das Hebelwerk durch einen zumindest abschnittweise die Form einer dünnen Schnittlinie aufweisenden materialfreien Bereich von der Lastaufnahmeeinrichtung getrennt ist.In a similar way, an increase in the bending stiffness of the individual elements of the lever mechanism and the load-bearing device can be achieved if the lever mechanism is separated from the load-bearing device by a material-free area that has the shape of a thin cutting line, at least in sections.
Die erfindungsgemäße Kalibriervorrichtung läßt sich beispielsweise durch das Verfahren der Funkenerosion mittels eines Erosionsdrahtes besonders einfach herstellen, wenn die Lastaufnahmeeinrichtung, das Hebelwerk und die Parallelogrammführung einstückig ausgebildet sind. Daneben ist auch an eine Herstellung unter Verwendung eines Wasser- und/oder Laserstrahls gedacht.The calibration device according to the invention can be manufactured particularly easily, for example, by the method of spark erosion using an erosion wire if the load-bearing device, the lever mechanism and the parallelogram guide are made in one piece. In addition, production using a water and/or laser beam is also conceivable.
Hinsichtlich der vorstehend mehrfach erwähnten Ausbildung materialfreier Räume in Form dünner Schnittlinien und der damit verbundenen Vorteile wird ausdrücklich auf die DE 41 19 734 Al verwiesen.With regard to the above-mentioned formation of material-free spaces in the form of thin cutting lines and the associated advantages, explicit reference is made to DE 41 19 734 A1.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung, auf die hinsichtlich aller erfindungswesentlichen und in der Beschreibung nicht weiter herausgestellten Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird, erläutert. In der Zeichnung zeigt:Embodiments of the invention are explained below with reference to the drawing, to which reference is expressly made with regard to all details essential to the invention and not further highlighted in the description. The drawing shows:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer mit einer erfindungsgemäßen Kalibriervorrichtung versehenen Wägezelle,Fig. 1 is a side view of a load cell provided with a calibration device according to the invention,
Fig. 2 eine erste Ausfuhrungsform eines zum lösbaren Ankoppeln eines Kalibriergewichtes an die Wägezelle nach Fig. 1 dienenden Halters, undFig. 2 shows a first embodiment of a holder for releasably coupling a calibration weight to the load cell according to Fig. 1, and
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines zum lösbaren
Ankoppeln eines Kalibriergewichtes an die Wägezelle nach Fig. 1 dienenden Halters.
30Fig. 3 shows a second embodiment of a holder for releasably coupling a calibration weight to the load cell according to Fig. 1.
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Die in Fig. 1 dargestellte Wägezelle weist einen Lastaufnehmer 12, 14, 16, 18, ein drei Hebel, nämlich einen ersten Hebel 36, einen zweiten Hebel 38 und einen dritten Hebel 40 umfassendes Hebelwerk und eine erfindungsgemäße 5 Kalibriervorrichtung 68 auf. Diese Elemente sind einstückig aus einem im wesentlichen quaderförmigen Materialblock 10 gebildet. Zu diesem Zweck sind in dem Materialblock material-The load cell shown in Fig. 1 has a load receiver 12, 14, 16, 18, a lever mechanism comprising three levers, namely a first lever 36, a second lever 38 and a third lever 40 and a calibration device 68 according to the invention. These elements are formed in one piece from a substantially cuboid-shaped material block 10. For this purpose, material-
freie Räume in Form dünner Schnittlinien durch das Verfahren der Funkenerosion mittels eines Erosionsdrahtes gebildet. Zur Einfädelung des Erosionsdrahtes ist ein Loch 11 im Materialblock 10 gebildet. In dieses Loch 11 kann zur Blockierung der später zu erläuternden Parallelogrammführung der erfindungsgemäßen Kalibriervorrichtung während der Montage auch ein Stab (nicht dargestellt) eingeführt werden. Als geeignete Werkstoffe für den einstückigen Materialblock 10 kommen beispielsweise Aluminiumlegierungen in Betracht. Daneben sind jedoch zahlreiche andere Werkstoffe denkbar,, beispielsweise auch Stahllegierungen oder Verbundwerkstoffe.free spaces in the form of thin cutting lines are formed by the process of spark erosion using an erosion wire. A hole 11 is formed in the material block 10 for threading the erosion wire. A rod (not shown) can also be inserted into this hole 11 to block the parallelogram guide of the calibration device according to the invention during assembly, which will be explained later. Suitable materials for the one-piece material block 10 include aluminum alloys, for example. However, numerous other materials are also conceivable, for example steel alloys or composite materials.
