DE3146021C2 - Wägevorrichtung - Google Patents

Abstract

Bei einer Wägevorrichtung, insbesondere zum Messen einer großen Gewichtskraft mit hoher Genauigkeit, bestehend aus einem Lastaufnehmer mit einem Kraftwandler und einem Meßwertgeber, wird vorgeschlagen, daß der Kraftwandler als hydrostatische Spindel-Mutter-Einheit ausgebildet ist, mit schraubenförmigen, an ein Versorgungssystem für ein unter Druck zugeführtes hydrostatisches Trennfluid angeschlossene Arbeitsflächen, welche die Gewichtskraft in ein senkrecht zu deren Richtung wirkendes Drehmoment umwandeln, wobei der Kraftwandler über einen Drehmomentenarm an den Meßwertgeber angeschlossen ist. Die Arbeitsflächen haben vorzugsweise eine Steigung zwischen 1 : 10000 und 1 : 10, bzw. 1 : 1000 und 1 : 100 und sind zwecks wirtschaftlicher Herstellbarkeit aus Kunststoff, mit welchem Metall-Flächen der Spindel-Mutter-Einheit im Druckspritzverfahren beschichtet sind. Die Vorrichtung ist mit einer elastischen Manschette nach außen abgedichtet. Sie dient als Wäge- und Feinweg-Verstelleinrichtung.

Description

F i g. 8 eine Ausführungsform der Wägevorrichtung der Erfindung als Meß- und Feinnachstelleinrichtung bei einem Feinblech-Walzengerüst

F i g. 1 zeigt eine nach Art einer hydrostatischen Spindel-Mutter-Einheit ausgebildeten Kraftwandler 1 der s Wägevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, angeschlossen an ein Versorgungssystem 2 für ein unter Druck zugeführtes hydrostatisches Trennfluid. Der Kraftwandler 1 umfaßt einen als feststehende Spindel vorgesehenen Grundkörper 3, einen auf dem Grundkörper 3 frei aufliegenden Drehkörper 4, einen Lastaufnehmer 5 ausgebildet als oberer Abschlußkörper, der die Last, angedeutet durch den Pfeil 6, aufnimmt. Der Grundkörper 3 sowie der Drehkörper 4 haben einander zugewandte Oberflächen 7 und 8, die als schraubenförmig verlaufende Arbeitsflächen ausgebildet sind, zwischen denen zur Ausbildung eines hydrostatischen Schmierfilmes Taschen 9, 9', 9" (Fig.4) angeordnet und mittels Kanälen 11,11' und 11" an lie drucksei tigen Leitungen 12 des Versorgungssystems 2 angeschlossen sind. Die aus der Fig.4 in der Draufsicht erkennbaren Arbeitsflächen 10,10', 10" weisen eine verhältnismäßig geringe schraubenförmige Steigung auf, und sind um ein der Vorstellung dienendes Beispiel zu gebrauchen, mit einer dreiflügligen Antriebsschraube eines Wasserfahrzeugs vergleichbar, wie aus der Draufsicht in F i g. 4 erkennbar, die auch die Gestaltung der Taschen 9,9', 9" zeigt

Wie Fig. 1 weiter zeigt, sind der Grundkörper 3 und der Drehkörper 4 mit je einer konzentrischen Bohrung 13 ausgestattet, die eine über hydrostatische Trennflächen 14 berührungsfrei geführte Zentrierachse 15 aufnimmt Weiter ist zwischen dem Oberteil 16 des Drehkörpers 4 und dem Unterteil 17 des Lastenaufnehmers 5 eine Trennfläche 18 mit den Taschen 49,49' ausgebildet welche durch den Kanal 51 mit hydrostatischem Fluid unter Druck versorgt wird. Hierdurch wird erreicht, daß der Lastaufnehmer 5 auf der Oberfläche des Drehkörpers 4 auf einer Flüssigkeitsschicht des hydrostatischen Trennfluids »schwimmt«, und dadurch in der Lage ist Auslenkungen der Last 6 in horizontaler Richtung oder Winkelbewegungen der Mutter praktisch reibungslos auszugleichen.

