DE3833221A1 - Systemtraeger fuer oberschalige elektronische praezisionswaagen - Google Patents

Description

Ein Systemträger nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches ist bekannt (Wägen+Dosieren 2/1985 Seite 41). Zusätzlich zu den beiden seitlichen Fortsätzen des Last­ aufnehmers ist noch ein dritter in Richtung der Symmetrie­ achse verlaufender Fortsatz an den Gußblock angeformt, so daß drei Befestigungspunkte zur Aufnahme der Lastschale bzw. einer Plattform vorhanden sind. Die relativ dünnen Fortsätze sind unterseitig durch angeformte Versteifungs­ winkel verstärkt. Im horizontalen und vertikalen Freiraum zwischen den Ober- und Unterlenkern sind die angeformten Übertragungselemente zur Kraftübertragung und ein aus­ wechselbarer Dehnungsmeßaufnehmer angeordnet. Der System­ träger wird dadurch relativ hoch und durch die Schwächung der Systembasis im Mittelbereich zur Unterbringung der Übertragungsmittel können sich auf die Plattform ein­ wirkende, insbesonders außermittige Lasten als schädliche Drehmomente auf die Parallelführung auswirken. Derartige Belastungen treten aber besonders bei Waagen auf, die im rauhen Industriebereich als Plattformwaagen eingesetzt werden.

Neben den eingangs erwähnten Meßsystemen nach dem Prinzip der Dehnungsmeßstreifen (US-PS 45 05 345) werden derartige Systemträger auch mit anderen Meßwandlern ausgestattet wie nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation (DE-OS 34 22 042), nach dem Prinzip der schwingenden Saite (DE-OS 25 18 294, DE-OS 33 16 292, EP-PS 1 26 185) oder mit Meßwandlern zur Umsetzung eines Gewichtes in eine Frequenz (DE-OS 34 23 501, US-PS 45 44 858), die unterschiedlich hohe Auflösungen der Meßwerte zulassen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen kompakten und stabilen Systemträger aus Guß für ober­ schalige elektronische Präzisionswaagen zu schaffen, der auch bei relativ großen Lastschalen bzw. Lastplattformen eine gute Verwindungsteifigkeit und Unempfindlichkeit gegen Ecklasten aufweist und sowohl für niedrig auflösende als auch für hoch auflösende Meßsysteme geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Systembasis und der Lastaufnehmer als seitlich offenes Kastenprofil ausgebildet und die seitlichen Fortsätze des Lastaufnehmers etwa bis in den seitlichen Umriß der System­ basis oder darüber hinaus verlängert sind und an ihren Enden Befestigungslager für an der Systembasis seitlich freigängig vorbeigeführten Querträgern oder für einen die Systembasis freigängig umschließenden Lastaufnahmerahmen für die Lastplattform bilden. Die seitliche Anordnung der Querstege bzw. des Lastaufnahmerahmens ermöglicht eine niedrige Bauweise. Die Bauweise des Lastaufnehmers in Kastenbauweise ermöglicht die Aufnahme größerer Torsi­ onskräfte, so daß sowohl die seitliche Anbringung der Querstege für niedrige Bauweise als auch eine Anbringung anderer Lastaufnahmemittel an den Fortsätzen möglich ist, die zu einer höheren Bauweise führen oder besonders für den Einbau als Wägezelle geeignet ist. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt. Durch die Auflösung des Gußblockes aus Aluminium­ druckguß in eine verrippte, durch Durchbrechungen, Mulden, Taschen oder Sacklöcher gebildete Struktur wird einerseits eine Gewichtsreduktion erzielt, gleichzeitig aber die Steifigkeit gegen Kräfte aus verschiedenen Richtungen erhalten und eine Materialanhäufung an verschiedenen Stellen vermieden.

