DE3832725A1

DE3832725A1 - Oberschalige waage mit einstueckiger parallelfuehrung fuer geringe lasten und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE3832725A1
Application number: DE19883832725
Authority: DE
Inventors: Peter Fleischer; Veronika Martens; Franz-Josef Melcher
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius AG
Priority date: 1987-11-27
Filing date: 1988-09-27
Publication date: 1989-06-08

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine oberschalige Waage nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation mit einem gehäusefesten Systemträger, mit einem Lastaufnehmer, mit zwei Lenkern, die an ihren Enden Lenkerdünnstellen auf weisen und die als Parallelführung den Lastaufnehmer in senkrechter Richtung beweglich mit dem Systemträger verbinden, wobei der Systemträger, die beiden Lenker und der Lastaufnehmer als einstückiges Gußteil ausgebildet sind, mit einem Übersetzungshebel und mit einem Koppel element zwischen Lastaufnehmer und Übersetzungshebel, wobei die der Masse des Wägegutes entsprechende Kraft vom Last aufnehmer über das Koppelelement auf den kürzeren Hebelarm des Übersetzungshebels übertragen wird und am längeren Hebelarm des Übersetzungshebels die Spule der elektro magnetischen Kraftkompensation befestigt ist.

Eine Waage dieser Art ist aus der DE-OS 34 22 042 bekannt. Die Herstellung wesentlicher Teile der Waage aus einem einzigen Gußteil bietet bei der Herstellung kostenmäßig große Vorteile, ergibt jedoch den Nachteil, daß gewisse Mindestmaterialstärken nicht unterschritten werden können, damit sich das Teil gießen und entformen läßt. Dadurch lassen sich auch die Dünnstellen der Lenker nicht beliebig dünn herstellen und die Parallelführung wird entsprechend steif und läßt sich demgemäß nicht für Waagen einsetzen, die eine Auflösung von 1 oder 10 mg erzielen sollen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Waage der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß dünnere Dünnstellen hergestellt werden können und dadurch auch Auflösungen von 1 oder 10 mg erreicht werden können.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Gußteil durch Abtrennung entfernbare Gußbrücken zwischen den Lenkern und dem Systemträger sowie zwischen dem Lastauf nehmer und dem Systemträger aufweist und daß im Bereich der Lenkerdünnstellen durch nachträglichen Materialabtrag ein Streifen mit nochmals verringertem Querschnitt erzeugt ist.

Das Ziel wird also in zwei Schritten erreicht: Zum einen lassen sich durch die Gußbrücken die Lenkerdünnstellen beim Guß dünner herstellen, da der mittlere, dickere Teil der Lenker dann nicht über die Dünnstellen mit Material gefüllt werden muß, sondern über den wesentlich größeren Quer schnitt der Gußbrücken; außerdem verleihen die Gußbrücken dem ganzen Gußteil mehr Stabilität, so daß auch für die Entformung und die spätere Handhabung dünnere Lenkerdünn stellen erlaubt werden können. Zum anderen wird durch den nachträglichen Materialabtrag im Bereich der Lenkerdünn stellen die restliche, gußtechnisch nicht mehr herstell bare Querschnittsverringerung erreicht.

Der nachträgliche Materialabtrag erfolgt zweckmäßigerweise durch Fräsen. Dabei sind vorteilhafterweise zwei Ein fräsungen vorhanden, einmal von der Unterseite und einmal von der Oberseite. Die beiden Fräsungen können entweder senkrecht übereinander oder schräg übereinanderliegen, sie können gleich breit und gleich tief sein, sie können aber auch verschieden breit und/oder verschieden tief sein. Außerdem kann der Materialabtrag so vorgenommen sein, daß der verbleibende Querschnitt auf der Außen- und Innenseite der Lenkerdünnstellen verschieden ist. Dadurch läßt sich je nach Erfordernissen das Verhalten der Parallelführung unter ausmittiger Belastung beeinflussen und eine optimale Ecklast-Unempfindlichkeit erreichen.

Die Herstellung der oberschaligen Waage erfolgt zweck mäßigerweise indem beim Gießen Gußbrücken zwischen den Lenkern und dem Systemträger sowie zwischen dem Last aufnehmer und dem Systemträger mitgegossen werden, anschließend die Bearbeitung der Befestigungsflächen für das Koppelelement und für die Lagerung des Übersetzungs hebels am Systemträger sowie der Materialabtrag im Bereich der Lenkerdünnstellen erfolgt und schließlich die Guß brücken zwischen den Lenkern und dem Systemträger sowie zwischen dem Lastaufnehmer und dem Systemträger aufgetrennt werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung kann zusätzlich als letzter Verfahrensschritt eine Justierung der Ecklast freiheit der Parallelführung durch Bohren, Schleifen oder Frasen im Bereich der Lenkerdünnstellen erfolgen.

