DE29811505U1

DE29811505U1 - Wägesystem mit Parallelführung und Ecklastjustierung

Info

Publication number: DE29811505U1
Application number: DE29811505U
Authority: DE
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius AG
Priority date: 1997-09-20
Filing date: 1998-06-27
Publication date: 1998-10-22
Anticipated expiration: 2008-06-28
Also published as: DE19741584C1; CH693652A5

Description

Sartorius AG SW 9704

Weender Landstraße 94-108 Kö/kl

D-37075 Göttingen

Wägesystem mit Parallelführung und Ecklastjustierung

Beschreibung:

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wägesystem mit einer ersten Parallelführung, die aus einem oberen und einem unteren Lenker besteht und die eine Waagschale in vertikaler Richtung beweglich mit einem gehäusefesten Systemträger verbindet, und mit zwei weiteren Parallelführungen, die eine geringfügige vertikale Justierbewegung der beiden gehäusefesten Abstützpunkte eines der Lenker der ersten Parallelführung und somit eine Justierung des Wägesystems auf Ecklastfreiheit erlauben.

Wägesysteme dieser Art sind z. B. aus dem DE-GM 77 07 625 und der DE-PS 44 27 087 bekannt.

Durch die beiden weiteren Parallelführungen erfolgt die Justierbewegung der beiden gehäusefesten Abstützpunkte genau vertikal und ohne Verkippung, so daß ein Verbiegen der Federgelenke des Lenkers der ersten Parallelführung beim Justieren verhindert wird.

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Trotzdem zeigen Wägesysteme dieser Art bei hohen Auflösungen nicht ausjustierbare Ecklastfehler, beispielsweise in der Art, daß der Ecklastfehler nichtlinear von der Belastung abhängt und daher nur für eine bestimmte Last auf Null justiert werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, das Ecklastverhalten der Wägesysteme weiter zu verbessern und nichtlineare und damit nicht ausjustierbare Ecklastfehler zu vermeiden.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß bei einem Wägesystem der eingangs genannten Art die Abstützpunkte der ersten Parallelführung in vertikaler Richtung jeweils zwischen dem oberen und dem unteren Lenker der weiteren Parallelführungen liegen und daß bei genau mittiger Lage der Abstützpunkte der obere und der untere Lenker der weiteren Parallelführungen gleich steif gegenüber waagerechten Kräften ausgeführt sind, während bei einer Lage der Abstützpunkte oberhalb oder unterhalb der Mitte der jeweils nähere Lenker steifer als der andere Lenker ausgeführt ist.

Die Erfinder haben also erkannt, daß das beschriebene nichtlineare Ecklastverhalten durch ein geringfügiges Verkippen der Abstützpunkte der ersten Parallelführung unter waagerechten Kräften verursacht wird. Trotz der weiteren Parallelführungen verkippen die Abstützpunkte der ersten Parallelführung unter waagerechten Kräften etwas, da die Lenker der weiteren Parallelführungen gegenüber waagerechten Kräften nicht unendlich steif sind. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird die Kraftverteilung auf die beiden Lenker und deren Steifigkeit so abgeglichen, daß beide Lenker unter waagerechten Kräften gleich nachgeben und dadurch keinerlei Verkippung auftritt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Figuren beschrieben. Dabei zeigt:

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Fig. 1 eine Prinzipskizze des Wägesystems in Seitenansicht zur Erläuterung der

Anordnung der Parallelführungen,
Fig. 2 das Wägesystem aus Fig. 1 in Aufsicht,
Fig. 3 ein Wägesystem in einer ersten Ausgestaltung in perspektivischer

Ansicht und
Fig. 4 ein Wägesystem in einer zweiten Ausgestaltung in Seitenansicht.

Die Prinzipskizze in Fig. 1 zeigt das Wägesystem schematisiert in Seitenansicht.

Die erste Parallelführung besteht aus dem oberen Lenker 4, dem unteren Lenker 5 und dem verbindenden Lastaufnehmer 3. Der Lastaufnehmer 3 trägt die Waagschale 2. Die Gelenkstellen der Lenker sind durch kleine Kreise 6 angedeutet. Der untere Lenker 5 stützt sich an einem gehäusefesten Fixpunkt 7 ab, während der Abstützpunkt 1 des oberen Lenkers 4 sich an einem Zwischenstück 8 befindet, das durch die beiden Lenker 9 und 10 zur Justierung in vertikaler Richtung etwas beweglich ist. Die Lenker 9 und 10 stützen sich an gehäusefesten Fixpunkten 11 ab. Die Gelenkstellen der Lenker 9 und 10 sind ebenfalls nur durch kleine Kreise 12 angedeutet.

