DE3244756A1

DE3244756A1 - Federkoerper mit integrierter parallelfuehrung fuer eine oberschalige waage

Info

Publication number: DE3244756A1
Application number: DE19823244756
Authority: DE
Inventors: Matthias Dipl.-Phys. Eger; Herbert 3413 Moringen Engelhardt; Erich Ing.(grad.) 3406 Bovenden Knothe; Eberhard Dipl.-Phys. 3400 Göttingen Stadler
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius AG
Priority date: 1982-12-03
Filing date: 1982-12-03
Publication date: 1983-07-21
Also published as: CH661591A5; US4542800A

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf einen aus einem quaderförmigen Stück hergestellten Federkörper für eine oberschalige Waage, der durch eine waagerechte, durchgehende Aussparung in einen oberen und einen unteren Lenker unterteilt ist, so daß der Pederkorpef gleichzeitig die Parallelführung für die Waagschale bildet, und der an Dünnstellen im Bereich mindestens eines Lenkers Dehnungsmeßstreifen (DMS) aufweist. Federkörper dieser Art sind allgemein bekannt und beispielsweise in der Schweizer Patentschrift Nr. 353 555 anhand der Figuren ¹J und 5 oder der DE-PS 29OO614 anhand der Figuren 1 und 2 beschrieben.

Nachteilig an diesen bekannten Ausführungen ist, daß bei ausmittiger Belastung der Waagschale - und zwar in Richtung senkrecht zur Längsebene des Federkörpers - sehr große Biege-* und Torsionsmomente auf die Lenker wirken. Dies begrenzt einmal die mögliche Schalengröße und führt weiter zu großen Gradienten der Dehnung im Bereich der DMS und macht daher eine sehr exakte Positionierung der DMS notwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, einen Federkörper der oben

beschriebenen Art anzugeben, der diese Nachteile nicht auf-

weist, insbesondere also mit einer großen Waagschale ausgerüstet werden kann.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Breite des Federkörpers größer ist als seine Höhe und daß der Federkörper mindestens im Bereich der Lenker durch eine nicht den Rand berührende, senkrechte, durchgehende Ausnehmung in zwei Teilbereiche unterteilt ist. Dadurch kann der Federkörper sehr breit gemacht werden, ohne daß die Federkonstante der Parallelführung zu groß wird und ohne daß die Dehnung im Bereich der Dünnstellen zu gering wird. Durch die große Basisbreite des Federkörpers ergeben die Biege- und Torsionsmomente bei

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ausmittiger Belastung der Waagschale vorzugsweise Zug- bzw« Druckkräfte in den Lenker-Teilbereichen/ die zudem wegen der umgekehrten Proportionalität zur Breite verhältnismäßig klein bleiben.

Die senkrechte Ausnehmung kann in verschiedenen Ausgestaltungenj, z«B» rechteckig, H-förmig, ü-forraig oder mlanderförmig ausgeführt sein» Die Ausnehmung wird vorzugsweise durch einen Präsvorgang hergestellt. Dies läßt sich besonders rationell durchführen, wenn die Ausnehmung überall die gleiche Breite aufweist»

Der breite Federkorper weist weiterhin den Vorteil auf_s daß die Waagschale an zwei oder drei Punkten mit dem parallelgeführten Teil des Federkörpers verbunden' sein kann, wodurch die Anforderungen an die Stabilität der Waagschale verringert werden.

Die DMS werden zweckmäßigerweise je zur Hälfte auf die beiden Federkorper verteilt. Dabei können die DMS wahlweise alle auf ■ dem oberen oder alle auf dem unteren Lenker appliziert sein., was eine besonders einfache Anbringung ergibt; oder jeder der vier Teil-Lenker weist je zwei DMS auf, was eine besonders gute Symmetrie ergibt.

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

Fig. 1 den Federkorper in Aufsicht _s

Fig. 2 den Federkorper im Schnitt längs der Linie .11-11 in Fig» I und

Fig„ 3 bis 6 verschiedene Varianten des Federkörpers in Aufsicht.

