DE3423501C2 - - Google Patents

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DE3423501C2
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Shigeru Uchiyama
Masaaki Kobayashi
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SHINKO DENSHI CO Ltd TOKIO/TOKYO JP
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SHINKO DENSHI CO Ltd TOKIO/TOKYO JP
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Description

Die Erfindung betrifft einen Meßwandler nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Fig. 1 der AT-PS 2 92 329 zeigt einen solchen Meßwandler, bei dem sich eine Waagschale über einen Schalenträger auf dem einen der beiden plattenförmigen Abschnitte abstützt. Der Schalenträger ist mittels zweier einerseits mit dem Schalenträger und andererseits mit einem Gehäuse (Basis) verbundenen Federn unter Bildung eines Parallelogramms parallel geführt. Dabei können die Gelenke zwischen den Federn und dem Gehäuse als eine Hebelgelenkstelle, diejenigen zwischen den Federn und den Schalenträger als eine Lastgelenkstelle und der Auflagepunkt des Schalenträgers auf dem ihn mit dem Stimmgabelvibrator verbindenden plattenförmigen Abschnitt als Kraftgelenkstelle bezeichnet werden, wenngleich letzteres nicht tatsächlich ein Gelenk sein muß.
Aus der CH-PS 6 27 841 ist ein Meßwandler zur Umsetzung eines Gewichtes in ein elektrisches Signal bekannt, wobei die eigentliche Umsetzung mit Hilfe von Dehnungsmeßstreifen erfolgt, die an einem Meßbalken befestigt sind. Dieser einstückig aus einem einzigen Teil durch Gießen, Fräsen oder Fräsen und Gießen hergestellte bekannte Meßwandler umfaßt eine Hebeleinheit mit zwei parallelogrammartig angeordneten Hebeln, die je über eine Hebelgelenkstelle mit einem Basisabschnitt verbunden sind. Der Meßbalken ist einerseits starr mit dem Basisabschnitt und andererseits über Gelenke mit einem der Hebel verbunden, und zwar an einer zwischen dessen Hebelgelenkstelle und Kraftgelenkstelle gelegenen Stelle. Zur Verminderung des Einflusses möglicher seitlich zur eigentlichen Gewichtskraft wirkender Kräfte sind bei diesem Meßwandler in zwei zueinander senkrechten Richtungen wirkende Gelenke beschrieben, die die Herstellung kompliziert machen.
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, ist auch in den japanischen offengelegten Patentanmeldungen Nr. 133,390/79 und 51,329/80 beschrieben. 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 Stimmgabel ausgeübt wird oder wenn eine unerwünschte Kraft senkrecht zur axialen Richtung der Gabel aufgebracht wird, können verschiedene Meßfehler erzeugt werden, durch die eine praktische Verwendung verhindert wird. Wenn darüber hinaus die Stimmgabel an einem Meßgerät befestigt wird, wird 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 Temperaturveränderungen auftreten kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Meßwandler zur Umsetzung eines Gewichtes in eine Frequenz unter Verwendung eines Stimmgabelvibrators zu schaffen, wobei der Meßwandler durch eine kleine Anzahl von Herstellungsschritten zusammengesetzt werden kann und bei einfacher Konstruktion eine hohe Genauigkeit, insbesondere Unempfindlichkeit gegenüber Quer- und Torsionskräften bietet.
Ausgehend von einem Meßwandler nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Im folgenden werden der Erfindung Ausführungsbeispiele unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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.
Fig. 1 zeigt eine prinzipielle Konstruktion des Meßwandlers nach der vorliegenden Erfindung. Ein Stimmgabelvibrator 1 umfaßt ein Paar von länglichen Streifen als Vibratorschenkel 1 a und 1 b, ein Paar von U-förmigen Brückenabschnitten 2 a und 2 b, die die Vibratorschenkel 1 a und 1 b an ihren jeweiligen Enden miteinander verbinden, und umfaßt ein Paar von dünnen plattenförmigen Abschnitten 3 a und 3 b zur Halterung des Stimmgabelvibrators an seinen beiden Enden wenn man in axialer Richtung blickt. Um eine kontinuierliche Vibration zu erzeugen, sind auf den jeweiligen Seiten des Brückenabschnitts 2 b ein erstes und ein zweites piezoelektrisches Element 4 a und 4 b angeordnet, und zwar jeweils mit Hilfe eines Bindematerials 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 4 a dient dazu, den Vibrator 1 zu erregen, und das zweite piezoelektrische Element 4 b arbeitet als Abtaster bzw. Aufnehmer. Durch geeignete Wahl der Verstärkung und der Frequenzeigenschaften des Verstärkers 5 vibrieren die länglichen Vibrationsstreifen 1 a und 1 b 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 einem Hebel 10 und einem Basisabschnitt 11 aus einem einzigen Teil hergestellt. Ein Ende des Stimmgabelvibrators 1 ist mit einem Ende des Hebels 10 mit Hilfe des dünnen plattenförmigen Abschnitts 3 a an einer Kraft-Gelenkstelle 12 des Hebels 10 verbunden. Das andere Ende des Stimmgabelvibrators 1 ist mit Hilfe des dünnen plattenförmigen Abschnitts 3 b mit dem Basisabschnitt 11 verbunden. Das andere Ende des Hebels 10 ist bei einer Last-Gelenkstelle 14 mit Hilfe eines dünnen plattenförmigen Spannungsstreifens 15 mit einem ein Gewicht aufnehmenden Teil oder Abschnitt 16 verbunden. Der Hebel 10 wird an einer Hebelgelenkstelle 13 von dem Basisabschnitt 11 getragen. Das Gewicht F, welches an dem das Gewicht aufnehmenden Abschnitt 16 angehängt wird oder aufgesetzt wird, wird so mit Hilfe des Hebels 10 auf den Stimmgabelvibrator 1 übertragen.