Die Lastaufnahmeeinrichtung der in Fig. 1 dargestellten Wägezelle umfaßt eine aus einem feststehenden Ständer 12, einem oberen Lastlenker 14, einem unteren Lastlenker 16 und einem parallelgeführten Lasteinleitungsglied 18 bestehende Lastparallelogrammführung. Der obere Lastlenker 14 ist durch einen materialfreien Bereich 20 in Form einer dünnen Schnittlinie von einem sich zwischen dem oberen Lastlenker 14 und dem unteren Lastlenker 16 erstreckenden Bereich des Ständers 12 getrennt. Ähnlich ist der untere Lastlenker 16 durch einen materialfreien Bereich in Form einer dünnen Schnittlinie 26 von dem ersten Hebel 3 6 des später zu erläuternden Hebelwerkes getrennt. Das Lasteinleitungsglied 18 wird an seiner dem Ständer 12 abgewandten Seite durch eine Seitenfläche des Materialblocks 10 begrenzt, während es an seiner dem Ständer 12 zugewandten Seite durch materialfreie Bereiche 22 und 24 in Form dünner Schnittlinien vom Ständer 12 bzw. von einer ersten Koppel 46 abgegrenzt ist.The load-bearing device of the load cell shown in Fig. 1 comprises a load parallelogram guide consisting of a fixed stand 12, an upper load guide 14, a lower load guide 16 and a parallel-guided load introduction element 18. The upper load guide 14 is separated by a material-free area 20 in the form of a thin cutting line from an area of the stand 12 extending between the upper load guide 14 and the lower load guide 16. Similarly, the lower load guide 16 is separated by a material-free area in the form of a thin cutting line 26 from the first lever 3 6 of the lever mechanism to be explained later. The load introduction member 18 is delimited on its side facing away from the stand 12 by a side surface of the material block 10, while on its side facing the stand 12 it is delimited by material-free areas 22 and 24 in the form of thin cutting lines from the stand 12 or from a first coupling 46.
Die Lastlenker 14 und 16 sind an ihren einen Enden durch den Ständer 12 und an ihren anderen Enden durch das Lasteinleitungsglied 18 miteinander verbunden. Dazu ist der obere Last lenker 14 einerseits über eine Biegestelle 28 an dem Ständer 12 und andererseits über eine Biegestelle 30 an dem Lasteinleitungsglied 18 angelenkt. In ähnlicher Weise ist der untere Lastlenker 16 einerseits über eine Biegestelle 34 anThe load guides 14 and 16 are connected to one another at one end by the stand 12 and at the other end by the load introduction element 18. For this purpose, the upper load guide 14 is connected to the stand 12 via a bending point 28 and to the load introduction element 18 via a bending point 30. In a similar way, the lower load guide 16 is connected to the stand 12 via a bending point 34.
dem Ständer 12 und andererseits über eine Biegestelle 32 an dem Lasteinleitungsglied 18 angelenkt. Die Biegestellen 28 bis 34 werden an ihren dem Inneren des Materialblocks 10 zugewandten Seiten von Abschnitten in Form nach außen weisender konvexer Wölbungen der materialfreien Räume 20 bzw. 26 begrenzt. An den Außenflächen des Materialblocks 10 werden die Biegestellen 28 bis 34 von den konvex gewölbten Abschnitten der materialfreien Bereiche 20 und 26 gegenüberstehenden konvexen Einwölbungen des Materialblocks 10 begrenzt.the stand 12 and on the other hand via a bending point 32 to the load introduction member 18. The bending points 28 to 34 are delimited on their sides facing the interior of the material block 10 by sections in the form of outward-facing convex curvatures of the material-free spaces 20 and 26. On the outer surfaces of the material block 10, the bending points 28 to 34 are delimited by the convex curved sections of the material-free areas 20 and 26 opposite convex curvatures of the material block 10.
Das den ersten Hebel 36, den zweiten Hebel 38 und den dritten Hebel 40 aufweisende Hebelwerk zum Untersetzen einer in Richtung des Pfeils 25 auf das Lasteinleitungsglied wirkenden Kraft ist zwischen dem oberen Lastlenker 14 und dem unteren Lastlenker 16 angeordnet. Der an einer Biegestelle 42 hängend am Ständer 12 abgestützte erste Hebel 3 6 ist einerseits der Biegestelle 42 über eine Biegestelle 44, die erste Koppel 46 und eine Biegestelle 48 mit dem Lasteinleitungsglied 18 und andererseits der Biegestelle 42 über eine Biegestelle 50, eine zweite Koppel 52 und eine Biegestelle 54 mit dem zweiten Hebel 38 verbunden. Der Abstand zwischen der zur hängenden Abstützung des ersten Hebels dienenden Biegestelle 42 und der zum Anlenken des ersten Hebels 3 6 an die erste Koppel 46 dienenden Biegestelle 44 ist bei der in Fig. 1 dargestellten Wägezelle geringer als der Abstand zwischen der Biegestelle 42 und der zum Anlenken des ersten Hebels 3 6 an die zweite Koppel 52 dienenden Biegestelle 50, so daß mit dem ersten Hebel 3 6 eine Untersetzung der auf das Lasteinleitungsglied 18 wirkenden Kraft erfolgt.The lever mechanism comprising the first lever 36, the second lever 38 and the third lever 40 for reducing a force acting on the load introduction member in the direction of arrow 25 is arranged between the upper load link 14 and the lower load link 16. The first lever 36, which is supported on the stand 12 at a bending point 42, is connected on the one hand to the bending point 42 via a bending point 44, the first coupler 46 and a bending point 48 to the load introduction member 18 and on the other hand to the bending point 42 via a bending point 50, a second coupler 52 and a bending point 54 to the second lever 38. The distance between the bending point 42 serving to support the first lever in a suspended manner and the bending point 44 serving to link the first lever 36 to the first coupling 46 is, in the load cell shown in Fig. 1, smaller than the distance between the bending point 42 and the bending point 50 serving to link the first lever 36 to the second coupling 52, so that the force acting on the load introduction element 18 is reduced by the first lever 36.
