DE3423501A1 - Messwandler zur umsetzung eines gewichtes in eine frequenz - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft einen Meßwandler zur Umsetzung eines Gewichtes in eine Frequenz mit einem Stimmgabelvibrator, der einstückig mit dem Meßwandler ausgebildet ist.

Es ist bekannt/ ein Gewicht unter Anwendung der Erscheinung zu messen/ daß die Eigenfrequenz einer Stimmgabel abhängig von einer Spannkraft oder Kompressionskraft geändert wird/ die auf die Stimmgabel ausgeübt wird, wie dies in den japanischen offengelegten Patentanmeldungen Nr. 133,390/79 und 51/329/80 beschrieben ist. Bei dem Gewichtmeßgerät unter Verwendung einer Stimmgabel kann dann, wenn das Gewicht in korrekter Weise in axialer Richtung auf die Gabel zur Einwirkung gebracht wird, ein genaues Meßergebnis, erhalten werden. Wenn jedoch eine Drehkraft oder Biegekraft auf die vibrierende Gabel ausgeübt wird oder wenn eine unerwünschte Kraft senkrecht zur axialen Richtun.g der Gabel aufgebracht wird, können verschiedene Meßfehler erzeugt werden, durch, die eine praktische Verwendung verhindert wird. Wenn, darüber hinaus die vibrierende Gabel an einem. Meßgerät befestigt wird wie beispielsweise an einer Waage, so wird die Gabel einer unerwünschten inneren Spannung ausgesetzt. Diese innere Spannung ist je nach der Befestigungsart verschieden, und es können daher die Eigenschaften der Stimmgabeln bei den jeweiligen Gabeln bzw. Anwendungen der Gabeln verschieden sein. In einigen Fällen können eine Hysterese und ein allmähliches Verformen erzeugt werden, und die Auflösung kann vermindert werden. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß, da verschiedene Abschnitte aus Materialien mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten hergestellt sind, ein Fehler aufgrund von Temperaturver-

änderungen auftreten kann.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Meßwandler zur Umsetzung eines Gewichtes in eine Frequenz, unter Verwendung eines Stimmgabelvibrators zu schaffen/ durch den die zuvor erwähnten Nachteile beseitigt werden und der durch eine kleine Anzahl von Herstellungsschritten

zusammengesetzt werden kann, ferner eine ausgezeichnete Vibrationseigenschaft besitzt und bei einfacher Konstruktion eine hohe Genauigkeit bietet.

Der Meßwandler zur Umsetzung eines Gewichtes in eine Frequenz nach der Erfindung umfaßt ein vibrierendes Element, welches aus einem Stimmgabelvibrator gebildet ist, der ein Paar von länglichen plattenförmigen vibrierenden Streifen aufweist, die parallel zu einer zentralen Achse und symmetrisch zu dieser verlaufen, und der ein Paar von überbrückenden Abschnitten umfaßt, die die vibrierenden Streifen an ihren beiden Enden miteinander koppeln. Die Resonanzfrequenz der Stimmgabel ändert sich abhängig von dem Gewicht, welches in axialer Richtung zur Einwirkung gebracht wird. Der Meßwandler ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Seite des vibrierenden Elementes, in axialer Richtung gesehen, mit Hilfe eines dünnen plattenförmigen Abschnitts mit einer Kraftgelenkstelle einer Hebeleinheit verbunden ist, die bei einer Hebelgelenkstelle gehaltert ist, während die andere Seite des vibrierenden Elements mit Hilfe eines dünnen plattenförmigen Abschnitts mit einem Basisabschnitt gekoppelt ist; ferner ist eine Lastgelenkstelle der Hebeleinheit mit Hilfe eines dünnen plattenförmigen Abschnitts mit einem ein Gewicht aufnehmenden Abschnitt verbunden, so daß das umzusetzende und von dem das Gewicht aufnehmenden Abschnitt aufgenommene Gewicht auf das vibrierende Element mit Hilfe der Hebeleinheit übertragen wird. Dabei sind alle Teile einstückig aus einem einzigen Teil hergestellt.