Am Drehkörper 4 ist der Drehmomentenarm 19 angeordnet, der das Drehmoment seinerseits an einen in der F i g. 1 nicht dargestellten Meßwertgeber 24 (F i g. 5) überträgt Die Anordnung kann auch so getroffen sein, daß der auf Biegung beanspruchte Drehmomentenarm 19 selbst als Meßwertgeber ausgebildet ist. Wie F i g. 1 weiter zeigt, ist in einer ringförmigen Nut 20, die im Grundkörper 3 angeordnet ist, eine zylinderförmige Dichtung 21 aus vorzugsweise elastischem Material angeordnet, die ölführende Teile des Kraftwandlers 1 vor Eindringen von Schmutz schützt Gleichzeitig bildet die Dichtung 21 ein Wehr für die ablaufende hydrostatisehe Trennflüssigkeit, welche sich im Ringraum 22 sammelt und durch Kanäle 23 in ein Sammelgefäß 25 abläuft. Von dort wird das hydrostatische Trennf'uid durch die Leitung 25', die Druckpumpe 26, das Filter 27 und das einstellbare Drosselorgan 28 unter Druck von 35 bis 50 bar in die Leitungen Ϊ2 gefördert, von wo es üun-ii die Kanäle 11, 1Γ, 11" in die Taschen 9, 9', 9" und zwischen die Arbeitsflächen 10,10', 10" strömt, und dort Flüssigkeits-Trennschichten aufbaut. Auch die Trennflächen 14 der Zentrierachse 15 werden durch einen der Kanäle 71 mit hydrostatischem Trennfluid versorgt.

In den Fi g. 2 und 3 sind jeweils Schnitte des Kraftwandlers 1 in vergrößertem Maßstab dargestellt, die das Zusammenwirken der einzelnen Teile deutlicher zeigen. Im übrigen sind gleiche Teile wie in F i g. 1 mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet

Wie bereits erwähnt zeigt Fig. 4 in der Draufsicht auf den Grundkörper 3, von außen nach innen, die zylindrische äußere Form 41, die ringförmige Nut 20, die Arbeitsflächen 10,10', 10", die Kanäle 11,11', 11" für die Zuführung des Trennfluids unter Druck, sowie zum Ablaufen des rückfließenden Fluids vorgesehene Kanäle 23,23', 23", ferner die konzentrische Bohrung 13 und die darin angeordnete Zentrierwelle 15 mit den hydrostatischen Trennflächen 14, 14', 14". Die Darstellung läßt deutlich die Unterteilung der gesamten Arbeitsfläche in drei Teilflächen 10,10", 10" erkennen, die annähernd die Form eines dreiblättrigen Kleeblattes aufweisen und von denen jede, in der Draufsicht jedoch nicht erkennbar, eine schraubenförmige Neigung nach Art eines Gewindeganges aufweisen.

F i g. 5 zeigt eine Wägevorrichtung, welche aus vier hydrostatischen Kraftwandlern la, 16, lc, id zusammengesetzt ist, deren Drehmomentenarme 19a, 196,19c, 19d an den Meßwertgeber 24 angeschlossen und untereinander verbunden sind.

Die Anordnung nach F i g. 5 zeigt den vorteilhaften, unkomplizierten Zusammenschluß mehrerer Kraftwandler la bis id durch Verbindung der Drehmomentenarme 19a bis 19d mit Verbindungselementen 25 zu einer Lastkette. Solche Verbindungselemente 25 können beispielsweise Stahldrähte oder Seile sein.

Eine vorteilhafte Anwendung der Wägeeinrichtung nach der Erfindung zeigt F i g. 6. Es handelt sich hierbei um eine Werkstoffprüf- und Belastungsmaschine 43, in die ein Prüfling 44 zwischen dem Kraftwandler 1 und einem Joch 45 eingespannt ist. Ein am Drehmomentenarm 19 angreifender Winkelverstellantrieb 29 verdreht den Drehkörper 4 relativ zum Grundkörper 3 und erzeugt dadurch einen Arbeitshub in Richtung des Pfeiles 30. Dadurch wird der Prüfling 44 zwischen dem Joch 45 und der Oberseite des Drehkörpers 4 zusammenpressend belastet, wobei der Meßwertgeber 24 die absolute Höhe der angreifenden Last mißt.