Der Erfindungsgedanke ist in einem bevorzugten Ausführungs­ beispiel anhand der beiliegenden Zeichnung näher beschrie­ ben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Perspektivansicht des Systemträgers mit Last­ kompensationsmitteln für eine oberschalige Waage nach dem Prinzip der elektromagnetischen Last­ kompensation,

Fig. 2 eine Draufsicht gemäß Pfeil V in Fig. 3 auf den Systemträger, teilweise im Horizontalschnitt, ohne Lastkompensationsmittel,

Fig. 3 eine Seitenansicht gemäß Pfeil VI in Fig. 2,

Fig. 4 eine Frontansicht des Systemträgers gemäß Pfeil VII in Fig. 5, teilweise im Vertikalschnitt und

Fig. 5 eine Untersicht unter den Systemträger teilweise im Horizontalschnitt.

Der Systemträger 1 besteht aus einem einstückigen Alu­ miniumgußteil mit einem mittleren Bereich 15 und hinteren Bereich 18 als Systembasis, welche mit unterseitigen Basisbefestigungen 24 an Festpunkten eines umgebenden Gehäuses oder einer Montageplatte festlegbar ist. Der rückwärtige Bereich 18 der Systembasis ist über zwei obere Lenkerarme 4 und zwei untere Lenkerarme 5 über Dünnstellen 7 mit dem im vorderen Bereich liegenden Lastaufnehmer 2 verbunden, so daß eine übliche Lenkerparallelführung für den Lastaufnehmer 2 entsteht. Der Lastaufnehmer 2 weist weiterhin eine Anschraubfläche 9 zur Befestigung eines Koppelelementes 3′ zur gelenkigen Verbindung zwischen Lastaufnehmer 2 und einem Übersetzungshebel 3 auf. Im rückwärtigen Bereich 18 des Systemträgers 1 ist eine Lagerstelle 6 in Form einer zylindrischen Durchbrechung bzw. einer zylindrischen Vertiefung zur Aufnahme eines topfförmigen Permanentmagneten M der elektromagnetischen Kraftkompensation eingelassen, wobei eine am Übersetzungs­ hebel 3 befestigte Spule SP in einen Luftspalt des Perma­ nentmagneten eintaucht, wie z.B. durch DE-OS 33 40 512 bekannt. Am freien Ende des Übersetzungshebels 3 ist das eine Teil und am rückwärtigen Teil 18 des Systemträgers 1 das andere Teil eines opto-elektronischen Lagensensors 29 mit elektronischer Platine 30 befestigt (Fig. 1). Weitere Anschraubflächen 8 zum Anschrauben der Federlagerung des Übersetzungshebels 3 sind ebenfalls im Gußteil angeformt und müssen gegebenenfalls noch durch spanabhebende Bearbei­ tung für die Montage vorbereitet werden.

Der Systemträger 1 ist im wesentlichen symmetrisch aufge­ baut in bezug auf die Draufsicht und hat eine Längsachse SA, welche gleichzeitig die Symmetrieachse ist, eine Querachse QA, welche bei dieser Ausführungsform durch den Mittelpunkt des zylindrischen Aufnahmelagers 6 verläuft und eine Hochachse HA, die ebenfalls durch den Mittelpunkt des Aufnahmelagers 6 verläuft. Im dargestellten Ausführungs­ beispiel hat der Systemträger 1 im wesentlichen die Form eines symmetrischen Trapezes, bei dem der Lastaufnehmer 2 die kürzere Trapezseite bildet und die lange, parallel dazu verlaufende Trapezseite durch den rückwärtigen Teil 18 des Systemträgers gebildet ist. Beide Teile 2, 18 sind durch schräg verlaufende Ober- und Unterlenker 4, 5 und Dünn­ stellen 7 verbunden.

Die vertikal nach oben und unten abstehende Verrippung 16 der Systembasis 15, 18 ist durch um den Mittelpunkt bzw. die Hochachse HA des zylindrischen Aufnahmelagers 6 durch Radialstege und Tangentialstege gebildet. Das ebenfalls etwa trapezförmig ausgebildete Basisteil 15 ist von den beiden oberen und unteren Lenkern 4, 5 und den Dünn­ stellen 7 durch eine schneisenförmige Rinne 27 getrennt, die sich jedoch in der Seitenansicht ebenfalls als Öff­ nung 27′ (Fig. 3) zeigt. Die auf der Oberseite und auf der Unterseite in Richtung der Öffnungen 16′, 27 verlaufen­ den Rippen 16 konvergieren in ihrem Querschnitt in Richtung der Öffnungen und die Hohlräume 16′, 6, 27 divergieren in Richtung ihrer Öffnungen und verlaufen in Richtung von Parallelen P zur Hochachse HA. Die etwa horizontalen Wände der Öffnungen bilden dabei scheibenartige Versteifungen in horizontaler Richtung.