Im folgenden wird wird Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer zweiten

Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 10

Fig. 3 eine Frontansicht einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine Frontansicht einer vierten Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung einer weiteren

Ausführungsform eines Stimmgabelvibrators nach der vorliegenden Erfindung.
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Fig. 1 zeigt eine prinzipielle Konstruktion des Meßwandlers nach der vorliegenden Erfindung. Ein Stimmgabe!vibrator umfaßt ein Paar von länglichen vibrierenden Streifen 1a und 1b/ ein Paar von U-förmigen überbrückenden Abschnitten 2a und 2b, die die vibrierenden Streifen 1a und 1b an ihren jeweiligen Enden miteinander verbinden, und umfaßt ein Paar von dünnen plattenförmigen Abschnitten 3a und 3b zur Halterung der vibrierenden Streifen an beiden Enden derselben, wenn man in axialer Richtung blickt. Es sei darauf hingewiesen, daß bei dem bekannten Meßwandler der Stimmgabelvibrator als gesondertes Teil hergestellt ist. Um eine kontinuierliche Vibration zu erzeugen, sind auf den jeweiligen Seiten des überbrückenden Abschnitts 2b ein erstes und ein zweites piezoelektrisches Element 4a und 4b angeordnet, und zwar jeweils mit Hilfe eines Bindemate-

rials oder mit Hilfe der Aufdampftechnik. Diese Elemente sind jeweils mit einem Eingang bzw. einem Ausgang eines Verstärkers 5 verbunden, der außerhalb des Vibrators 1 vorgesehen ist. Das erste piezoelektrische Element 4a dient dazu,den Vibrator 1 zu erregen^und das zweite piezoelektrische Element 4b arbeitet als Abtaster bzw. Aufnehmer. Durch geeignete Wahl der Verstärkung und der Frequenzeigenschaften des Verstärkers 5 vibrieren die länglichen Vibrationsstreifen 1a und 1b symmetrisch bei einer Eigenfrequenz, die dem Gewicht, d. h. der auf den Stimmgabelvibrator 1 wirkenden Kraft entspricht. Durch Feststellen der Frequenz mit Hilfe eines FrequenzZählers 6 ist es somit möglich, das aufgebrachte Gewicht zur Anzeige zu bringen. .

Nach der vorliegenden Erfindung ist der Stimmgabelvibrator 1 nicht unabhängig als Einzelteil hergestellt, sondern ist einstückig mit einer Hebeleinheit 10 und einem Basisabschnitt 11 aus einem einzigen Teil hergestellt. Ein Ende des Stimmgabelvibrators 1 ist mit einem Ende der Hebeleinheit 10 mit Hilfe des dünnen plattenförmigen Abschnitts 3a an einer Kraft-Gelenkstelle 12 der Hebeleinheit 10 verbunden. Das andere Ende des Stimmgabelvibrators 1 ist mit Hilfe des dünnen plattenförmigen Abschnitts 3b mit dem Basisabschnitt 11 verbunden. Das andere Ende der Hebeleinheit 10 ist bei einer Last-Gelenkstelle 14 der Hebeleinheit 10 mit Hilfe eines dünnen plattenförmigen Spannungsstreifens 15 mit einem Gewicht auf nehmenden Abschnitt 16 verbunden. Die Hebeleinheit 10 wird an einer Hebelgelenkstelle 13 von dem Basisabschnitt 11 getragen. Das Gewicht F, welches an dem Gewicht aufnehmenden Abschnitt 16 angehängt wird oder aufgesetzt wird, wird so mit Hilfe der Hebeleinheit 10 auf den Stimmgabelvibrator 1 übertragen.

Die Hebelexnheit 10 kann ein gegebenes gewünschtes Hebel-

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Verhältnis a:b haben. Wenn das umzusetzende Gewicht kleiner ist als 49 N, ist es praktisch/ die Anordnung so zu treffen, daß a kleiner ist als b. In dem Basisabschnitt 11 sind Öffnungen oder Bohrungen 17 und 18 ausgebildet/ um den Meßwandler an einem Gehäuse einer Waage zu befestigen. Der das Gewicht aufnehmende Abschnitt 16 kann mit einem Haken 19 ausgestattet sein, der mit unterbrochener Linie ge zeichnet ist, und das umzusetzende Gewicht kann je nach Bedarf an den Haken angehängt werden. In der Nähe der Gelenkstelle 12 und der Gelenkstelle 14 sind Vorsprünge 20 und 21 ausgebildet/ die jeweils einstückig mit dem Basisabschnitt 1 1 ausgebildet sind, so daß die Hebeleinheit 10 durch kleine Abstände von dem Basisabschnitt 11 getrennt ist.