Die Funktionsweise dieser Anordnung ist nun folgende: Die beiden Lenker 4 und 5 bilden zusammen mit dem Lastaufnehmer 3 die Führung für die Waagschale 2 und stellen sicher, daß die Anzeige der Waage unabhängig vom Ort des Wägegutes auf der Waagschale 2 ist (Ecklastfreiheit). Dazu müssen die beiden Lenker 4 und 5 parallel zueinander sein. Um dies unabhängig von Fertigungstoleranzen zu erreichen, ist der Abstützpunkt 1 des oberen Lenkers 4 durch die weitere Parallelführung aus den Lenkern 9 und 10 und das Zwischenstück 8 in seiner vertikalen Lage geringfügig justierbar, ohne dabei verkippt zu werden. Dies ist in Fig. 1 durch den Doppelpfeil 13 angedeutet.

Bei dieser aus dem zitierten Stand der Technik bekannten Anordnung war man bisher davon ausgegangen, daß die Lage des Abstützpunktes 1 der ersten Parallelführung relativ zu der Lage der Lenker 9 und 10 der weiteren Parallelführung beliebig sei, da der Abstützpunkt 1 ja durch die Lenker 9 und 10

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parallel geführt sei. Gemäß der Erfindung lassen sich die Ecklastfehler jedoch deutlich vermindern, wenn die Lage des Abstützpunktes 1 relativ zu den Lenkern 9 und 10 und die Steifigkeit der Lenker 9 und 10 in folgender Weise aufeinander abgestimmt werden: Liegt der Abstützpunkt 1 genau in der Mitte zwischen den Lenkern 9 und 10, so werden die Lenker 9 und 10 gleich steif gegenüber waagerechten Kräften gemacht; liegt der Abstützpunkt 1 jedoch oberhalb oder unterhalb der Mitte zwischen den Lenkern 9 und 10, so wird der jeweils nähere Lenker steifer als der andere Lenker ausgeführt. In Fig. 1 liegt der Abstützpunkt 1 oberhalb der Mitte zwischen den Lenkern 9 und 10, dementsprechend muß der obere Lenker 9 stabiler ausgeführt sein als der untere Lenker 10, was in Fig. 1 durch die verschiedene Strichstärke für die beiden Lenker 9 und 10 angedeutet ist.

Durch diese erfindungsgemäße Abstimmung wird der Abstützpunkt 1 nicht nur in der durch die Mechanik starrer Körper gegebene Näherung bei der vertikalen Justierbewegung verkippungsfrei geführt und gegenüber waagerechten Kräften verkippungsfrei gehalten, sondern diese Verkippungsfreiheit wird auch unter Berücksichtigung der elastischen Nachgiebigkeit der Lenker 9 und 10 beibehalten.

Um die Ecklastfreiheit auf der Waagschale 2 in Fig. 1 vor und hinter der Zeichenebene sicherzustellen, muß die bisher beschriebene Justierung durch eine zweite, gleichartige Justierung für diese Richtung ergänzt werden. Dies ist in Fig. 2 in der Aufsicht erkennbar: Der obere Lenker ist V-förmig aufgespalten mit den beiden Schenkeln 4 und 4'; der Abstützpunkt 1 des Schenkels 4 ist durch die Parallelführung höhenjustierbar, die in Fig. 1 gezeichnet ist und von der in Fig. 2 nur der obere Lenker 9 erkennbar ist; der Abstützpunkt &Ggr; des Schenkels 4' ist durch eine gleichartige Parallelführung höhenjustierbar, von der in Fig. 2 nur der obere Lenker 9' erkennbar ist. Die beiden Justierparallelführungen sind unabhängig voneinander höhenverstellbar, durch gleichsinniges Verstellen wird die Ecklast in der Richtung rechts/links (in der Darstellungsweise in Fig. 1 und 2) justiert, durch gegensinniges Verstellen wird die Ecklast in der Richtung vor/hinter der Zeichenebene (in der Darstellungsweise in Fig. 1) bzw. oben/unten (in der Darstellungsweise in Fig. 2) justiert.