Die erste Koppel 46 ist im Verlauf ihrer Längserstreckung zwischen den Biegestellen 48 und 44 mit von den Hauptebenen des Materialblocks 10 ausgehenden Ausnehmungen 47 versehen. Dadurch wird die Materialstärke der ersten Koppel 5 46 senkrecht zu diesen Hauptebenen verringert. Infolge der hierdurch erzielten Biegsamkeit der ersten Koppel 46 in der zur Parallelogrammebene der Lastparallelogrammführung senk-The first coupling 46 is provided with recesses 47 extending from the main planes of the material block 10 along its longitudinal extension between the bending points 48 and 44. This reduces the material thickness of the first coupling 46 perpendicular to these main planes. As a result of the flexibility of the first coupling 46 achieved in this way in the direction perpendicular to the parallelogram plane of the load parallelogram guide,
rechten Richtung werden mithin von der ersten Koppel 4 6 mögliche
geringfügige Verkantungen des Lasteinleitungsgliedes 18 infolge außermittiger Einleitung der zu messenden Kraft aufgenommen
und nicht auf den ersten Hebel 3 6 übertragen.
5In the right direction, possible slight tilting of the load introduction element 18 due to off-center introduction of the force to be measured is absorbed by the first coupler 4 6 and is not transferred to the first lever 3 6.
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Die mittels des ersten Hebels 3 6 vom Lasteinleitungsglied 18 auf den an einer Biegestelle 56 am Ständer 12 hängend abgestützten zweiten Hebel 38 übertragene Kraft wird von dem zweiten Hebel 38 über eine Biegestelle 58, eine dritte Koppel 60 und eine Biegestelle 62 an den an einer Biegestelle 64 am Ständer 12 hängend abgestützten dritten Hebel 40 übertragen. Der Abstand zwischen der zur hängenden Abstützung des zweiten Hebels 38 am Ständer 12 dienenden Biegestelle 56 und der zum Anlenken des zweiten Hebels 38 an den ersten Hebel 3 6 dienenden Biegestelle 54 einerseits der Biegestelle 56 ist geringer als der Abstand zwischen der Biegestelle 56 und der zum Anlenken des zweiten Hebels 38 an den dritten Hebel 4 0 dienenden Biegestelle 58 andererseits der Biegestelle 56. Daher wird mit dem zweiten Hebel 38 eine weitere Untersetzung der auf das Lasteinleitungsglied 18 wirkenden und über den ersten Hebel 36 auf den zweiten Hebel 3 8 übertragenen Kraft erreicht.The force transmitted by means of the first lever 36 from the load introduction member 18 to the second lever 38, which is supported by hanging at a bending point 56 on the stand 12, is transmitted from the second lever 38 via a bending point 58, a third coupling 60 and a bending point 62 to the third lever 40, which is supported by hanging at a bending point 64 on the stand 12. The distance between the bending point 56 serving to support the second lever 38 in a suspended manner on the stand 12 and the bending point 54 serving to link the second lever 38 to the first lever 36 on the one hand of the bending point 56 is smaller than the distance between the bending point 56 and the bending point 58 serving to link the second lever 38 to the third lever 40 on the other hand of the bending point 56. Therefore, with the second lever 38, a further reduction of the force acting on the load introduction element 18 and transmitted via the first lever 36 to the second lever 38 is achieved.
Auf seiner der zum Anlenken des dritten Hebels 40 an den zweiten Hebel 38 dienenden Biegestelle 62 jenseits der zur hängenden Abstützung des dritten Hebels 4 0 am Ständer 12 dienenden Biegestelle 64 entgegengesetzten Seite ist der dritte Hebel 4 0 mit Ausnehmungen 66 versehen. Diese Ausnehmungen dienen als Befestigungslöcher für einen über den Materialblock 10 hinausragenden Ausleger (nicht dargestellt), der beispielsweise eine mit einem Permanentmagneten zusammenwirkende Spule einer als Lastmeßeinrichtung dienenden magnetischen Kraftkompensationseinrichtung tragen kann. Alternativ ist auch die Verwendung einer Lastmeßeinrichtung in Form 5 einer zu Schwingungen anregbaren Saite oder einer Dehnungsmeßstreifenzelle möglich. Wiederum ist der Abstand zwischen der zur hängenden Abstützung des dritten Hebels 40 am StänderOn its side opposite the bending point 62 used to link the third lever 40 to the second lever 38, beyond the bending point 64 used to support the third lever 40 in a suspended manner on the stand 12, the third lever 40 is provided with recesses 66. These recesses serve as fastening holes for a boom (not shown) that projects beyond the material block 10 and can, for example, carry a coil of a magnetic force compensation device that interacts with a permanent magnet and serves as a load measuring device. Alternatively, it is also possible to use a load measuring device in the form of a string that can be excited to vibrate or a strain gauge cell. Again, the distance between the bending point 64 used to support the third lever 40 in a suspended manner on the stand
12 dienenden Biegestelle 64 und der zum Anlenken des dritten Hebels 40 an die dritte Koppel 60 bzw. den zweiten Hebel 38 dienenden Biegestelle 62 einerseits der Biegestelle 64 geringer als der Abstand zwischen den Ausnehmungen 66 bzw. der an dem in den Ausnehmungen 66 festgelegten Ausleger angeordneten Spule andererseits der Biegestelle 64. Daher wird auch mit dem dritten Hebel 40 eine weitere Untersetzung der auf das Lasteinleitungsglied 18 wirkenden und über den ersten und zweiten Hebel 36 bzw. 38 an den dritten Hebel 40 übertragenen Kraft erreicht.12 and the bending point 62 serving to link the third lever 40 to the third coupling 60 or the second lever 38, on the one hand the bending point 64 is smaller than the distance between the recesses 66 or the coil arranged on the boom fixed in the recesses 66 and on the other hand the bending point 64. Therefore, with the third lever 40, a further reduction of the force acting on the load introduction member 18 and transmitted to the third lever 40 via the first and second levers 36 and 38 is achieved.