Wenn bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel die dem zu messenden Gewicht entsprechende Kraft F auf den Gewicht aufnehmenden Abschnitt 16 einwirkt, wird die Kraft (b/a)F mit Hilfe der Hebeleinheit 10 auf den Stimmgabelvibrator 1 übertragen/ wenn die Hebeleinheit das Hebelverhältnis a:b besitzt. Es wird dann durch Feststellen der Vibrationsfrequenz des Vibrators 1 mit Hilfe des Frequenzzählers 6 das Gewicht gemessen und zur Anzeige gebracht. Selbst wenn in diesem Fall die auf den Gewicht aufnehmenden Abschnitt 16 einwirkende Kraft F nicht parallel zur Zentralachse des Vibrators 1 und der des dünnen plattenförmigen Streifens 15 wirkt oder irgendeine störende Kraft mit Ausnahme der Meßkraft F auf irgendwelche Teile des Meßwandlers einwirkt, wird der Stimmgabelvibrator 1 in keiner Weise beschädigt und der Vibrationszustand in keiner Weise beeinträchtigt.

Wenn beispielsweise eine Kraft F¹ mit einer unerwünschten Komponente in einer Richtung X parallel zu einer Ebene des Basisabschnitts auf den das Gewicht aufnehmenden Abschnitt 16 einwirkt, so wird auch diese X-Komponente auf die Hebel-

einheit 10 einwirken, und eine seitliche Kraft auf die Hebelgerenkstelle 13 ausüben. Da jedoch die Hebeleinheit 10 in Längsrichtung schwer verformbar ist, beeinflußt die unerwünschte Kraftkomponente den Stimmgabelvibrator 1 nicht, und es wird daher der Vibrationszustand des Stimmgabelvibrators 1 nicht verändert. Wenn welter die Kraft F eine Dreh- oder Torsionskomponente enthält, so wird diese Komponente durch den dünnen plattenförmigen Streifen 15 absorbiert und beeinflußt somit nicht den Stimmgabelvibrator 1.

Wenn die Kraft F eine Komponente in Richtung Y senkrecht zu dem Basisabschnitt enthält, so wird eine Drehkraft M um eine Z-Achse erzeugt, die durch die Hebelgelenkstelle 13 verläuft. Diese Drehkraft wird durch die Hebelgelenkstelle 13 unterdrückt und der Einfluß der Drehkraft auf den Vibrator 1 wird merklich reduziert und zwar abhängig von den Abmaßen der Hebelgelenkstelle 13 und den Richtungen X und Y. Es sei darauf hingewiesen, daß die Drehkraft noch weiter dadurch reduziert werden kann, daß man den Haken 19 auf geeignete Weise mit dem Gewicht aufnehmenden Abschnitt 16 verbindet.

Es soll nun. im folgenden die Betriebsweise erläutert werden für den Fall, daß eine übermäßig große Kraft, die außerhalb des Meßbereiches liegt, aufgebracht wird. In diesem Fall wird die Hebeleinheit 10 um die Hebelgelenkstelle 13 im Uhrzeigersinn gedreht, und es wird die Hebeleinheit 10 gegen den Vorsprung 21 in der Nähe der Lastgelenkstelle 14 gedrückt und daher die Drehung der Hebeleinheit 10 begrenzt. Auf diese Weise läßt sich der Stimm*- gabelvibrator 1 gegen eine übermäßig große Kraft wirksam schützen. Wenn eine übermäßig große Druckkraft auf den Gewicht aufnehmenden Abschnitt 16 ausgeübt wird, wird der dünne plattenförmige Streifen 15 gebogen, und es wird somit der Stiimügabelvibrator 1 gegen die übermäßig

große Druckkraft geschützt. Selbst wenn die übermäßig große Druckkraft direkt'auf die Hebeleinheit 10 ausgeübt wird, wird die Drehbewegung der Hebeleinheit 10 durch den Anschlag der Hebeleinheit gegen den Vorsprung 20 nahe der Kraftgelenkstelle 12 begrenzt. Auf diese Weise läßt sich der Stimmgabelvibrator 1 wirksam gegenüber einer übermäßig großen Zugkraft und Druckkraft schützen.