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In Fig. 3 ist nun eine konstruktive Ausgestaltung der Erfindung perspektivisch dargestellt. Man erkennt die beiden Teillenker 24 und 24' des oberen Lenkers, vom unteren Lenker 25 erkennt man nur ein kurzes Stück. Diese beiden Lenker verbinden den Lastaufnehmer 23 beweglich mit dem Systemträger 20. Das Zwischenstück 28' mit dem Abstützpunkt 2&Ggr; des Teillenkers 24' ist durch die Justierparallelführung aus dem oberen Lenker 29' und dem unteren Lenker 30' höhenjustierbar mit dem Systemträger 20 verbunden. In gleicher Weise ist das Zwischenstück 28 mit dem Abstützpunkt 21 des Teillenkers 24 durch die Justierparallelführung aus dem oberen Lenker 29 und dem unteren Lenker 30 höhenjustierbar mit dem Systemträger 20 verbunden. Die Höhenverstellung der Justierparallelführung 29730' erfolgt durch einen Justierhebel 33', der an der Dünnstelle 34' am Systemträger 20 gelagert ist und durch nicht dargestellte Schrauben an der Bohrung 35' um die Lagerstelle 34' gedreht werden kann. Da die Dünnstellen 34' und 36' gegeneinander versetzt sind, bewirkt eine Drehung des Justierhebels 33' ein geringfügiges Anheben bzw. Absenken des Zwischenstückes 28', wobei das Zwischenstück 28' durch die Parallelführung aus den Lenkern 29' und 30' parallel geführt ist. - Von dem in gleicher Weise vorhandenen zweiten Justierhebel 33 erkennt man in Fig. 3 nur das hintere Ende, die Lagerung 34 und die Dünnstelle 36. - Die Funktionsweise dieser Ecklastjustierung wurde schon anhand der Figuren 1 und 2 erläutert. Gegenüber der Anordnung in den Figuren 1 und 2 sind die Lenker 29, 30, 29' und 30' um 90° geklappt, dies verkürzt die Baulänge des Wägesystems.

Der Abstützpunkt 21' des oberen Teillenkers 24' der ersten Parallelführung befindet sich in vertikaler Richtung zwischen dem oberen Lenker 29' und dem unteren Lenker 30' der weiteren Parallelführung. In Fig. 3 ist die zugehörige "Höhenlinie" 37 gestrichelt eingezeichnet. Da diese Höhenlinie 37 deutlich näher am oberen Lenker 29' als am unteren Lenker 30' der Justierparallelführung liegt, muß der obere Lenker 29' gegenüber waagerechten Kräften in x-Richtung deutlich steifer ausgeführt sein als der untere Lenker 30'. Dies wird einmal dadurch erreicht, daß der obere Lenker 29' einschließlich seiner Dünnstellen 39' dicker ist als der untere Lenker 30' einschließlich dessen Dünnstellen 40', zum anderen dadurch, daß der Lenker 30' in x-Richtung schmaler ausgeführt ist als der

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Lenker 29'. Dasselbe gilt für die Lage des Abstützpunktes 21 und die Dimensionierung der beiden Lenker 29 und 30 der zweiten Justierparallelführung. Je nach Genauigkeitsanforderungen reicht es dabei aus, das richtige Verhältnis der Steifigkeiten der Lenker 29 und 30 bzw. 29' und 30' einmal an einem Prototypen zu ermitteln und dann in der Serie konstant zu lassen, oder das richtige Verhältnis wird an jedem einzelnen Wägesystem individuell einjustiert, beispielsweise indem die Breite der unteren Lenker 30 und 30' (in x-Richtung) durch Abfräsen auf den richtigen Wert verringert wird.

In Fig. 3 erkennt man weiterhin einen Übersetzungshebel 42 mit einem Spulenkörper 43 und einer Abtastfahne 44. Der Übersetzungshebel 42 ist durch zwei Dünnstellen 45 drehbar mit dem Systemträger 20 verbunden. Die Gewichtskraft des Wägegutes auf der - nicht dargestellten - Waagschale wird dabei in bekannter Weise über ein in Fig. 3 nicht erkennbares Koppelband auf den kurzen Hebelarm des Übersetzungshebels 42 übertragen, während die stromdurchflossene Spule 43 im - ebenfalls nicht eingezeichneten
Permanentmagneten die kompensierende Gegenkraft erzeugt. Einzelheiten dieser elektromagnetischen Kraftkompensation sind aligemein bekannt und z. B. in der schon zitierten DE-PS 44 27 087 erläutert.