Wie bereits vorstehend erörtert, sind die bislang erläuterten Elemente der in Fig. 1 dargestellten Wägezelle einstückig gebildet und durch materialfreie Bereiche in Form dünner Schnittlinien voneinander getrennt. Dadurch wird eine Minimierung der zur Ausbildung dieser Elemente erforderlichen Materialwegnahme und folglich eine Maximierung der Festigkeit der einzelnen Elemente sichergestellt. Durch diese Maximierung der Materialstärke, insbesondere in der Nähe der Biege-0 stellen, wird bei einem minimalen Bauvolumen eine maximale Festigkeit und Belastbarkeit erzielt. Alle bislang erläuterten, zum Anlenken der Koppeln und zur hängenden Abstützung der Hebel dienenden Biegestellen sind von einander gegenüberstehenden und zueinander komplementären bogenförmigen Abschnitten der materialfreien Bereiche in Form der dünnen Schnittlinien gebildet. Dabei sind die Biegestellen 42, 44 und 50, die Biegestellen 54, 56 und 58 sowie die Biegestellen 62 und 64 jeweils in einer Horizontalebene angeordnet. Eine andere Anordnung ist insbesondere für die Biegestellen 42, 44 0 und 50 denkbar.As already discussed above, the elements of the load cell shown in Fig. 1 explained so far are formed in one piece and separated from one another by material-free areas in the form of thin cutting lines. This ensures that the material removal required to form these elements is minimized and, consequently, the strength of the individual elements is maximized. This maximization of the material thickness, particularly in the vicinity of the bending points, achieves maximum strength and load-bearing capacity with a minimal construction volume. All of the bending points explained so far, which serve to link the couplings and to support the levers in a suspended manner, are formed by opposing and complementary arcuate sections of the material-free areas in the form of thin cutting lines. The bending points 42, 44 and 50, the bending points 54, 56 and 58 and the bending points 62 and 64 are each arranged in a horizontal plane. A different arrangement is conceivable, in particular for the bending points 42, 44 0 and 50.
Zum Übertragen einer zur Kalibrierung der Wägezelle dienenden Kalibrierkraft an einen der Hebel des Hebelwerks, im in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel an den zweiten Hebel 38, ist in dem zwischen dem zweiten Hebel 38, dem dritten Hebel 40 und dem Ständer 12 begrenzten Raum eine Parallelogrammführung 68 ausgebildet. Diese Parallelogrammführung 68In order to transmit a calibration force used to calibrate the load cell to one of the levers of the lever mechanism, in the embodiment shown in Fig. 1 to the second lever 38, a parallelogram guide 68 is formed in the space defined between the second lever 38, the third lever 40 and the stand 12. This parallelogram guide 68
weist ein durch einen Teil des Ständers 12 gebildetes, feststehendes Glied 70, einen oberen Lenker 72, einen unteren Lenker 74 und ein parallelgeführtes Glied 76 auf. Die Lenker 72 und 74 sind an ihren einen Enden über das feststehende Glied 70 und an ihren anderen Enden über das parallelgeführte Glied 76 miteinander verbunden. Das parallelgeführte Glied 76 ist zum Ankoppeln einer ,darauf einwirkenden Kraft über eine Biegestelle 78, eine vierte Koppel 80 und eine Biegestelle 82 mit einem der dritten Koppel 60 benachbarten Abschnitt des zweiten Hebels 38 verbunden. Demnach erfährt eine auf das parallelgeführte Glied 76 einwirkende Kraft bei ihrer Übertragung an die Lastmeßeinrichtung eine geringere Untersetzung als eine auf das Lasteinleitungsglied 18 wirkende Kraft.has a fixed link 70 formed by a part of the stand 12, an upper link 72, a lower link 74 and a parallel link 76. The links 72 and 74 are connected to one another at one end via the fixed link 70 and at the other end via the parallel link 76. The parallel link 76 is connected to a section of the second lever 38 adjacent to the third link 60 via a bending point 78, a fourth coupling 80 and a bending point 82 in order to couple a force acting on it. Accordingly, a force acting on the parallel link 76 undergoes a lower reduction when it is transmitted to the load measuring device than a force acting on the load introduction link 18.