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

Fig. 1 eine Seitenansicht des Meßsystems der Waage,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Meßsystem aus Fig. 1,

Fig. 3 das Gußteil der Parallelführung der Waage in einer Darstellung wie in Fig. 2,

Fig. 4 bis 7 verschiedene Ausgestaltungen der Lenkerdünn stellen in Seitenansicht und

Fig. 8 einen Schnitt durch die Lenkerdünnstellen längs der strichpunktierten Linie I-I in Fig. 2 in einer speziellen Ausgestaltung.

Das in Fig. 1 in Seitenansicht und in Fig. 2 in Draufsicht gezeigte Meßsystem der Waage besteht aus einem Gußteil 1, das in einem Teil den gehäusefesten Systemträger 1 b und 1 d, den Lastaufnehmer 1 a und die beiden Lenker 1 c mit den Lenkerdünnstellen 1 e umfaßt. Für die Befestigung der Waagschale weist das Gußteil 1 im Bereich des Lastauf nehmers 1 a eine konische Vertiefung 1 g auf. Zum Meßsystem gehören weiter der Übersetzungshebel 2, der über Blatt federn 5 am Systemträger 1 d gelagert ist. Mit dem Last aufnehmer 1 a ist der Übersetzungshebel 2 mittels eines Koppelelementes 6 verbunden, das einerseits am kurzen Hebelarm des Übersetzungshebels 2 und andererseits an einem Vorsprung 1 f des Lastaufnehmers 1 a festgeschraubt ist. Am langen Hebelarm des Übersetzungshebels 2 ist ein Spulen körper 4 für eine Spule befestigt, wobei diese Spule in den Luftspalt eines Permanentmagneten 3 taucht. Die bei Stromfluß in der Spule erzeugte Kraft wird dabei in bekannter Weise durch einen Lagensensor 9 a und 9 b und einen Regelverstärker so geregelt, daß Gleichgewicht herrscht zwischen der Gewichtskraft des Wägegutes, die über den Lastaufnehmer 1 a und über das Koppelelement 6 auf den Übersetzungshebel 2 übertragen wird, und der elektro magnetisch in der Spule erzeugten Gegenkraft.

Dieses bereits aus der DE-OS 34 22 042 bekannte Meßsystem weist nun in der erfindungsgemäßen Ausführungsform besonders dünne Lenkerdünnstellen 1 e auf, die guß technisch erst durch die weiter unten im Zusammenhang mit Fig. 3 erläuterten Gußbrücken 10, 11 möglich geworden sind, und Streifen 7, an denen durch nachträglichen Material abtrag - z.B. durch Fräsen - eine nochmalige Querschnitts verringerung erzeugt wurde. Dabei sind in Fig. 1 der Deutlichkeit halber die Dickenverhältnisse nicht maß stäblich gezeichnet: Die Dicke der Lenkerdünnstelle 1 e beträgt z.B. etwa 2 mm bei einer Länge von etwa 15 mm; die Tiefe der Einfräsung 7 beträgt z.B. 1,5 mm, so daß dort eine Restdicke von 0,5 mm bleibt.

In Fig. 2 sind die aus den entfernten Gußbrücken 10, 11 ge maß Fig. 3 stammenden und an der fertigen Waage sichtbaren Bearbeitungsflächen 10′, 11′ schematisch angedeutet.

Die Anordnung der schon erwähnten Gußbrücken zeigt Fig. 3. Im Gußteil 1 sind der Systemträger 1 d und die mittleren, dickeren Bereiche 1 c der Lenker durch Gußbrücken 10 verbunden, genauso sind der Systemträger 1 d und der Last aufnehmer 1 a durch eine Gußbrücke 11 verbunden. Diese Guß brücken 10 und 11 ergeben einmal eine Verbindung des Last aufnehmers 1 a bzw. des dickeren Lenkermittelteils 1 c mit dem Systemträger 1 d, so daß auftretende Kräfte beim Ent formen des Gußteils und bei der späteren Handhabung von den Lenkerdünnstellen 1 e ferngehalten werden. Die Gußbrücken 10 erleichtern beim Gießvorgang zusätzlich die Füllung des Lenkerbereiches 1 c; das flüssige Material für die Lenker bereiche braucht also nicht über die Dünnstellen 1 e zugeführt zu werden. Durch diese Maßnahmen lassen sich deutlich dünnere Dünnstellen 1 e realisieren.