Der zuvor erläuterte Meßwandler kann mit Hilfe verschiedener Verfahren in der Praxis hergestellt werden, und es wird empfohlen, ihn aus einer einzelnen Platte mit Hilfe einer elektrischen Entladungsdraht-Schneidemaschine herzustellen. In diesem Fall kann der Meßwandler mit Ausnahme der piezoelektrischen Elemente 4a und 4b aus einem einzigen Material durch einen einzigen Herstellungsprozeß hergestellt werden, und es kann daher der Herstellungsschritt sehr einfach durchgeführt werden. Ferner werden auch keine unterschiedlichen Eigenschaften zwischen den jeweiligen hergestellten Einheiten eingeführt^und ferner kann auch keine innere Spannung erzeugt werden, da während der Herstellung keine Zusammenbauarbeit erforderlich ist. Daher wird auch keine Hysterese oder ein allmähliches Verformen bzw. überdehnung eingeführt, und es lassen sich einheitliche Eigenschaften und ein hohes Aufslöungsvermögen erzielen. In der Praxis kann der Meßwandler aus einer Platte hergestellt werden, die aus einer Legierung mit konstantem Elastizitätskoeffizienten besteht, wobei nach dem Schneidvorgang das gesamte Teil wärmebehandelt bzw. geglüht wird, so daß irgendwelche inneren Spannungen aufgrund der Bearbeitung vollständig beseitigt werden. Da ferner das gesamte Teil des Meßwandlers aus einem einzigen Material hergestellt ist, sind auch die Wärmeausdehnungskoeffiz-ienten der verschiedenen Abschnitte untereinander gleich., und es wird daher auch selbst bei Temperaturschwankungen das Hebelverhältnis b/a konstant gehalten, und ein Meßfehler

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aufgrund von Temperaturveränderungen wird nicht erzeugt.

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform des Meßwandlers nach der vorliegenden Erfindung. Der Unterschied zwischen der ersten Ausführungsform nach Fig.1 ibesteht darin/ daß die Hebeleinheit 10 und der Basisabschnitt 11 nicht nur an der
Hebelgelenkstelle 13 miteinander gekoppelt sind, sondern auch nahe der Lastgelenkstelle 14, und zwar mit Hilfe
einer dünnen ringförmigen Feder 22, die einen kleinen
Federkoeffizienten hat. Es sei darauf hingewiesen, daß

die Feder 22 auch einstückig mit der Hebeleinheit 10 und dem Basisabschnitt 11 ausgebildet ist.

Wenn beispielsweise eine Spannkraft von 49 N auf den Stimmgabelvibrator 1 zur Einwirkung gebracht wird, so wird dieser um eine sehr kleine Strecke von ca. 0,01 mm gedehnt und sein Federkoeffizient hat somit- einen ziemlich großen Wert wie beispielsweise 4900N/mm. Es ist einfach, den
Federkoeffizienten der Feder 22 auf einen kleinen Wert wie beispielsweise 49 N/mm einzustellen. Unter einer solchen Bedingung wird ca. nur 1 % der zu messenden Kraft F durch die Feder 22 absorbiert, und die verbleibende Kraft wird wirksam auf den Stimmgabelvibrator 1 übertragen. Das Vorsehen der Feder 22 beeinflußt daher die Messung in keiner Weise.

Wenn bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Kraft F nicht parallel zur Achse des Stimmgabelvibrators 1 wirkt oder eine Kraftkomponente in Y-Richtung enthält, die ein Moment M um die Z-Achse erzeugt, so wird eine Scherkraft in Y-Richtung auf die Feder 22 übertragen. Da jedoch die Feder 22 einen sehr großen Widerstand gegenüber der in
Y-Richtung wirkenden Kraft hat, wird die Hebeleinheit 10 nicht um die Z-Achse verdreht, und es wird daher das Moment M nicht auf den Stimmgabelvibrator 1 übertragen.

