DE3529428C2

DE3529428C2 -

Info

Publication number: DE3529428C2
Application number: DE3529428A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Tokyo Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 1984-08-21
Filing date: 1985-08-16
Publication date: 1987-11-19
Also published as: JPS6151532A; US4674342A; DE3529428A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Wägezelle nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. Anspruch 2, 3 oder 4. Eine solche Wägezelle dient zum Messen beispiels weise der Masse einer Last auf der Grundlage der Umwandlung der von der Last verursachten mechanischen Beanspruchung eines Trägerkörpers in ein elektrisches Signal.

Bei der bekannten Wägezelle, von der die Erfindung ausgeht (US-PS 41 96 784), ist der Trägerkörper ein komplettes Gußteil, und zwar einschließlich des Be reichs, in dem die übliche Verformungsausnehmung angeordnet ist. Oberhalb und unterhalb der Verformungsausnehmung sind Dehnungsmeßstreifen am Träger körper befestigt und gegen Umgebungseinflüsse durch einen Faltenbalg ge schützt. Der mit den Dehnungsmeßstreifen versehene Bereich des Träger körpers ist an einem T-förmigen Halter befestigt. Der T-förmige Halter weist im Bereich des Übergangs zwischen den Schenkeln eine Ausnehmung auf, in der ein Eichwiderstand angeordnet ist. Über den Schutz des Eichwiderstands in der Ausnehmung ist in der Entgegenhaltung nichts gesagt. Es ist aber davon auszugehen, daß insoweit der übliche Schutz durch eine dünne Schicht, bei spielsweise aus Silizium, auf dem den Eichwiderstand tragenden Plättchen ge geben ist.

Die aus dem Stand der Technik entnehmbare Anordnung der Ausnehmung mit dem Eichwiderstand ist zwar insoweit zweckmäßig, als der Eichwiderstand den Dehnungsmeßstreifen sehr nahe benachbart ist. Temperaturänderungen des Trägerkörpers im Bereich der Dehnungsmeßstreifen wirken sich daher auch schnell am Ort des Eichwiderstands aus. Allerdings ist der Schutz des Eichwiderstands gegenüber thermischen und anderen Umgebungseinflüssen wie Feuchtigkeit od. dgl. unzureichend. Insgesamt kann bei der bekannten Wägezelle die Empfindlichkeit, also die Eichung, noch allzuleicht unge wollt verändert werden. Ähnliches wie der zuvor genannte Stand der Technik ist auch aus anderen Druckschriften bekannt (JP-A 59-3 219).

Im übrigen ist in einer älteren, nachveröffentlichten Patentanmeldung (vgl. DE-OS 34 04 936) eine Wägezelle mit einem Trägerkörper und mehreren an dem Trägerkörper befestigten Dehnungsmeßstreifen beschrieben. Der Trägerkörper dieser Wägezelle weist auf der Unterseite eine langgestreckte Ausnehmung auf, in der zwei Trägerfolien angeordnet sind. Eine Trägerfolie ist an ei nem Ende mit der anderen Trägerfolie, die die Dehnungsmeßstreifen trägt, verbunden. In einer bestimmten Entfernung von diesem Ende trägt die Träger folie aufgedruckte Eichwiderstände. Die Eichwiderstände sind nicht mit dem Trägerkörper selbst verbunden, sondern liegen nur an diesem an. Die Träger folie steht dabei unter Spannung. Da die Trägerfolie bis in den Bereich der Dehnungsmeßstreifen reicht und dort mit der die Dehnungsmeßstreifen tragenden Trägerfolie verbunden ist und überdies gespannt ist, sind mecha nische Beeinflussungen der Eichwiderstände trotz der von den Dehnungsmeß streifen entfernten Anordnung nicht auszuschließen. Das resultiert daraus, daß die den Eichwiderstand aufnehmende Ausnehmung zwar auch an einer durch die Belastung des Trägerkörpers praktisch keiner Verformung ausgesetzten Stelle angeordnet ist, jedoch bis in einen einer Verformung ausgesetzten Bereich reicht und insoweit Wechselwirkungen bestehen.

Ausgehend von der eingangs erläuterten, bekannten Wägezelle, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Eichwiderstand so anzuordnen, daß Meßfehler durch thermische und andere Umgebungseinflüsse vermieden werden.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist durch eine Wägezelle mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1, 2, 3 oder 4 gelöst. Durch die in allen vier Alternativen realisierte, besondere Anordnung des Eichwider stands in der Eichwiderstandsausnehmung ist der Eichwiderstand sehr gut gegen alle Umgebungseinflüsse geschützt.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Gleichzeitig damit werden bevorzugte Ausgestaltungen der Lehre der Erfindung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 in Seitenansicht, teilweise geschnitten, ein erstes Ausfüh rungsbeispiel einer Wägezelle,

Fig. 2 in Draufsicht die Wägezelle aus Fig. 1,

Fig. 3 in Fig. 1 entsprechender Darstellung ein zweites Ausführungs beispiel einer Wägezelle,

Fig. 4 in Fig. 1 entsprechender Darstellung ein drittes Ausführungs beispiel einer Wägezelle und

Fig. 5 in Fig. 1 entsprechender Darstellung ein viertes Ausführungs beispiel einer Wägezelle.

In dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel einer Wägezelle ist ein rechteckiger Trägerkörper 1 mit einer H-förmigen Öffnung 2 vorgesehen, an dem vier Dehnungsmeßstreifen 3 den vier Ecken der Öffnung 2 jeweils gegenüberstehend angebracht sind. Die Dehnungsstreifen 3 sind elek trisch miteinander verschaltet und häufig in einer Brückenschaltung schal tungstechnisch verbunden. Das in Fig. 1 links liegende Ende des Trägerkör pers 1 ist fest eingespannt, das in Fig. 1 rechts befindliche Ende ist frei. Eine zu wiegende Last wirkt mit ihrer Masse auf das freie Ende, so daß die Bestimmung der Masse der Last (bzw. die Bestimmung deren Gewichts) auf der Grundlage der Veränderung der elektrischen Widerstände der Dehnungsmeßstrei fen 3 erfolgen kann.

Ein Eichwiderstand 4 ist im Trägerkörper 1 in einer dafür vorgesehenen Eich widerstandsausnehmung 5 angeordnet. Die Eichwiderstandsausnehmung 5 ist nahe dem eingespannten Ende des Trägerkörpers 1 ausgebildet. Im dargestellten Aus führungsbeispiel ist der Eichwiderstand 4 nahe dem Boden der Eichwiderstands ausnehmung 5 angeordnet und mit Zuleitungen 6 versehen. Im dargestellten Aus führungsbeispiel ist, wie auch in anderen Fällen, der Eichwiderstand 4 mit einer Schutzschicht 7, einem Bindemittel, einem Füllmittel od. dgl. bedeckt, so daß lediglich die Zuleitungen 6 nach oben herausragen. Der Eichwider stand 4 kann direkt am Boden der Eichwiderstandsausnehmung 5 angeordnet sein, im dargestellten Ausführungsbeispiel ist allerdings ein Zwischen stück 8 vorgesehen, um eventuelle negative Einwirkungen von Unebenheiten des Bodens der Eichwiderstandsausnehmung 5 zu vermeiden. Für das Zwischen stück 8 empfiehlt sich der gleiche Werkstoff, der für den Trägerkörper 1 verwendet wird, sowie andere Werkstoffe mit ähnlichen oder gleichen Wärme leitzahlen.

Bei der dargestellten Wägezelle wird also der Eichwiderstand 4 dadurch gut gegen externe Einwirkungen geschützt, daß er in der Eichwiderstandsaus nehmung 5 eingeschlossen ist.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist die Eich widerstandsausnehmung 5 nach Einsetzen des Eichwiderstands 4 durch einen Stopfen 9 verschlossen und versiegelt worden, so daß eine hohe Dichtig keit erreicht wird. Um weitere mögliche Einwirkungen eingeschlossener Rest luft zu beseitigen, die unter Umständen im in Fig. 3 dargestellten Aus führungsbeispiel im Zwischenraum zwischen dem Eichwiderstand 4 und dem Stopfen 9 zurückbleiben könnte, kann hier anstelle von normaler Luft ein Edelgas, ein Inertgas 10 od. dgl. eingefüllt sein. Wesentlich ist, daß hier keine Oxidationsvorgänge auftreten können.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel ist die Eich widerstandsausnehmung 5 zunächst mit einem Füllmittel als Schutzschicht 7 ausgefüllt worden, so daß der am Boden der Eichwiderstandsausnehmung 5 an geordnete Eichwiderstand 4 vollständig abgeschlossen ist. Danach ist dann die Eichwiderstandsausnehmung 5 mit einem Stopfen 9 verschlossen worden. Bei dem in Fig. 5 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel ist die Eich widerstandsausnehmung 5 ebenfalls zunächst, hier aber nur zum Teil, mit einem Füllmittel als Schutzschicht 7 gefüllt und danach mit einem Stopfen 9 abgeschlossen worden. Ein hier verbleibender Zwischenraum zwischen dem Füllmittel 7 und dem Stopfen 9 ist jedoch mit einem Edelgas, einem Inert gas 10, beispielsweise Stickstoff, od. dgl. ausgefüllt.

Die in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsformen zeichnen sich durch eine besonders große Dichtigkeit und einen besonders guten Schutz des Eich widerstands 4 aus, so daß dieser optimal gegen mechanische, thermische und andere Umgebungseinflüsse, insbesondere auch gegen Feuchtigkeit, geschützt ist. Der Stopfen 9 der Ausführungsbeispiele aus den Fig. 3 bis 5 kann je weils durch Eintreiben in einen Preßsitz, durch Löten oder durch Einschrauben gesichert sein. Der Stopfen 9 muß allerdings Durchgangsöffnungen aufweisen, durch die die Zuleitungen 6 des Eichwiderstands 4 geführt sein können. Gegebenenfalls kann hier für jede der Zuleitungen 6 auch eine luftdichte Abschlußklemme für einen störungsfreien externen Anschluß vorgesehen sein.