In den F i g. 7 und 8 sind weitere beispielhafte Anwendungsgebiete der Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt. F i g. 7 zeigt einen Bunker 31 mit einem Fassungsvermögen zwischen 1000 und 2000 Tonnen, beispielsweise für Grundstoffgüter der Steine- und Erden-Industrie. Der Bunker 31 ist über Pratzen 32 mit Wägevorrichtungen 33 nach der Erfindung hängend angeordnet. Am unteren Teil 34 seiner konischen Spitze 35 ist zum volumetrisch dosierenden Austrag eine Drehteller-Anordnung 36 vorgesehen, die Gut abzieht und auf ein Transportband 37 abwirft Die Wägevorrichtungen 33 sind mit ihren Drehmomentenarmen 19 nach Art der Anordnung in F i g. 5 zu einer Lastkette zusammengeschaltet und mit dem Meßwertgeber 24 verbunden. Auf diese Weise wird laufend eine Gewichtsdifferenz beim Füllen oder Entleeren des Bunkers 31 überwacht, so daß die entsprechenden Vorgänge ferngesteuert automatisch ablaufen können.

Schließlich zeigt F i g. 8 die Anwendung einer Wägevorrichtung 33 nach der Erfindung, d:c gleichzeitig info! ge der vorteilhaften Ausgestaltung als Kraftwandler bei gegenseitiger Verdrehung des Drehkörpers einen Stellweg ausübt. Die Wägevorrichtung dient im vorliegenden Beispiel der F i g. 8 neben ihrer Funktion als Waage gleichzeitig auch als Stelleinrichtung für einen geringen Hub, jedoch unter voller Last, ähnlich der Anwendung in F i g. 6 bei der Werkstoffprüf- und Belastungsmaschi-

ne 43. Im Beispiel nach Fig.8 handelt es sich um ein Walzengerüst 38 zur Herstellung von Feinblech, bei dem sowohl der Walzendruck erfaßt wird, als auch eine Fein- und Feinsteinstellung des Walzenspaltes 39 durch die Wägevorrichtung 33 erfolgen kann, wenn es sich s beispielsweise um eine Verstellung im Größenordnungsbereich von Millimeter-Bruchteilen handelt. Eine Grob-Stelleinrichtung 40 am Kopf der Maschine ist für größere Stellwege, ebenfalls unter Last, zuständig.

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Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

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Claims (11)

1 2

Die Erfindung betrifft eine Wägevorrichtung gemäß Patentansprüche: dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die DE-OS 27 58 340 beschreibt eine Wägevorrich-

1- Wägevorrichtung mit einem Lastaufnehmer, tung, die als Kraftwandler einen Kraftzeriegungskeil der auf -einen Kraftwandler wirkt, der hydrostatisch 5 verwendet, der zwischen einem Lastaufnehmer und eigelagerte, geneigte Arbeitsflächen aufweist, die Ge- nem Grundkörper über hydrostatische Lager praktisch wichtskraft in eine dazu senkrechte Kraft umwan- reibungsfrei gelagert ist Die Verwendung eines Kraftdelt und über einen Zugann an einen Meßwertgeber zerlegungskeils bringt erhebliche Vorteile mit sich, da angeschlossen ist, dadurch gekennzeich- die Anordnung unkompliziert in Aufbau und Funktion net, daß io ist, für höchste Lasten verwendet werden kann und ein

optimales Dämpfungsverhalten aufweist Es ergeben

a) der Kraftwandler (1) aus einem Grundkörper sich jedoch gewisse Schwierigkeiten bei der allseitigen (3), einem auf diesem aufliegenden Drehkörper Führung des Keiles; auch läßt sich nicht ohne weiteres (4) und einer Zentrierachse (15) zur drehbaren eine abgeschlossene kompakte Einheit bilden. Lagerung des Drehkörpers (4) besteht, 15 Die DE-PS 6 71 807 beschreibt eine Wägevorrichtung

b) die Auflagefläche (10,10', 10") vom Drehkörper mit einer sich in Krafteinwirkungsrichtung erstrecken-(4) zum Grundkörper (3) schraubenförmig aus- den, auf Zug vorgespspnten Torsionsfeder, an der senkgebfldet ist und das hydrostatische Auflager bil- recht zur Drehachse ein Anzeigeelement angebracht ist det, und Bei Belastung wird die Torsionsfeder entsprechend ent-

c) der Drehmomentenarm (19) fest mit dem Dreh- 20 spannt und das Anzeigeelement gedreht Zur genauen körper (3) verbunden ist Messung großer Last ist die bekannte Vorrichtung nicht

geeignet Auch ist der Teileaufwand groß und die Her-

2. Wägevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Stellungskosten sind verhältnismäßig hoch, kennzeichnet, daß über eine Kreisfläche verteilt Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, mehrere Arbeitsflächen (10, 10', 10") vorgesehen 25 eine Wägevorrichtung der gattungsgemäßen Art anzusind· geben, die bei Wahrung der Vorteile eines hydrostatisch

3. Wägevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- gelagerten Kraftzerlegungskeiles eine verbesserte Fühdurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfläche^) (10, rung besiizt in der Herstellung einfach ist und einen 10' 10") eine Steigung zwischen 1 :10 000 und 1 :10, kompakten Aufbau ermöglicht Ferner soll eine einfavorzugsweise zwischen 1 :1000 und 1 :100 aufwei- 30 ehe staubdichte Kapselung möglich sein und es sollen ^sen· sich Baureihen mit normierbaren Einzelelementen bil-

4. Wägevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 den lassen.

bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsflä- Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst

chen (10, 10', 10") als auf den Metallflächen des durch eine Wägevorrichtung mit den Merkmalen des

Drehkörpers (4) bzw. Grundkörpers (3) aufgebrach- 35 Kennzeichens des Patentanspruchs 1.

te Kunststoffbeschichtung ausgebildet sind. Bei der erfindungsgemäßen Wägevorrichtung wer-

5. Wägevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 den äußere Kräfte auf einfache Weise kompensiert, bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastaufneh- Auch kann mit der einstellbaren Länge des Drehmomer (5) eine plane Unterseite besitzt, die über eine mentenarms der Lastbereich erheblich erweitert werhydrostatische Lagerung auf der placen Oberseite 40 den. Die zylindrische Ausführung verringert die Abmesdes Drehkörpers (4) aufliegt. sungen der Wägevorrichtungen und ermöglicht eine

6. Wägevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 einfache, staubdichte Kapselung.

bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierachse Bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen

(15) über hydrostatische Trennflächen (14) beruh- Wägevorrichtung sind in den Unteransprüchen gekenn-

rungsfrei geführt ist. 45 zeichnet

7. Wägevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Wägebise, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftwandler vorrichtung werden nachstehend unter Bezugnahme (3, 4) durch eine elastische Manschette (21) nach auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

außen abgedichtet ist. F i g. 1 eine erste Ausführungsform der Wägevorrich-

8. Wägevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 50 tung nach der Erfindung, im Schnitt,

bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kraft- F i g. 2 den Kraftwandler gemäß F i g. 1 in vergrößer-

wandler (la bis id) vorgesehen sind, deren Drehmo- ter Darstellung, im Schnitt nach der Linie H-II aus

mentenarme (19a— I9d) über Verbindungselemente F i g. 4,

(25) zu einer Lastkette verbunden sind, die an einen F i g. 3 einen Schnitt durch den Kraftwandler gemäß

Meßwertgeber (24) angeschlossen ist. 55 Fig. 1 nach der Linie HI-III aus F ig. 4,

9. Wägevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 F i g. 4 in Draufsicht die schraubenförmig verlaufenbis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche hydro- den Arbeitsflächen eines als feststehende Spindel vorgestatischen Lager an ein gemeinsames Versorgungs- sehenen Grundkörpers,

system (2) angeschlossen sind. F i g. 5 eine Anordnung von vier Wägevorrichtungen,

10. Wägevorrichtung nach einem der Ansprüche 5 60 deren Drehmomentenarme durch Verbindungselemenbis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Lsstaufneh- te zu einer Lastkstts verbunden und an einen MeBv."*" mer (5) auf dem Drehkörper (4) horizontal ver- geber angeschlossen sind, in Draufsicht,

schieblich angeordnet ist. F i g. 6 eine Ausführungsform der Wägevorrichtung

11. Wägevorrichtung nach einem der vorherge- nach der Erfindung als Meßwertgeber sowie Stelleinhenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß 65 richtung in einer Werkstoffprüf- und Belastungsmaschider Drehmomentenarm (19) in seiner Länge verstell- ne, teils in Ansicht, teilweise im Schnitt,

b i Fig. 7 eine Anordnung mehrerer Wägevorrichtungen bei einem Großbunker in Ansicht,