Der in Pig. 1 in Aufsicht gezeigte Federkörper für eine oberschalige Waage besteht aus einem Teil 2, das gehäusefest gehalten ist, beispielsweise durch nicht gezeigte Schrauben, die durch die beiden Bohrungen 21 hindurchreichen. Weiter besteht der Federkörper aus zwei Lenkerbereichen 3 und 4, die die Parallelführung für den Bereich 1, der die (nicht gezeichnete) Waagschale trägt, bilden. Die Waagschale ist entweder an den zwei Gewindelöchern 11 oder nur mittig an dem Gewindeloch 14 befestigt. Der Querschnitt der beiden Lenkerbereiche 3 und 4 ist gleich und ergibt sich aus Fig. 2: Durch zwei durchgehende Bohrungen 6 und 7 und durch eine schlitzförmige Ausfräsung 8 sind die beiden Lenker herausgearbeitet (oberer Lenker 3a und unterer Lenker 3b), die gemeinsam die Parallelführung bilden. An den vier Dünnstellen sind DMS 31, 32, 33 und 34 appliziert. Entsprechende DMS befinden sich auf dem Lenkerbereich 4. Es reicht aber auch die Applikation der DMS entweder nur auf der Oberseite des Federkörpers (DMS 31, 32, 41 und 42) oder nur auf der Unterseite des Federkörpers. Die DMS können auch abweichend von Fig* 2 auf der zylinderförmigen Innenseite der Dünnstellen appliziert sein« Bei Belastung der Waagschale senkt sich das mit der Waagschale verbundene, parallelgeführte Teil 1 in bekannter Weise ab und ■ die DMS werden gedehnt bzw. gestaucht, was sich in ebenfalls bekannter V/eise in ein elektrisches Ausgangssignal, das der Belastung auf der Waagschale proportional ist, umformen läßt.

Der ganze Federkörper ist aus einem Stück hergestellt, vorzugsweise indem aus einem Metallquader zuerst die senkrechte Ausnehmung 5 (Flg. 1) durch Fräsen herausgearbeitet wird und anschließend bei beiden Lenkerbereichen 3 und 4 die Locher und 7 gebohrt werden und durch den Schlitz 8 verbunden werden. Alle Vorteile der einstückigen Herstellung, wie z.B. das Fehlen von Klemmungen oder Einpreßstellen, bleiben damit erhalten. Denkbar ist auch eine Herstellung nach dem Druckguß-Verfahren.

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Die in den Figuren 3 bis 6 gezeigten weiteren Ausgestaltungen des Federkörpers unterscheiden sich durch verschiedene Formen bei der senkrechten Ausnehmung 5 und dadurch bedingt ln_; der Lage der Befestigungspunkte für die Waagschale am Federkörper und für die Befestigung des Federkörpers am Gehäuse. Alle Ausgestaltungen weisen einen gehäusefesten Bereich 2 auf, zwei Lenkerbereiche 3 und 4, deren Querschnitt jeweils dem in. Fig» gezeigten Querschnitt entspricht, und einen parallelgeführten Bereich 1, der die Waagschale trägt«, .

In der Ausgestaltung nach Flg. 3 Ist die Ausnehmung 5 Unförmig, ausgeführt, wobei die Breite dieser Ausnehmung überall gleich ist, so daß bei der Herstellung durch Fräsen das U nur einmal durchfahren werden muß« Die Befestigung des Federkörpers am Gehäuse erfolgt mittels der beiden Löcher 21. Die. Waagschale kann in dieser Ausgestaltung entweder nur am Gewindeloch 12 befestigt werden oder zusätzlich an den beiden Gewindelöchern 11, so daß sich eine Drei-Punkt-Abstützung ergibt und die Anforderungen an die Stabilität der Waagschale geringer sind.

In der Ausgestaltung nach Fig. 4 Ist die Ausnehmung H-förmig ausgeführt. Gehäusefestes Teil 2 und parallelgeführtes Tell I weisen dadurch gleiche Geometrie auf, wodurch sich eine sehr hohe Symmetrie der Kraftverteilung ergibt« Die Waagschale kann mittels des Gewindeloches 12 und/oder der beiden Gewindelöcher 11 am Federkörper befestigt werden. Entsprechend erfolgt die Befestigung des Federkörpers am Gehäuse mittels des Loches 22 und/oder der beiden Löcher 21» Die Breite der Ausnehmung 5 kann wieder aus Fertigungsgründen überall die gleiche Breite aufweisen.

Die Ausgestaltung nach Figo 5 ist gegenüber Figo 4 so modifiziert, daß bei Befestigung der Waagschale am Federkörper mittels des Gewindeloches 12 und bei Befestigung des Federkörpers am Gehäuse mittels der beiden Löcher 22 bei mittiger Belastung kein Drehmoment an den Befestigungspunkten auftritt.

Abweichend kann aber auch in dieser Ausgestaltung die Waag·^ schale an drei Punkten (Gewindelöcher, 11 und 12) am Feder- "■ körper befestigt werden, ebenso kann die Befestigung des Federkörpers am Gehäuse an drei Punkten (Löcher 22 und 23) ■- oder an vier Punkten (Löcher 21 und 22) erfolgen.