Der obere Lenker 72 der Parallelogrammführung 68 wird an seiner Oberseite von einem andererseits den dritten Hebel 40 und den Ständer 12 begrenzenden materialfreien Bereich 84 in Form einer dünnen Schnittlinie begrenzt. An seiner Unterseite wird der obere Lenker 72 der Parallelogrammführung 68 von einem andererseits einen sich zwischen den Lenkern 72 und 74 erstreckenden Teil des parallelgeführten Gliedes begrenzenden, ebenfalls die Form einer dünnen Schnittlinie aufweisenden materialfreien Bereich 86 begrenzt. Der untere Lenker 74 wird an seiner Oberseite von einem andererseits die Unterseite des sich zwischen den Lenkern 72 und 74 erstreckenden Teils des parallelgeführten Gliedes 7 6 begrenzenden, wiederum die Form einer dünnen Schnittlinie aufweisenden materialfreien Bereich 88 begrenzt, während er an seiner Unterseite von einem andererseits den zweiten Hebel 3 8 begrenzenden materialfreien Bereich 90 begrenzt wird. In ähnlicher Weise ist die vierte Koppel 80 einerseits vom parallelgeführten Glied 76 und andererseits vom der dritten Koppel 60 zugewandten Endbereich des zweiten Hebels 38 getrennt.The upper link 72 of the parallelogram guide 68 is delimited on its upper side by a material-free area 84 in the form of a thin cutting line, which on the other hand delimits the third lever 40 and the stand 12. On its underside, the upper link 72 of the parallelogram guide 68 is delimited by a material-free area 86 which on the other hand delimits a part of the parallel-guided link extending between the links 72 and 74 and also has the form of a thin cutting line. The lower link 74 is delimited on its upper side by a material-free area 88 which on the other hand delimits the underside of the part of the parallel-guided link extending between the links 72 and 74 and again has the form of a thin cutting line, while on its underside it is delimited by a material-free area 90 which on the other hand delimits the second lever 38. In a similar way, the fourth coupling 80 is separated on the one hand from the parallel-guided member 76 and on the other hand from the end region of the second lever 38 facing the third coupling 60.
Zur Herstellung von den oberen Lenker 72 in seiner Längsausdehnung begrenzenden Biegestellen 92 und 94 weist der den Lenker 72 nach unten begrenzende materialfreie Bereich 86To produce the bending points 92 and 94 that limit the longitudinal extent of the upper link 72, the material-free area 86 that limits the link 72 downwards
zwei in Längsrichtung der Parallelogrammführung 68 voneinander beabstandete, zum materialfreien Bereich 84 weisende konvexe Auswölbungen 93 bzw. 95 auf. In ähnlicher Weise ist der die Oberseite des Lenkers 74 begrenzende materialfreie Bereich 88 zur Ausbildung von Biegestellen 96 und 98 mit in Längsrichtung der Parallelogranunführung 68 voneinander beabstandeten, zum materialfreien Bereich 90 weisenden konvexen Auswölbungen 97 bzw. 99 versehen.two convex bulges 93 and 95, spaced apart from one another in the longitudinal direction of the parallelogram guide 68 and pointing towards the material-free area 84. In a similar way, the material-free area 88 delimiting the top of the link 74 is provided with convex bulges 97 and 99, spaced apart from one another in the longitudinal direction of the parallelogram guide 68 and pointing towards the material-free area 90, in order to form bending points 96 and 98.
Zwischen den Auswölbungen 93 und 99 bzw. 95 und 97 weist das parallelgeführte Glied 76 eine besonders große Materialstärke und daher auch eine besonders große Festigkeit auf. Daher sind genau in diesem Bereich des parallelgeführten Gliedes 76 Ausnehmungen 100 und 102 ausgebildet, die als Aufnähme für eine sich quer zur Parallelogrammebene der Parallelogrammführung 68 erstreckende Trägereinrichtung für ein Kalibriergewicht dienen.Between the bulges 93 and 99 or 95 and 97, the parallel-guided member 76 has a particularly high material thickness and therefore also a particularly high strength. Therefore, recesses 100 and 102 are formed precisely in this area of the parallel-guided member 76, which serve as a receptacle for a carrier device for a calibration weight that extends transversely to the parallelogram plane of the parallelogram guide 68.