Der zu einer System-Querachse QA etwa parallel und durch die Ober- und Unterlenker 4, 5 und Dünnstellen 7 der Paral­ lelführung im parallelen Abstand gehaltene Lastaufnehmer 2 und der der Systembasis 18, 15 zugeordnete hintere Bereich 18 des Gußblockes ist als Kastenprofil ausgebildet mit beiderseits einer als Symmetrieachse anzusehenden Längs­ achse SA sich nach außen öffnenden und divergierenden Hohlräumen 17, 18′. Mehrere im Basisteil 15, 18 angeformte Zapfen 31 dienen zur Befestigung eines das Magnetsystem und bedarfsweise auch die Parallelführung abdeckenden Abschirm­ bleches bzw. die Zapfen 31 dienen als Basis für Kabelhalter für elektrische Leitungen.

Die im vertikalen Abstand angeordneten Ober- und Unter­ lenker 4, 5 haben im verstärkten mittleren Bereich im An­ schluß an die beiderseitigen Dünnstellen 7 Verrippungen 19 und nach außen offene Taschen 19′, wobei die Rippen 19 beiderseits der Systemlängsachse SA in Richtung der System- Querachse QA oder Parallelen P dazu ausgerichtet sind und bei der die Rippen 19 in ihrem Querschnitt in bezug auf Parallelen P oder System-Querachse QA in Öffnungsrichtung konvergieren, währenddessen die Taschen 19′ in Richtung der Taschenöffnungen divergieren. Das Kastenprofil des Last­ aufnehmers 2 weist in der vertikalen Ebene Fortsätze 10′′ (Fig. 4) auf, die in Richtung der Systemlängsachse SA an zum Basisteil 15, 18 abgewandten Seite öffnende konver­ gierende Verrippungen 25, 26 und divergierende Öffnungen 25′, 26′ aufweisen und in Fig. 1 und 3 sichtbar sind.

In ähnlicher Weise sind gemäß Fig. 5 die seitlichen Be­ grenzungen des Mittelteiles 15 der Systembasis mit Rippen 22 und Taschen 22′ versehen. Der mittlere Teil 10 des Lastaufnehmers 2 weist parallel zur System-Querachse QA verlaufende Fortsätze 10′ auf, die diesen mindestens auf die Breite des rückwärtigen Basisteiles 18 verbreitern. Die Fortsätze 10′ sind ebenfalls als Kastenprofil ausge­ bildet, wobei die Taschen 17 zur Öffnung hin divergieren und an ihren Stirnflächen Anschraublöcher 11 für Schrauben 13 bzw. Befestigungslager für Querstege 12 aufweisen, mit denen der Lastaufnehmer 2 mittels zusätzlicher Stangen 28 zu einem Lastaufnahmerahmen 12, 28 komplettiert werden kann, wie es in Fig. 2 angedeutet ist. Diese Querstege 12 sind ebenfalls als Aluminiumdruckgußteil mit Verrippungen oder als Kastenprofil ausgebildet und haben an ihren Enden Befestigungslager 14 zur Aufnahme einer rechteckigen Lastschale.

Der gesamte Systemträger 1 ist mittels Verrippungen und Taschen und Durchbrechungen filigranartig zur Bildung dünner Wandstärken und zur Reduzierung von Material­ anhäufungen strukturiert und kann damit einerseits große Lasten in das Meßsystem einleiten und hat aufgrund der Materialhomogenität und aufgrund der gleichmäßigen Wandstärken ein gutes thermisches Verhalten, was besonders bei hochauflösenden Präzisionswaagen von Vorteil ist.