Eine zweite Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wägesystems ist in Fig. 4 in Seitenansicht gezeigt. Der obere Lenker 54 und der untere Lenker 55 bilden die erste Parallelführung und verbinden den Lastaufnehmer 53 in senkrechter Richtung beweglich mit dem gehäusefesten Systemträger 50. Der Abstützpunkt 51 des oberen Lenkers 54 befindet sich an einem Zwischenstück 58, das durch die Justierparallelführung aus den Lenkern 59 und 60 mit dem Systemträger 50 verbunden ist. Die Justierung der Parallelität der Lenker 54 und 55 erfolgt durch Verstellen des Justierhebels 63 mittels der Schraube 65. Dabei wird der Justierhebel 63 um die Dünnstelle 64 verschwenkt und bewegt über die Koppel 62 das Zwischenstück 58 und damit den Abstützpunkt 51 des oberen Lenkers 54 in vertikaler Richtung. Der Abstützpunkt 51 des oberen Lenkers 54 befindet sich in vertikaler Richtung mittig zwischen den beiden Lenkern 59 und 60 der Justierparallelführung. Dementsprechend sind die beiden Lenker 59 und 60 gleich

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ausgebildet und damit gleich steif gegenüber waagerechten Kräften. - Die hinter der Zeichenebene sich befindende und daher in Fig. 4 nicht erkennbare zweite Justierparallelführung für den anderen Teillenker des oberen Lenkers 54 ist in 5 gleicher Weise aufgebaut.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausgestaltung sind die beiden Justierparallelführungen parallel zur ersten Parallelführung, jedoch in entgegengesetzter Richtung angeordnet. Dadurch vergrößern sie die Baulänge des Wägesytems nicht und 10 vermeiden die Notwendigkeit, bei der Herstellung des Wägesystems auch von hinten fräsen zu müssen, wie es bei der Ausgestaltung gemäß Fig. 3 notwendig ist.

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Claims

Ansprüche:

1. Wägesystem mit einer ersten Parallelführung, die aus einem oberen (4,4',24,24',54) und einem unteren (5,25,55) Lenker besteht und die eine Waagschale (2) in vertikaler Richtung beweglich mit einem gehäusefesten Systemträger (7,11,20,50) verbindet, und mit zwei weiteren Parallelführungen (9/10,9710',29/30,29730',59/60), die eine geringfügige vertikale Justierbewegung der beiden gehäusefesten Abstützpunkte (1,1',21,21',5I) eines der Lenker der ersten Parallelführung und somit eine Justierung des Wägesystems auf Ecklastfreiheit erlauben, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützpunkte (1,1',21,21',51) in vertikaler Richtung jeweils zwischen dem oberen (9,9',29,29',59) und dem unteren (10,10',30,30',6O) Lenker der weiteren Parallelführungen liegen und daß bei genau mittiger Lage der Abstützpunkte (1,1',21,21',51) der obere und der untere Lenker der weiteren Parallelführungen gleich steif gegenüber waagerechten Kräften ausgeführt sind, während bei einer Lage der Abstützpunkte (1,&Ggr;,21,2&Ggr;,51) oberhalb oder unterhalb der Mitte der jeweils nähere Lenker steifer als der andere Lenker ausgeführt ist.

2. Wägesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden weiteren Parallelführungen (29/30,29730') senkrecht zur ersten Parallelführung (24/24725) angeordnet sind.

3. Wägesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden weiteren Parallelführungen (59/60) parallel und in entgegengesetzter Richtung zur ersten Parallelführung (54/55) angeordnet sind.

4. Wägesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle drei Parallelführungen (24/24725,29/30,29730',54/55,59/60) aus einem einzigen Metallblock herausgearbeitet sind.

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5. Wägesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedene Steifigkeit der Lenker (9,9',10,10',29,29',30,30',59,6O) der beiden weiteren Parallelführungen durch verschieden breite Lenker erzielt

5 wird.

6. Wägesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedene Steifigkeit der Lenker (9,9',10,10',29,29',30,30',59,60) der beiden weiteren Parallelführungen durch verschieden dicke Lenker erzielt

10 wird.

7. Wägesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch Verändern der Dicke oder der Breite mindestens eines der Lenker (9,9',10,10',29,29',30,30',59,60) der beiden weiteren Parallelführungen die

15 Steifigkeit mindestens eines Lenkers justiert werden kann.

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