Die Fertigung des Meßsystems erfolgt dann also in folgenden Schritten:

1. Gießen des Gußteils 1 einschließlich der Gußbrücken 10 und 11,

2. Bearbeitung der Flächen zur Befestigung des Koppel elementes 6 und der Blattfedern 5,

3. Materialabtrag 7 im Bereich der Lenkerdünnstellen 1 e,

4. Auftrennen der Gußbrücken 10 und 11,

5. Montage des Magneten 3, des Lagensensors 9 a/9 b, des Übersetzungshebels 2 und des Koppelelementes 6,

6. Inbetriebnahme des Meßsystems,

7. Justierung der Ecklastfreiheit durch Bohren, Schleifen oder Fräsen im Bereich der Lenkerdünnstellen 1 e.

Im Falle, daß durch die Formgebung die Gußbrücke 11 mit der unteren Befestigungsstelle 1 f für das Koppelelement 6 zu sammenfällt, erfolgt das Auftrennen der Gußbrücken 10 an den Lenkern 1 c zweckmäßig erst nachdem die Gußbrücke 11 aufgetrennt und die untere Befestigungsstelle am Vor sprung 1 f bearbeitet ist.

In den Fig. 4 bis 7 sind nochmal verschiedene Aus gestaltungen des Materialabtrags im Bereich der Lenker dünnstellen 1 e gezeigt: In Fig. 4 ist eine einseitige Einfräsung 7 gezeigt, wie sie schon in Fig. 1 gezeigt war. In Fig. 5 sind zwei Einfräsungen 7 und 8 gezeigt, die verbleibende Dünnstelle 1 h liegt hierbei in der Mitte des ursprünglichen Dünnstellenbereiches 1 e. In Fig. 6 sind die obere Einfräsung 7 und die untere Einfräsung 8 etwas gegeneinander versetzt, so daß die verbleibende Dünn stelle 1 h′ gekröpft verläuft. In Fig. 7 schließlich ist die obere Einfräsung 7 etwas breiter und tiefer hergestellt als die untere Einfräsung 8, so daß die verbleibende Dünnstelle 1 h′′ nicht in der Mitte des ursprünglichen Dünnstellen bereiches 1 e liegt. - Diese verschiedenen Ausgestaltungen dienen dazu, das Verhalten des Meßsystems bei ausmittiger Belastung zu optimieren: Bei ausmittiger Belastung der Waagschale ergeben sich Zug- und Druckkräfte in den einzelnen Lenkerarmen, die je nach Lage der Dünnstelle bezüglich der neutralen Faser zu leichten Kräften nach oben oder unten führen. Durch diese kleinen Zusatzkräfte kann z.B. ein nichtlineares Verhalten der ursprünglichen Parallelführung gegenüber ausmittiger Belastung weitgehend korrigiert werden. Je nach Verhalten der ursprünglichen Parallelführung ist dazu eine der oben beschriebenen Ausgestaltungen vorteilhaft.

Eine andere Möglichkeit, das Ecklastverhalten zu beein flussen, zeigt Fig. 8. Hier ist der Schnitt durch den Lenkerdünnstellenbereich 1 e längs der strichpunktierten Linie I-I in Fig. 2 in einer speziellen Ausgestaltung gezeigt. Die Einfräsungen 7 und 8 sind hier nicht mehr auf der ganzen Länge gleich tief - wie im vorstehenden voraus gesetzt -, sondern die Einfräsung 7 nimmt vom einen Ende zum anderen Ende hin zu, so daß die Dicke des verbleiben den Querschnittes 1 h′′′ entsprechend abnimmt. Der dünnere Querschnitt kann dabei entweder auf der äußeren Seite des Lenkers oder auf der inneren, der Symmetrieebene zuge wandten Seite des Lenkers liegen. Durch diese Ausgestaltung läßt sich - unabhängig von einer eventuellen Gußschräge im Dünnstellenbereich 1 e - die Querschnittsverteilung im Bereich der Dünnstellen beeinflussen und damit entsprechend das Ecklastverhalten.

Der Materialabtrag im Bereich der Lenkerdünnstelle 1 e ist im vorstehenden immer als Fräsen beschrieben worden. Selbstverständlich sind auch andere Formen des Material abtrages möglich: Schleifen, Sägen, Erodieren oder Laserabtrag.