Durch die Parallelogrammführung 68 wird eine weitgehende Unabhängigkeit der über die als Ankopplungsbereich für die Kalibrierkraft dienende vierte Koppel 80 vom parallelgeführten Glied 76 an den zweiten Hebel 38 übertragenen Kraft von der Position des auf das parallelgeführte Glied wirkenden Kalibriergewichtes erreicht. Eine zum lösbaren Ankoppeln des Kalibriergewichtes an das parallelgeführte Glied 76 verwendete Mechanik kann daher ohne Beeinträchtigung der Kalibriergenauigkeit besonders einfach gebildet werden. Beispielhafte Ausführungsformen derartiger Mechaniken sind in den Fig. 2 und 3 dargestellt.The parallelogram guide 68 ensures that the force transmitted from the parallel-guided member 76 to the second lever 38 via the fourth coupling 80, which serves as the coupling area for the calibration force, is largely independent of the position of the calibration weight acting on the parallel-guided member. A mechanism used for releasably coupling the calibration weight to the parallel-guided member 76 can therefore be formed particularly easily without affecting the calibration accuracy. Exemplary embodiments of such mechanisms are shown in Figs. 2 and 3.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform umfaßt die Mechanik im wesentlichen einen zwischen einer in Fig. 2a dargestellten ersten Position und einer in Fig. 2b dargestellten zweiten Position schwenkbaren, etwa U-förmigen HaI-ter 110. In der in Fig. 2a dargestellten ersten Position wird das Kalibriergewicht 120 zwischen von einer etwa senkrecht zur Hauptebene des Materialblocks 10 verlaufenden Basis 112In the embodiment shown in Fig. 2, the mechanism essentially comprises an approximately U-shaped holder 110 which can be pivoted between a first position shown in Fig. 2a and a second position shown in Fig. 2b. In the first position shown in Fig. 2a, the calibration weight 120 is held between a base 112 which runs approximately perpendicular to the main plane of the material block 10.
ausgehenden, etwa parallel zur Hauptebene des Materialblocks 10 verlaufenden Schenkeln 114 und 116 des Halters 110 in einer vom parallelgeführten Glied 76 und damit vom von den Hebeln 36, 38 und 40 gebildeten Hebelwerk abgehobenen Stellung gehalten. Dazu ist das scheibenförmig, im wesentlichen kreiszylindrisch ausgebildete Kalibriergewicht 12 0 mit einer etwa längs der Zylinderachse verlaufenden Welle versehen, deren freie Enden 124 und 126 in der in Fig. 2a dargestellten Position des Halters 110 in Ausnehmungen 115 und 117 in den Schenkeln 114 bzw. 116 aufgenommen sind. Die freien Enden 124 und 126 bilden so zusammenwirkend mit den Ausnehmungen 115 und 117 eine Arretierung für das Kalibriergewicht 120 in der von der Wägezelle abgehobenen Position.outgoing, approximately parallel to the main plane of the material block 10, legs 114 and 116 of the holder 110 are held in a position raised from the parallel-guided member 76 and thus from the lever mechanism formed by the levers 36, 38 and 40. For this purpose, the disk-shaped, essentially circular-cylindrical calibration weight 120 is provided with a shaft running approximately along the cylinder axis, the free ends 124 and 126 of which are accommodated in recesses 115 and 117 in the legs 114 and 116, respectively, in the position of the holder 110 shown in Fig. 2a. The free ends 124 and 126 thus form, in cooperation with the recesses 115 and 117, a locking device for the calibration weight 120 in the position raised from the load cell.
Zum Ankoppeln des Kalibriergewichtes 120 an das Hebelwerk über das parallelgeführte Glied 76 wird der Halter 110 in die in Fig. 2b dargestellte Position geschwenkt. In dieser Position ist der Halter 110 vollständig vom Kalibriergewicht 120 gelöst. Das Kalibriergewicht liegt nunmehr auf der in Form von zwei in den Ausnehmungen 100 und 102 des parallelgeführten Gliedes 76 aufgenommenen Stangen 104 bzw. 106 gebildeten Trägereinrichtung des parallelgeführten Gliedes 76 auf. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform erstrecken sich die Stangen 104 und 106 etwa senkrecht zur Hauptebene des Materialblocks 10. Das an das Hebelwerk angekoppelte Kalibriergewicht 120 ist daher sich etwa parallel zur Parallelogrammebene der Parallelogrammführung erstreckend neben dem Materialblock 10 angeordnet. Die der Kalibrierung der Waage dienenden Elemente führen dabei zu keiner wesentlichen Vergrößerung der Längen- und Höhendimension der Wägezelle.To couple the calibration weight 120 to the lever mechanism via the parallel-guided member 76, the holder 110 is pivoted into the position shown in Fig. 2b. In this position, the holder 110 is completely detached from the calibration weight 120. The calibration weight now rests on the support device of the parallel-guided member 76, which is formed in the form of two rods 104 and 106 received in the recesses 100 and 102 of the parallel-guided member 76. In the embodiment shown in Fig. 2, the rods 104 and 106 extend approximately perpendicular to the main plane of the material block 10. The calibration weight 120 coupled to the lever mechanism is therefore arranged next to the material block 10, extending approximately parallel to the parallelogram plane of the parallelogram guide. The elements used to calibrate the scale do not lead to any significant increase in the length and height dimensions of the load cell.
In seiner an das Hebelwerk angekoppelten Stellung befindet sich ein unterer Bereich des einen den Abstand der beiden Stangen 104 und 106 übersteigenden Durchmesser aufwei-5 senden Kalibriergewichtes zwischen den Stangen 104 und 106, wobei das Kalibriergewicht 120 mit nach unten weisende Flächennormalen aufweisenden Flächenbereichen an den Stangen 104In its position coupled to the lever mechanism, a lower area of the calibration weight having a diameter exceeding the distance between the two rods 104 and 106 is located between the rods 104 and 106, whereby the calibration weight 120 is attached to the rods 104 with surface areas having surface normals pointing downwards.
und 106 anliegt. Dadurch wird eine genaue Positionierung des Kalibriergewichtes 120 in Längsrichtung der Lenker 72 und 74 erreicht.and 106. This ensures precise positioning of the calibration weight 120 in the longitudinal direction of the links 72 and 74.