Zum Schutz der empfindlichen Parallelführung gegen schäd­ liche Kräfte beim Entformen, Transport und Bearbeitung des Gußblockes, sind zwischen den im fertigen Systemträger relativ zueinander beweglichen Teilen der Parallelführung und der Systembasis 15, 18 auftrennbare Gußbrücken 20, 21 angeordnet, die nach ihrer Entfernung als Bearbeitungs­ flächen 20′, 21′ am Gußblock sichtbar sind. Die zwischen Lastaufnehmer 2 und Systemträger 15, 18 gebildete Bearbei­ tungsfläche 21′ aus der Gußbrücke 21 dient dabei als Befestigungslager für ein Koppelelement 3′ zwischen Last­ aufnehmer 2 und den mechanischen Teilen der Lastkompen­ sationsmittel wie Übersetzungshebel 3 und Spule SP.

Die Feinbearbeitung des Systemträgers in Form eines ein­ stückigen Gußblockes ist auf ganz wenige Befestigungspunkte für Zusatzelemente bei 8 und 9 und gegebenenfalls an den Dünnstellen 7 beschränkt, um z.B. durch Materialabtrag bei 7′ (Fig. 1) eine Justierung des Ecklastverhaltens durch­ zuführen.

Der vorstehend beschriebene, bevorzugt für Waagen mit hoher Auflösung nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraft­ kompensation konzipierte Systemträger für Plattformwaagen ist natürlich auch für niedrig auflösende Meßwandler geeignet. So wird aus Fig. 3 deutlich, daß ein Meßsystem mit schwingender Saite direkt zwischen Lastaufnehmer 2 und Systembasis 15, 18 bei 8 und 9 oder unter Beibehaltung eines Übersetzungshebels in der Ausnehmung 6 angeordnet werden kann. Gleiches gilt für die eingangs abgehandelten anderen Meßsysteme nach den erwähnten Druckschriften. Die Vorteile des Systemträgers 1 und die des Lastaufnahmerahmens 12, 28 kommen auch für derartige Meßwandler und Meßzellen zur Geltung.

Claims (14)

1. Systemträger für oberschalige elektronische Präzisions­ waagen aus einem einstückigen Gußblock mit einer an Festpunkten fixierbaren oder Festpunkte bildenden Systembasis, integrierter Parallelführung mit Ober- und Unterlenkern, welche Dünnstellen zwischen ihren Mittel­ abschnitten aufweisen, für einen relativ zur Systembasis unter Last vertikal beweglichen Lastaufnehmer und in der Systembasis angeordnetem Aufnahmelager für Mittel zur Meßwandlung und/oder Lastkompensation, wobei die Systembasis die breite Basis, der Lastaufnehmer die schmale Basis und die Ober- und Unterlenker die Seiten eines symmetrischen Trapezes bilden und der Lastauf­ nehmer in seitlichen Fortsätzen Aufnahmelager für die Lastschale aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Systembasis (15, 18) und der Lastaufnehmer (2, 10) als seitlich offenes Kastenprofil ausgebildet und die seit­ lichen Fortsätze (10) des Lastaufnehmers (2, 10) etwa bis in den seitlichen Umriß der Systembasis (15, 18) ver­ längert sind und an ihren Enden Befestigungslager (11) für an der Systembasis (15, 18) seitlich freigängig vorbeigeführte Querträger (12) oder für einen die Systembasis (15, 18) freigängig umschließenden Lastauf­ nahmerahmen (12, 28) bilden.

2. Systemträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gußblock aus Aluminiumdruckguß gebildet ist und die Systembasis (15, 18) bezogen auf in dieser verlaufen­ den horizontalen Ebenen nach oben und unten in Rippen (16) und nach oben und/oder unten offene Hohlräume (16′, 6, 27) aufgegliedert ist, wobei die Rippen (16) in ihrem Querschnitt in Richtung der zugeordneten Hohlraumöffnung konvergieren und aus der horizontalen Ebene in Richtung einer System-Hochachse (HA) oder Parallelen (P) dazu ausgerichtet sind,