Claims

1. Oberschalige Waage nach dem Prinzip der elektromagne tischen Kraftkompensation mit einem gehäusefesten Systemträger, mit einem Lastaufnehmer, mit zwei Lenkern, die an ihren Enden Lenkerdünnstellen aufweisen, die als Parallelführung den Lastaufnehmer in senkrechter Rich tung beweglich mit dem Systemträger verbinden, wobei der Systemträger, die beiden Lenker und der Lastauf nehmer als einstückiges Gußteil ausgebildet sind, mit einem Übersetzungshebel und mit einem Koppelelement zwischen Lastaufnehmer und Übersetzungshebel, wobei die der Masse des Wägegutes entsprechende Kraft vom Last aufnehmer über das Koppelelement auf den kürzeren Hebelarm des Übersetzungshebels übertragen wird und am längeren Hebelarm des Übersetzungshebels die Spule der elektromagnetischen Kraftkompensation befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gußteil (1) zwischen den Lenkern (1 c) und dem Systemträger (1 d) und zwischen dem Lastaufnehmer (1 a) und dem Systemträger (1 d) aus ent fernten Gußbrücken (10, 11) stammende Bearbeitungs flächen (10′, 11′) aufweist und daß im Bereich der Lenkerdünnstellen (1 e) durch nachträglichen Material abtrag ein Streifen (7) mit nochmals verringertem Querschnitt erzeugt ist.

2. Oberschalige Waage nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der nachträgliche Materialabtrag als Einfräsung (7, 8) ausgebildet ist.

3. Oberschalige Waage nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß zwei Einfräsungen (7, 8) vorhanden sind.

4. Oberschalige Waage nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die beiden Einfräsungen (7, 8) senkrecht übereinanderliegen.

5. Oberschalige Waage nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die beiden Einfräsungen (7, 8) schräg übereinanderliegen.

6. Oberschalige Waage nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die beiden Einfräsungen (7, 8) gleich breit und gleich tief sind.

7. Oberschalige Waage nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die beiden Einfräsungen (7, 8) verschieden breit und/oder verschieden tief sind.

8. Oberschalige Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Materialabtrag so vor genommen ist, daß der verbleibende Querschnitt (1 h′′′) auf der Außen- und Innenseite der Lenkerdünnstellen (1 e) verschieden ist.

9. Verfahren zum Herstellen einer oberschaligen Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß beim Gießen Gußbrücken (10, 11) zwischen den Lenkern (1 c) und dem Systemträger (1 d) und zwischen dem Last aufnehmer (1 a) und dem Systemträger (1 d) mit gegossen werden, daß anschließend die Bearbeitung der Befesti gungsflächen für das Koppelelement (6) und für die Lagerung (5) des Übersetzungshebels (2) am Systemträger (1 d) sowie der Materialabtrag im Bereich der Lenker dünnstellen (1 e) erfolgt und daß schließlich die Gußbrücken (10, 11) zwischen den Lenkern (1 c) und dem Systemträger (1 d) und zwischen dem Lastaufnehmer (1 a) und dem Systemträger (1 d) aufgetrennt werden.

10. Verfahren zum Herstellen einer oberschaligen Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß beim Gießen des Gußteiles (1) Gußbrücken (10, 11) zwischen den Lenkern (1 c) und dem Systemträger (1 d) und zwischen dem Lastaufnehmer (1 a) und dem Systemträger (1 d) mit gegossen werden, daß anschließend die Bearbei tung der oberen Befestigungsflächen für das Koppelele ment (6) und für die Lagerung (5) des Übersetzungs hebels (2) am Systemträger (1 d) sowie der Material abtrag im Bereich der Lenkerdünnstellen (1 e) erfolgt, daß schließlich die Gußbrücke (10) zwischen dem Last aufnehmer (1 a) und dem Systemträger (1 d) aufgetrennt wird, daß die aus der entfernten Gußbrücke (11) zwischen dem Lastaufnehmer (1 a) und dem Systemträger (1 d) stammende Bearbeitungsflächen (11′) als Lager stelle für das untere Ende des Koppelelementes (6) ausgebildet wird und anschließend die Gußbrücken (10) zwischen den Lenkern (1 c) und dem Systemträger (1 d) aufgetrennt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekenn zeichnet, daß zusätzlich als letzter Verfahrensschritt eine Justierung der Ecklastfreiheit der Parallelführung durch Bohren, Schleifen oder Fräsen im Bereich der Lenkerdünnstellen (1 e) erfolgt.