Auf diese Weise wird bei der Ausfuhrungsform nach Fig. 2 nur diejenige Kraft, welche parallel zur Achse des Stimmgabelvibrators 1 verläuft, auf diesen zur Einwirkung gebracht, und andere unerwünschte störende Kräfte werden sämtlieh entfernt, und es wird somit eine extrem hohe Meßgenauigkeit erhalten. Wenn weiter ein Abstand zwischen der oberen Hälfte 22 ä "und einer unteren Hälfte -22b der Feder 22 auf einen kleinen Wert eingestellt wird,.- so werden diese Hälften 22a und 22b für den Fall, daß eine übermäßig große Kraft zur Einwirkung gelangt, zuerst in Berührung miteinander gebracht, und es kann somit der Stimmgabelvibrator 1 vor einer Zerstörung wirksam geschützt werden.

Fig. 3 veranschaulicht eine dritte Ausführungsform des Meßwandlers nach der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist die Hebelgelenkstelle 13 nicht in der Mitte zwischen der Lastgelenkstelle 14 und der Kraftgelenkstelle 12 angeordnet, sondern ist an einer Stelle gegenüber der Lastgelenkstelle 14 in bezug auf die ' Kraftgelenkstelle 12 angeordnet. Ferner ist der Gewicht aufnehmende Abschnitt 16 oberhalb der Lastgelenkstelle 14 vorgesehen und ist mit der Hebeleinheit 10 mit Hilfe eines dünnen plattenförmigen Streifens 15 verbunden. Die aufgrund des zu messenden Gewichtes erzeugte Kraft F muß daher nach oben im Sinne des Pfeiles gerichtet sein. Ferner ist zwischen der Hebeleinheit 10 und dem Basisabschnitt 11 einstückig eine Feder 23 ausgebildet, die ähnlich der Feder 22 bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist. Die Feder 23 hat eine U-förmige Gestalt, kann jedoch irgendeine gewünschte Form oder Gestalt wie beispielsweise eine S-förmige Gestalt haben, und zwar solange sie einen kleinen Federkoeffizienten besitzt und einen hohen Widerstand gegen eine Scherkraft bietet.

In Fig. 4 ist eine vierte Ausführungsform, des. Meßwandlers nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, die einen größeren Widerstand gegenüber einer unerwünschten Kraft bietet als im Falle der ersten Ausführungsform nach Fig. 1.

Diese Ausführungsform umfaßt einen Parallellenker mit - einem ersten Lenker 24 mit Biegestellen 24a und 24b an beiden Enden und mit einem zweiten Lenker 25 mit Biegestellen 25a und 25b an beiden Enden, wobei sich diese Lenker oder Verbindungsstücke parallel zur Hebeleinheit 10 erstrecken. Die Lenker 24 und 25 sind einerseits mit dem Basisabschnitt 1 über die Biegestellen 24a und 25a verbunden und sind andererseits mit einer Verbindungsstange 26 verbunden, deren unteres Ende mit dem Gewicht aufnehmenden Abschnitt 16 gekoppelt ist.

Da bei dieser Ausführungsform der Gewicht aufnehmende Abschnitt 16 und die Verbindungsstange 26 einen festen Körper bilden, können sie dann, wenn die Verschiebung klein ist, nur in einer rechtwinklig zu den Lenkern 24, 25 verlaufenden Richtung bewegt werden, d. h. also in der Richtung parallel zur Achse des Stimmgabelvibrators 1. Selbst wenn also eine Kraft F' mit einer Kraftkomponente in Richtung der X-Achse auf den Gewicht aufnehmenden Abschnitt 16 einwirkt, wird die unerwünschte Kraftkomponente in der X-Achse durch die Lenker 24 und 25 absorbiert und beeinflußt nicht den dünnen plattenförmigen Streifen 15 und den Stimmgabelvibrator 1. Selbst wenn auf ähnliche Weise ein Drehmoment auf den Gewicht aufnehmenden Abschnitt 16 einwirkt, wird dieses Moment durch den Lenkermechanismus mit den Lenkern 24 und 25 und der Verbindungsstange 26 absorbiert, so daß also der Stimmgabelvibrator 1 dadurch nicht beeinflußt wird. Ferner ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Vorsprung 27 einstückig mit dem Gewicht aufnehmenden Abschnitt 16 ausgebildet und liegt dem Basisabschnitt 11 in einem kleinen Abstand gegenüber. Der Vorsprung 27 dient somit als Anschlag,

wenn eine übermäßig große Kraft auf den das Gewicht aufnehmden Abschnitt 16 einwirkt.