Der Hebel 10 kann ein gewünschtes Hebelverhältnis 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 gezeichnet ist. 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 11 ausgebildet sind, so daß der Hebel 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 das Gewicht aufnehmenden Abschnitt 16 einwirkt, wird die Kraft (b/a)F mit Hilfe des Hebels 10 auf den Stimmgabelvibrator 1 übertragen, wenn der Hebel das Hebelverhältnis a:b besitzt. Es wird dann durch Messen der Vibrationsfrequenz 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.
Wenn beispielsweise eine Kraft F′ mit einer unerwünschten Komponente in einr Richtung X parallel zu einer Ebene des Basisabschnitts auf den das Gewicht aufnehmenden Abschnitt 16 einwirkt, so wird auch diese X-Komponente auf den Hebel 10 einwirken und eine seitliche Kraft auf die Hebelgelenkstelle 13 ausüben. Da jedoch der Hebel 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 weiter 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 Abmessungen 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 das 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 der Hebel 10 um die Hebelgelenkstelle 13 im Uhrzeigersinn gedreht und gegen den Vorsprung 21 in der Nähe der Lastgelenkstelle 14 gedrückt und daher die Drehung des Hebels 10 begrenzt. Auf diese Weise läßt sich der Stimmgabelvibrator 1 gegen eine übermäßig große Kraft wirksam schützen. Wenn eine übermäßige große Druckkraft auf den das Gewicht aufnehmenden Abschnitt 16 ausgeübt wird, wird der dünne plattenförmige Streifen 15 gebogen, und es wird somit der Stimmgabelvibrator 1 gegen die übermäßig große Druckkraft geschützt. Selbst wenn die übermäßig große Druckkraft direkt auf den Hebel 10 ausgeübt wird, wird die Drehbewegung des Hebels 10 durch den Anschlag des Hebels 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 4 a und 4 b 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 es tritt auch keine innere Spannung auf, da während der Herstellung keine Zusammenbauarbeit erforderlich ist. Daher gibt es auch keine Hysterese oder ein allmähliches Verformen bzw. eine Überdehnung, und es lassen sich einheitliche Eigenschaften und ein hohes Auflösungsvermögen 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 Wärmeausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Abschnitte untereinander gleich, und es wird daher auch selbst bei Temperaturschwankungen des Hebelverhältnis b/a konstant gehalten, und ein Meßfehler 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 besteht darin, daß der Hebel 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 dem Hebel 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 4900 N/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 der Hebel 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 Ausführungsform 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 sämtlich entfernt, und es wird somit eine extrem hohe Meßgenauigkeit erhalten. Wenn weiter ein Abstand zwischen der oberen Hälfte 22 a und einer unteren Hälfte 22 b der Feder 22 auf einen kleinen Wert eingestellt wird, so werden diese Hälften 22 a und 22 b 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 das Gewicht aufnehmende Abschnitt 16 oberhalb der Lastgelenkstelle 14 vorgesehen und mit dem Hebel 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 dem Hebel 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, 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 24 a und 24 b an beiden Enden und mit einem zweiten Lenker 25 mit Biegestellen 25 a und 25 b an beiden Enden, wobei sich diese Lenker oder Verbindungsstücke parallel zum Hebel 10 erstrecken. Die Lenker 24 und 25 sind einerseits mit dem Basisabschnitt 11 über die Biegestellen 24 a und 25 a verbunden und sind andererseits mit einer Verbindungsstange 26 verbunden, deren unteres Ende mit dem das Gewicht aufnehmenden Abschnitt 16 gekoppelt ist.
Da bei dieser Ausführungsform der das 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 das 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 das Gewicht aufnehmenden Abschnitt 16 einwirkt, wird dieses Drehmoment 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 das 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 aufnehmenden Abschnitt 16 einwirkt.