• - der zu einer System-Querachse (QA) etwa parallel und durch die Ober- und Unterlenker (4, 5) der Parallel­ führung im parallelen Abstand gehaltene Lastaufnehmer (2) und der der Systembasis (15, 18) zugeordnete hintere Bereich (18) des Gußblockes als Kastenprofil mit beiderseits einer als Symmetrieachse anzusehenden Längsachse (SA) sich nach außen öffnenden und diver­ gierenden Hohlräumen (17, 18′) ausgebildet ist,
• - und die im vertikalen Freiraum zwischen Ober- und Unterlenker (4, 5) liegenden Teile der Systembasis (15, 18) und bedarfsweise die im vertikalen Abstand angeord­ neten Ober- und Unterlenker (4, 5) durch Verrippung (19, 22) und Hohlräume (19′, 22′) aufgegliedert sind, wobei die Rippen (19, 22) beiderseits der Systemlängs­ achse (SA) in Richtung der System-Querachse (QA) oder Parallelen (P) dazu ausgerichtet sind und die Rippen­ querschnitte in bezug auf Parallelen (P) oder System- Querachse (QA) in Öffnungsrichtung konvergieren.

3. Systemträger nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Öffnungen (16′, 17, 18′, 22′, 25′, 26′, 27) Mulden, Taschen oder Sacklöcher und die quer zu den Verrippungen (16, 19, 22, 25, 26) verlaufenden Böden der Öffnungen Profilversteifungen bilden.

4. Systemträger nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Kastenprofil des Lastaufnehmers (2) in der vertikalen Ebene Fortsätze (10′′) aufweist, die in Richtung der Systemlängsachse (SA) an der zum Basis­ teil (15, 18) abgewandten Seite sich öffnende, im Quer­ schnitt konvergierende Verrippungen (25, 26) und diver­ gierende Öffnungen (25′, 26′) aufweisen.

5. Systemträger nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rippen (19) und Öffnungen (19′) in den Ober- und Unterlenkern (4, 5) im Raum zwischen den inte­ grierten und in den Lastaufnehmer (2) und in das rück­ wärtige Ende (18) der Systembasis (15, 18) übergehenden Dünnstellen (7) angeordnet sind.

6. Systemträger nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Aufnahmelager (6) für ein Lastkompen­ sationsmittel im rückwärtigen Bereich der Systembasis (15, 18) in der Systemlängsachse (SA) angeordnet ist.

7. Systemträger nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Aufnahmelager (6) zylindrisch zur Aufnahme eines Topfmagneten ausgebildet ist.

8. Systemträger nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die vertikal nach oben und/oder unten abstehende Verrippung (16) der Systembasis (15, 18) durch um den Mittelpunkt des zylindrischen Aufnahmelagers (6) angeordnete Radialstege und/oder Tangentialstege gebildet ist.

9. Systemträger nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich der im Bereich der Ober- und Unter­ lenker befindliche Teil (15) der Systembasis (15, 18) seitlich in den von Ober- und Unterlenker (4, 5) gebil­ deten vertikalen Freiraum bis etwa an die äußeren seit­ lichen Begrenzungen der Ober- und Unterlenker (4, 5) erstreckt.

10. Systemträger nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Fortsätze (10 ) an ihren Stirn­ flächen die Befestigungslager (11) für Querstege (12) aufweisen, wobei die Querstege (12) die eigentliche Lastschale abstützen und an ihren Enden bedarfsweise durch Stangen (28) zu einem Rahmen verbunden sind.

11. Systemträger nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Querstege (12) als Gußteile aus Aluminiumdruckguß mit Verrippung oder als Kasten­ profile ausgebildet sind.

12. Systemträger nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Gußblock zwischen den Lenkern (4, 5) und der Systembasis (15, 18) auftrennbare Gußbrücken (20) aufweist.

13. Systemträger nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Gußblock zwischen dem Lastauf­ nehmer (2) und der Systembasis (15, 18) auftrennbare Gußbrücken (21) aufweist.

14. Systemträger nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Gußblock zwischen den Lenkern (4, 5) und der Systembasis (15, 18) und zwischen dem Last­ aufnehmer (2) und der Systembasis (15, 18) aus ent­ fernten Gußbrücken (20, 21) stammende Bearbeitungs­ flächen aufweist und die Bearbeitungsfläche zwischen dem Lastaufnehmer (2) und der Systembasis (15, 18) als Befestigungsfläche (9) für die Lagerung eines Koppel­ elementes ausgebildet ist, welches den Lastaufnehmer (2) mit den in der Systembasis (15) gelagerten Last­ kompensationsmittel mechanisch verbindet.