Fig. 5 ist eine perspektivische Darstellung einer noch weiteren Ausführungsform des Stimmgabelvibrators nach der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausfuhrungsform sind Abschnitte, ähnlich denjenigen von Fig.1, durch die gleichen Bezugszeichen der Fig. 1 bezeichnet. Bei dieser Ausführungsform sind an den mittleren Bereichen eines Paares von vibrierenden Streifen 1a und 1b einstückig zylinderförmige Abgleichgewichte 28a bzw. 28b ausgebildet. Es ist wichtig, daß die Abgleichgewichte 28a und 28b in der axialen Richtung der Stimmgabel 1 kleine Abmaße aufweisen, so daß die Abgleichgewichte irgendeine gewünschte Gestalt außer einer zylinderischen Gestalt haben können.

Wenn die Abgleichgewichte 28a und 28b an den mittleren Stellen der vibrierenden Streifen 1a und 1b vorgesehen sind, so wird, obwohl die Eigenfrequenz, der Stimmgabel 1 abgesenkt wird, kein unerwünschter Einfluß mehr auf die Stimmgabel 1 zur Einwirkung kommen, da die mittlere Stelle einer Schleife bzw. dem Bauch einer Schwingung oder Vibration entspricht. Wenn die Eigenfrequenzen der vibrierenden Streifen 1a und 1b voneinander abweichen sollten, so wird das Abgleichgewicht 28a oder 28b, das in dem Streifen ausgebildet ist, welcher die niedrigere Vibrations frequenz, hat, in einem solchen Ausmaß herausgeschnitten, daß seine Vibrationsfrequenz gleich wird mit der höheren Vibrationsfrequenz des anderen Streifens. Wenn ferner die Vibrationsarten der Streifen 1a und 1b nicht gleich sind, so können sie gleich gemacht werden, indem man von einem oder von beiden der Abgleichgewichte 28a und 28b etwas abschneidet. Auf diese Weise können die Vibrationseigenschaften der vibrierenden Streifen 1a und 1b in einer sehr genauen Weise gleichgemacht werden, und es lassen sich somit genaue symmetrische Vibrationen mit keinerlei Phasendifferenz erhalten. Als

Ergebnis wird der Wert. Q groß gemacht/ und es entstehen auch keine Leckverluste der Vibrationsenergie der Stimmgabel 1. Es läßt sich ferner der Einfluß einer externen Vibration vermeiden und nur die Kraft sehr genau auf die Stimmgabel 1 übertragen, die sich aufgrund des zu messenden Gewichtes ergibt. Es wird daher die Vibrationsfrequenz der Stimmgabel 1 nur durch das angehängte oder aufgesetzte Gewicht bestimmt, so daß also das Gewicht auf sehr genaue Weise gemessen werden kann.

Wie vorangegangen im einzelnen erläutert wurde, ist bei dem Meßwandler nach der vorliegenden Erfindung der Stimmgabelvibrator einstückig mit dem Basisabschnitt und der Hebeleinheit ausgebildet, und es kann jegliche unerwünschte störende Kraft ausgeschaltet oder beseitigt werden, so daß sich dadurch eine ausgezeichnete Umsetzgenauigkeit erreichen läßt. Da darüber hinaus die gesamten Teile einstückig ausgebildet sind, läßt sich der Herstellungsprozeß sehr einfach durchführen, da dabei keine Zusammenbauarbeit erforderlich ist.

Claims (8)

Meßwandler zur Umsetzung eines Gewichtes in eine Frequenz Patentansprüche

1.J Meßwandler zur Umsetzung eines Gewichtes in eine ^-Frequenz, gekennzeichnet durch

einen Stimmgabelvibrator (1) mit einem Paar von länglichen, plattenförmigen, vibrierenden Streifen (1a, 1b), die zueinander parallel verlaufen und mit einem Paar von überbrückenden Abschnitten (2a, 2b), die die vibrierenden Streifen (1a, 1b) an ihren beiden Enden miteinander koppeln, wobei die Eigenresonanzfrequenz des Stimmgabelvibrators (1) sich abhängig von der Kraft ändert, welcher der Stimmgabelvibrator (1)in axialer Richtung ausgesetzt ist,

eine Hebeleinheit (10) mit einer Kraftgelenkstelle (12), einer Lastgelenkstelle (14) und einer Hebelgelenkstelle (13),

einen Basisabschnitt (11) mit Hauptflächen, die sich in axialer Richtung des Stimmgabelyibrators (1) erstrecken, und mit welchem die Hebeleinheit (10) über die Hebelgelenkstelle verbunden ist,

einen ersten plattenförmigen Abschnitt (3a) zum Koppeln eines der überbrückenden Abschnitte (2a, 2b) mit der