Fig. 5 ist eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Stimmgabelvibrators nach der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform sind Abschnitte, ähnlich denjenigen von Fig. 1, durch die gleichen Bezugszeichen der Fig. 1 bezeichnet. An den mittleren Bereichen eines Paares von Vibratorschenkeln 1 a und 1 b sind einstückig zylinderförmige Abgleichgewichte 28 a bzw. 28 b ausgebildet. Es ist wichtig, daß die Abgleichgewichte 28 a und 28 b 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 Ablgeichgewichte 28 a und 28 b an den mittleren Stellen der Vibratorschenkel 1 a und 1 b 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 Vibratorschenkel 1 a und 1 b voneinander abweichen sollten, so wird das Abgleichgewicht 28 a oder 28 b an dem Schenkel welcher die niedrigere Vibrationsfrequenz hat, in einem solchen Ausmaß herausgeschnitten, daß seine Vibrationsfrequenz gleich wird mit der höheren Vibrationsfrequenz des anderen Schenkels. Wenn ferner die Vibrationsarten der Vibratorschenkel 1 a und 1 b nicht gleich sind, so können sie gleich gemacht werden, indem man von einem oder von beiden der Abgleichgewichte 28 a und 28 b etwas abschneidet. Auf diese Weise können die Vibrationseigenschaften der Vibratorschenkel 1 a und 1 b 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 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 dem Hebel 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)

1. Meßwandler zur Umsetzung eines Gewichtes in eine Frequenz, umfassend
einen Stimmgabelvibrator (1) mit zwei parallelen länglichen, plattenförmigen Vibratorschenkeln (1 a, 1 b) und zwei Brückenabschnitten (2 a, 2 b), die die beiden Vibratorschenkel an ihren beiden Enden miteinander verbinden, wobei die Eigenfrequenz 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),
ein Basisabschnitt (11), mit welchem die Hebeleinheit (10) über die Hebelgelenkstelle verbunden ist,
einen ersten plattenförmigen Abschnitt (3 a) zwischen einem der Brückenabschnitte (2 a) und der Kraftgelenkstelle (12) der Hebeleinheit,
einen zweiten plattenförmigen Abschnitt (3 b) zwischen dem anderen Brückenabschnitt (2 b) und dem Basisabschnitt (11), und
einen das Gewicht aufnehmenden Teil, an den das Gewicht angehängt wird oder auf den das Gewicht aufgelegt wird
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hebeleinheit (10) ein Hebel ist, dessen Kraftgelenkstelle (12), Lastgelenkstelle (14) und Hebelgelenkstelle (13) längs dem Hebel zu verschiedenen Stellen angeordnet sind
daß ein dritter plattenförmiger Abschnitt (15) die Lastgelenkstelle (14) mit dem das Gewicht aufnehmenden Teil (16) verbindet und so dünn ist, daß Drehkomponenten der eingeleiteten Kraft absorbiert werden, und
daß der Stimmgabelvibrator (1), der Hebel (10), der Basisabschnitt (11), der erste, der zweite und der dritte dünne plattenförmige Abschnitt (3 a, 3 b, 15) gemeinsam aus einer einzigen Platte ausgeschnitten sind.
2. Meßwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Hebel (10) ein 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 des Hebels (10) durch den Endabschnitt (21) begrenzt wird.
3. Meßwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (10) einem Endabschnitt (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 des Hebels (10) durch den Endabschnitt (20) begrenzt wird.
4. Meßwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (10) und der Basisabschnitt (11) nahe der Lastgelenkstelle (14) durch eine flache Druckfeder (22) miteinander gekoppelt sind, wobei diese Druckfeder einen kleinen Federkoeffizienten besitzt 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 (24 a, 24 b, 25 a, 25 b) an beiden Enden vorgesehen sind, daß eine Seite der Lenker (24, 25) mit dem Basisabschnitt (11) und die andere Seite mit einer Verbindungsstange (26) verbunden ist, die mit dem das Gewicht aufnehmenden Teil (16) gekoppelt ist, und daß die Bewegung des das Gewicht aufnehmenden Teils (16) auf eine Richtung parallel zur axialen Richtung des Stimmgabelvibrators (1) begrenzt ist.
6. Meßwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftgelenkstelle (12) zwischen der Hebelgelenkstelle (13) und der Lastgelenkstelle (14) gelegen ist und daß der das Gewicht aufnehmende Teil (16) oberhalb der Lastgelenkstelle (14) angeordnet ist.
7. Meßwandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des Hebels (10), welches hinsichtlich der Hebelgelenkstelle (13) der Kraftgelenkstelle (12) gegenüberliegt, mit dem Basisabschnitt (11) über eine flache Feder (23) gekoppelt ist, die einstückig mit diesem ausgebildet ist.
8. Meßwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Abgleichgewicht (28 a, 28 b) einstückig mit den Vibratorschenkeln (1 a, 1 b) an deren mittleren Stellen ausgebildet ist.
DE19843423501 1983-06-30 1984-06-26 Messwandler zur umsetzung eines gewichtes in eine frequenz Granted DE3423501A1 (de)

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