Zur genauen Positionierung des Kalibriergewichtes 120 in Längsrichtung der Stangen 104 und 106 sind an den Stangen 104 und 106 Stege 105 und 107 vorgesehen, die axialschnittlich komplementär zu einer in der Mantelfläche des kreiszylindrisch ausgebildeten Kalibriergewichtes 120 umlaufenden Nut 122 geformt sind. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform sind die Stege 105 und 107 axialschnittlich in Form eines mit einem Schenkel an den Stangen 104 bzw. 106 anliegenden Dreiecks gebildet. Dadurch wird bei einer Verschiebung des Kalibriergewichtes in der in Fig. 2a dargestellten ersten Position in Längsrichtung der Stangen 104 und 106 unter Vermeidung einer Verkantung eine Führung des Kalibriergewichtes in die in Fig. 2b dargestellte zweite Position erreicht. Der Abstand zwischen den Stegen 105 und 107 und der diesen Stegen zugewandten Hauptfläche des Materialblocks 10 und die Ausdehnung des Kalibriergewichtes 12 0 in Längsrichtung der Stangen 104 und 106 sind dabei vorteilhafterweise so gewählt, daß in der in Fig. 2b dargestellten Stellung eine Berührung des Kalibriergewichtes 120 und des Halters 110 mit einem in den Ausnehmungen 66 des dritten Hebels 40 festgelegten und sich zur dem Lasteinleitungsglied 19 entgegengesetzten Begrenzungsfläche des Ständers 12 erstreckenden Ausleger (nicht dargestellt) ausgeschlossen ist.For precise positioning of the calibration weight 120 in the longitudinal direction of the rods 104 and 106, webs 105 and 107 are provided on the rods 104 and 106, which are formed in an axial section complementary to a groove 122 running around the outer surface of the circular cylindrical calibration weight 120. In the embodiment shown in Fig. 2, the webs 105 and 107 are formed in an axial section in the form of a triangle with one leg resting on the rods 104 and 106. As a result, when the calibration weight is moved in the first position shown in Fig. 2a in the longitudinal direction of the rods 104 and 106, the calibration weight is guided into the second position shown in Fig. 2b while avoiding tilting. The distance between the webs 105 and 107 and the main surface of the material block 10 facing these webs and the extension of the calibration weight 120 in the longitudinal direction of the rods 104 and 106 are advantageously selected so that in the position shown in Fig. 2b, contact of the calibration weight 120 and the holder 110 with a boom (not shown) fixed in the recesses 66 of the third lever 40 and extending to the boundary surface of the stand 12 opposite the load introduction member 19 is excluded.
Wie vorstehend erläutert, ist mit dem in Fig. 2 dargestellten Halter 110 eine Arretierung des Kalibriergewichtes 120 in seiner vom Hebelwerk gelösten Stellung parallel zur Hauptfläche des Materialblocks 10 vermittels der freien Enden 124 und 126 der Welle bzw. der Ausnehmungen 115 bzw. 117 und senkrecht zur Hauptfläche des Materialblocks 10 vermittels der Schenkel 114 und 116 möglich. Diese Arretierung erfordert jedoch einen vergleichsweise großen Halter 110. Ein im Vergleich dazu kompakterer Halter 130 ist in Fig. 3 dargestellt.As explained above, with the holder 110 shown in Fig. 2, it is possible to lock the calibration weight 120 in its position released from the lever mechanism parallel to the main surface of the material block 10 by means of the free ends 124 and 126 of the shaft or the recesses 115 and 117, respectively, and perpendicular to the main surface of the material block 10 by means of the legs 114 and 116. However, this locking requires a comparatively large holder 110. A comparatively more compact holder 130 is shown in Fig. 3.
Dieser etwa L-förmige Halter 130 ist von einer in Fig. 3a dargestellten, zum Halten des Kalibriergewichtes 120 in einer vom parallelgeführten Glied 76 und damit vom Hebelwerk abgehobenen Stellung dienenden ersten Position in eine in Fig. 3b dargestellte, zum Ankoppeln des Kalibriergewichtes 12 0 an das parallelgeführte Glied 76 und damit an das Hebelwerk dienende zweite Position in Schwererichtung verschiebbar, wie durch den Pfeil 13 6 angedeutet. Die Ankopplung und Arretierung des Kalibriergewichtes 120 in der in Fig. 3b dargestellten Stellung erfolgt dabei ähnlich wie bei der anhand der Fig. 2 erläuterten Ausführung&egr;form vermittels der Stege 105 und 107 aufweisenden Stangen 104 und 106, zusammenwirkend mit der in einer Mantelfläche des Kalibriergewichts 120 gebildeten, zur Form der Ringe 105 und 107 komplementären Nut 122.This approximately L-shaped holder 130 can be moved in the direction of gravity from a first position shown in Fig. 3a, which serves to hold the calibration weight 120 in a position lifted from the parallel-guided member 76 and thus from the lever mechanism, to a second position shown in Fig. 3b, which serves to couple the calibration weight 120 to the parallel-guided member 76 and thus to the lever mechanism, as indicated by the arrow 136. The coupling and locking of the calibration weight 120 in the position shown in Fig. 3b is carried out in a similar way to the embodiment explained with reference to Fig. 2 by means of the rods 104 and 106 having webs 105 and 107, interacting with the groove 122 formed in a circumferential surface of the calibration weight 120 and complementary to the shape of the rings 105 and 107.