RadecfcestraBe 43 BOOO München 40 Telefon (089) 883603/885604 Telex S212313 Telegramme Patentconsult Sonnanberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 5*2943/561998 Telex 4186237 Telegramme Patentconsult

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Kraftgelenkstelle (12) der Hebeleinheit (10),

einen zweiten plattenförmigen Abschnitt (3b) zum Koppeln des anderen überbrückenden Abschnittes (2b) mit dem Basisabschnitt (11),
einen dritten plattenförmigen Abschnitt (15) zum Koppeln der Lastgelenkstelle (14) mit einem, das zxx messende Gewicht aufnehmenden Abschnitt (16), auf welchen das Gewicht, aufgelegt oder angehängt wird,

wobei der Stimmgabelvibrator (1), die Hebeleinheit (10), der Basisabschnitt (11), der erste/ der zweite und der dritte dünne plattenförmigen Abschnitt (3a/ 3b, 15) gemeinsam einstückig aus einem einzigen Teil hergestellt sind.

2. Meßwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet / daß die Hebeleinheit (10) einem Endabschnitt (21) des Basisabschnitts (11) nahe der Lastgelenkstelle (14) mit kleinem Abstand derart gegenüberliegt, daß dann, wenn ein übermäßig großes Gewicht auf die Lastgelenkstelle (14) einwirkt, die Bewegung der Hebeleinheit (10) durch den Endabschnitt (21) begrenzt wird.

3. Meßwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebeleinheit (10) einem End- abschnitt (20) des Basisabschnitts (11) nahe der Kraftgelenkstelle (12) mit einem kleinen Abstand gegenüberliegt, derart, daß dann, wenn eine übermäßig große Druckkraft auf die Hebeleinheit (10) einwirkt, die Bewegung der Hebeleinheit (10) durch den Endabschnitt (20) begrenzt wird.

4. Meßwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebeleinheit (10) und der Basisabschnitt (11) nahe der Lastgelenkstelle (14) durch eine flache Druckfeder (22) miteinander gekoppelt sind, wobei diese Druckfeder einen kleinen Federkoeffizienten besitzt

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und einstückig mit diesen Abschnitten ausgebildet ist.

5. Meßwandler nach Anspruch 1, dadurch -gekennzeichnet , daß ein Paar von parallel verlaufenden Lenkern (24, 25) mit Biegestellen (24a, 24b,25a, 25b) an beiden Enden vorgesehen sind, daß eine Seite der Lenker (24, 25) mit dem Basisabschnitt (11) und die andere Seite mit einer V.erbindungsstange (26) verbunden ist, die mit dem das Gewicht aufnehmenden Abschnitt (16) gekoppelt ist, und daß die Bewegung des das Gewicht aufnehmenden Abschnitts (16) auf eine Richtung parallel zur axialen Richtung des Stimmgabelvibrators (1) begrenzt ist.

6. Meßwandler nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Kraftgelenkstelle (12) zwischen der Hebelgelenkstelle (13) und der Lastgelenkstelle (14) gelegen ist und daß der das Gewicht aufnehmende Abschnitt (16) oberhalb der Lastgelenkstelle (14) angeordnet ist.

7. M.eßwandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende der Hebeleinheit (10), welches hinsichtlich, der Hebelgelenkstelle (16) der Kraftgelenkstelle (12) gegenüberliegt mit dem Basisabschnitt

(11) über eine flache Feder (23) gekoppelt ist, die einstückigmit diesem ausgebildet ist.

8. Meßwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jeweils ein Abgleichgewicht (28a, 28b) einstückig mit den vibrierenden Streifen (Ta, 1b) an deren mittleren Stellen ausgebildet sind.