In der Ausgestaltung nach Pig. 6 ist die Ausnehmung 5 mäandeifÖrmig ausgeführt. Dabei bleiben am gehäusefesten Teil 2 zwei Finger 25 und 26 stehen, während am parallelgeführten Teil 1 ein Finger 15 stehenbleibt. Die Befestigung der Waagschale am Federkörper (mittels Gewindeloch 13) kann wieder zwischen den beiden Befestigungspunkten 23 des Federkörpers am Gehäuse liegen, so daß keine Drehmomente auftreten. Andererseits kann die Waagschale aber auch zusätzlich mittels der beiden Gewindelöcher 11 am Federkörper befestigt werden und für die Befestigung des Federkörpers am Gehäuse stehen zusätzlich wahlweise die beiden Löcher 22 und/oder die beiden Löcher 21 und/oder das Loch .24 zur Verfugung.

In der Fig. 6 ist die Ausnehmung überall gleich breit vorgesehen, um eine rationelle Fertigung durch Fräsen zu ermöglichen. Es ist aber auch möglich, die Ausnehmungen an den Kuppen der Finger 15, 24 und 25 schmaler zu wählen als in den übrigen Bereichen. Dies ist zwar bei einer Fertigung durch Fräsen aufwendiger, bietet aber den Vorteil, daß auch bei Drei-Punkt-Befestigung der Waagschale am Federkörper mittels der Gewindelöcher 11 und 12 und bei Drei-Punkt-Befestigung des Federkörpers am Gehäuse mittels der Löcher 22 und 24 die Schwerpunkte der beiden Dreiecke der Befestigungspunkte fast übereinstimmen. Durch dieselbe Maßnahme können auch in den Ausgestaltungen nach Fig. 3 und 4 die Befestigungsstellen der Waagschale am Federkörper und des Federkörpers am Gehäuse näher aneinander herangebracht werden.

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Claims

Sartorius GmbH Akte SW 8212 Weender Landstraße 94-108 Kö/hs D-34OO Göttingen Federkörper mit integrierter Parallelführung für eine oberschalige Waage Ansprüche:

1.) Aus einem quaderförmigen Stück hergestellter Federkörper für eine oberschalige Waage, der durch eine waagerechte;, durchgehende Aussparung in einen oberen und einen unteren Lenker unterteilt ISt₂, so daß der Federkörper gleichzeitig die Parallelführung für die Waagschale bildet, und der an Dünnstellen im Bereich mindestens eines .Lenkers Dehnungsmeßstreifen aufweist, dadurch gekennzeichnet _a daß die Breite des Federkörpers (1...4) größer ist als seine Hohe und daß der Federkörper mindestens im Bereich der Lenker durch eine nicht den Rand berührende* senkrechte» durchgehende Ausnehmung (5) in zwei Teilbereiche (3_S 4) unterteilt ist«

2. Federkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrechte Ausnehmung (5) rechteckig ausgebildet ist.

3· Federkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrechte Ausnehmung (5) H-förmig ausgebildet ist.

4. Federkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrechte Ausnehmung (5) U-förmig ausgebildet ist.

5· Federkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrechte Ausnehmung (5) mäanderförmig ausgebildet ist, so daß zwischen den seitlichen Lenker-Teilbereichen (3, 4) des Federkörpers insgesamt drei, zu diesen parallele, fingerförmige Stege (15, 25, 26) stehenbleiben, von denen zwei (25, 26) mit dem ortsfesten Teil (2) des Federkörpers verbunden sind und einer (15) mit dem parallelgeführten, die Waagschale tragenden Teil (1) des Federkörpers verbunden ist.

6. Federkörper nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrechte Ausnehmung (5) als Ausfräsung ausgebildet ist. .

7· Federkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrechte Ausfräsung (5) überall die gleiche Breite aufweist.
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8. Federkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Waagschale an zwei Punkten (11) auf dem parallelgeführten Teil (1) des Federkörpers abstützt.

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9« Federkörper nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Waagschale an drei Punkten
(11, 12) auf dem parallelgeführten Teil (1) des Feder-'
körpers abstützt.

10«, Federkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß auf jedem der beiden Teilbereiche (3, ¹O des Federkörpers Dehnungsmeßstreifen in gleicher Anzahl
appliziert sind.

11. Federkörper nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß alle Dehnungsmeßstreifen entweder auf dem oberen oder auf dem unteren Lenker appliziert sind.

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