In der in Fig. 3a dargestellten Position dient ein sich etwa senkrecht zur Hauptfläche des Materialblocks 10 erstreckender Schenkel 134 des Halters 13 0 als Auflage für das von den Stangen 104 und 106 abgehobene Kalibriergewicht 120.In the position shown in Fig. 3a, a leg 134 of the holder 130 extending approximately perpendicular to the main surface of the material block 10 serves as a support for the calibration weight 120 lifted from the rods 104 and 106.
Zur Arretierung des Kalibriergewichtes 120 ist an der Oberseite des Schenkels 134 eine als Anschlag für das Kalibriergewicht 120 dienende Stufe 135 ausgebildet. Der sich etwa in Schwererichtung erstreckende Schenkel 13 2 des Halters 130 verhindert auch eine vollständige Verkippung des Kalibriergewichtes 120 um eine etwa parallel zu den Lenkern 72 und 74 verlaufende Achse.To lock the calibration weight 120, a step 135 serving as a stop for the calibration weight 120 is formed on the upper side of the leg 134. The leg 13 2 of the holder 130, which extends approximately in the direction of gravity, also prevents the calibration weight 120 from tipping completely about an axis running approximately parallel to the links 72 and 74.
Sowohl bei der in Fig. 2 als auch bei der in Fig. 3 dargestellten Ausfuhrungsform ist an dem die Wägezelle und die 0 der Kalibrierung dienenden Teile umschließenden Gehäuse ein Gegenhalter ausgebildet, an den das Kalibriergewicht 12 0 in seiner in Fig. 2a bzw. Fig. 3a dargestellten abgehobenen Position in Anlage gehalten und dadurch unverrückbar festgehalten wird. Ferner ist bei diesen Ausführungsformen vorzugs-5 weise die gesamte Anordnung symmetrisch zur Hauptebene des Materialblocks 10 ausgebildet, d. h. daß auch auf der in Fig. 2 und 3 dem Betrachter abgewandten Seite des MaterialblocksIn both the embodiment shown in Fig. 2 and in Fig. 3, a counterholder is formed on the housing enclosing the load cell and the parts used for calibration, against which the calibration weight 120 is held in place in its raised position shown in Fig. 2a or Fig. 3a and is thus held immovably. Furthermore, in these embodiments, the entire arrangement is preferably designed symmetrically to the main plane of the material block 10, i.e. that even on the side of the material block facing away from the viewer in Fig. 2 and 3
110 eine der dem Betrachter zugewandten Seite entsprechende Anordnung aus Kalibriergewicht 120, Stangen 104 und 106 sowie einem Halter 110 bzw. 130 vorgesehen ist. Hierdurch wird die Einleitung von quer zur Hauptebene des Materialblocks 10 wirkenden Torsionskräften in die Parallelogrammführung 68 vermieden. Letzteres ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Vielmehr hat es sich gezeigt, daß auch schon mit einer unsymmetrischen, einseitigen Anordnung die Ankopplung des Kalibriergewichts 120 ausreichend genau ist.110 an arrangement of calibration weight 120, rods 104 and 106 and a holder 110 or 130 is provided corresponding to the side facing the observer. This avoids the introduction of torsional forces acting transversely to the main plane of the material block 10 into the parallelogram guide 68. The latter is not absolutely necessary, however. Rather, it has been shown that even with an asymmetrical, one-sided arrangement, the coupling of the calibration weight 120 is sufficiently accurate.
Die Erfindung ist nicht auf die anhand der Zeichnung erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise ist auch an eine Verwendung der erfindungsgemäßen Kalibriervorrichtung in Verbindung mit einem keine Parallelogrammführung aufweisenden Lastaufnehmer gedacht. Ferner kann die erfindungsgemäße Kalibriervorrichtung auch in vorteilhafter Weise in Verbindung mit eine Kraftübersetzung liefernden Hebelwerken eingesetzt werden. Schließlich ist auch an die Möglichkeit der unabhängigen Ankopplung zweier oder mehrerer KaIibriergewichte gedacht.The invention is not limited to the embodiments explained with reference to the drawing. For example, the use of the calibration device according to the invention in conjunction with a load receiver that does not have a parallelogram guide is also conceivable. Furthermore, the calibration device according to the invention can also be used advantageously in conjunction with lever mechanisms that provide a force transmission. Finally, the possibility of independently coupling two or more calibration weights is also conceivable.
Claims (31)
25106) has a web (105, 107) which runs coaxially to its longitudinal axis and forms the locking element, and the calibration weight (120) has a recess (122) corresponding to the axial sectional shape of the web (105, 107).
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