Claims

1. Wägezelle, mit einem Trägerkörper, mehreren an dem Trägerkörper befestig ten Dehnungsmeßstreifen und einem Eichwiderstand, wobei der Trägerkörper eine Eichwiderstandsausnehmung aufweist und der Eichwiderstand in der Eich widerstandsausnehmung angeordnet ist, wobei die Eichwiderstandsausnehmung mit dem Eichwiderstand an einer durch die Belastung des Trägerkörpers prak tisch keiner Verformung ausgesetzten Stelle des Trägerkörpers angeordnet ist und wobei die Masse einer auf den Trägerkörper einwirkenden Last auf der Grundlage der Veränderung des elektrischen Widerstands der Dehnungsmeß streifen bestimmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Eichwiderstand (4) unmittelbar am Boden der Eichwiderstandsausnehmung (5) befestigt ist und daß der Eichwiderstand (4) in der Eichwiderstandsaus nehmung (5) durch eine eingefüllte Schutzschicht (7), ein Vergußmittel, ein Bindemittel od. dgl. geschützt ist.

2. Wägezelle, mit einem Trägerkörper, mehreren an dem Trägerkörper befestig ten Dehnungsmeßstreifen und einem Eichwiderstand, wobei der Trägerkörper eine Eichwiderstandsausnehmung aufweist und der Eichwiderstand über ein Zwischen stück am Boden der Eichwiderstandsausnehmung befestigt ist, wobei die Eich widerstandsausnehmung mit dem Eichwiderstand an einer durch die Belastung des Trägerkörpers praktisch keiner Verformung ausgesetzten Stelle des Trä gerkörpers angeordnet ist und wobei die Masse einer auf den Trägerkörper einwirkenden Last auf der Grundlage der Veränderung des elektrischen Wider stands der Dehnungsmeßstreifen bestimmbar ist, dadurch gekenn zeichnet, daß das Zwischenstück (8) aus einem Werkstoff mit der gleichen oder praktisch der gleichen Wärmeleitzahl wie der Werkstoff des Trägerkörpers (1) besteht und daß der Eichwiderstand (4) in der Eichwiderstandsausnehmung (5) durch eine eingefüllte Schutzschicht (7), ein Vergußmittel, ein Bindemittel od. dgl. geschützt ist.

3. Wägezelle, mit einem Trägerkörper, mehreren an dem Trägerkörper befestig ten Dehnungsmeßstreifen und einem Eichwiderstand, wobei der Trägerkörper eine Eichwiderstandsausnehmung aufweist und der Eichwiderstand in der Eich widerstandsausnehmung angeordnet ist, wobei die Eichwiderstandsausnehmung mit dem Eichwiderstand an einer durch die Belastung des Trägerkörpers prak tisch keiner Verformung ausgesetzten Stelle des Trägerkörpers angeordnet ist und wobei die Masse einer auf den Trägerkörper einwirkenden Last auf der Grundlage der Veränderung des elektrischen Widerstands der Dehnungsmeßstreifen bestimmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Eich widerstand (4) unmittelbar am Boden der Eichwiderstandsausnehmung (5) be festigt ist und daß ein die Eichwiderstandsausnehmung (5) abschließender und den Eichwiderstand (4) in der Eichwiderstandsausnehmung (5) einschließender Stopfen (9) vorgesehen ist.

4. Wägezelle, mit einem Trägerkörper, mehreren an dem Trägerkörper befestig ten Dehnungsmeßstreifen und einem Eichwiderstand, wobei der Trägerkörper eine Eichwiderstandsausnehmung aufweist und der Eichwiderstand über ein Zwischenstück am Boden der Eichwiderstandsausnehmung befestigt ist, wobei die Eichwiderstandsausnehmung mit dem Eichwiderstand an einer durch die Belastung des Trägerkörpers praktisch keiner Verformung ausgesetzten Stelle des Trägerkörpers angeordnet ist und wobei die Masse einer auf den Träger körper einwirkenden Last auf der Grundlage der Veränderung des elektrischen Widerstands der Dehnungsmeßstreifen bestimmbar ist, dadurch ge kennzeichnet, daß das Zwischenstück (8) aus einem Werkstoff mit der gleichen oder praktisch der gleichen Wärmeleitzahl wie der Werkstoff des Trägerkörpers (1) besteht und daß ein die Eichwiderstandsausnehmung (5) abschließender und den Eichwiderstand (4) in der Eichwiderstandsöffnung (5) einschließender Stopfen (9) vorgesehen ist.

5. Wägezelle nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eich widerstandsausnehmung (5) mit einem Edelgas oder einem Inertgas (10) ge füllt ist.

6. Wägezelle nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eich widerstandsausnehmung (5) mit einem Füllmittel gefüllt ist.

7. Wägezelle nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Eich widerstand (4) in der Eichwiderstandsausnehmung (5) mit einem Füllmittel, einer Schutzschicht (7) od. dgl. abgedeckt und eingeschlossen ist und daß das Füllmittel, die Schutzschicht (7) od. dgl. ihrerseits mit einem Edel gas, einem Inertgas (10) od. dgl. abgeschlossen ist.