DE4119734A1 - Vorrichtung zur kraftuntersetzung in einer kraftmesseinrichtung, insbesondere einer waage - Google Patents
Vorrichtung zur kraftuntersetzung in einer kraftmesseinrichtung, insbesondere einer waageInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur
Kraftuntersetzung in einer Kraftmeßeinrichtung, insbesondere
einer Waage, mit mindestens einem an einem Ständer abgestütz
ten, der Kraftuntersetzung dienenden starren Hebel und minde
stens einer längssteifen, biegeelastischen Koppel, wobei der
Ständer, der Hebel und die Koppel von Materialbereichen eines
einstückigen Materialblocks gebildet sind, die durch von den
Materialblock senkrecht zur Drehebene des Hebels durchsetzen
den Ausnehmungen gebildete materialfreie Bereiche begrenzt
sind und von denen der den Hebel bildende Materialbereich mit
dem den Ständer bildenden Materialbereich nur an einer in dem
Materialblock ausgebildeten, die Abstützstelle bildenden Bie
gestelle und der die Koppel bildende Materialbereich mit dem
den Hebel bildenden Materialbereich nur an einer in dem Ma
terialblock ausgebildeten lokalisierten Angriffsstelle zusam
menhängt.
Der Zweck derartiger Kraftuntersetzungsvorrichtungen
besteht darin, die von der Kraftmeßeinrichtung zu messende
Eingangskraft, beispielsweise die Gewichtskraft einer hoch
belastbaren Waage, so weit zu untersetzen, daß die durch die
Kraftuntersetzung gewonnene Kraft an den verfügbaren Bela
stungsbereich einer zur Bildung eines Meßsignals dienenden
Kraftmeßzelle angepaßt ist. Beispiele für derartige Kraftmeß
zellen sind eine Kraftmeßzelle mit schwingender Saite, eine
piezoelektrische Kraftmeßzelle oder eine Kraftmeßzelle mit
elektromagnetischer Kraftkompensation. Sofern das erforderli
che Übersetzungsverhältnis verhältnismäßig klein ist, reicht
es dabei aus, daß die Vorrichtung nur einen einzigen der
Kraftuntersetzung dienenden Hebel aufweist. Für hohe Kräfte
bzw. große Eingangsgewichte werden jedoch Vorrichtungen mit
zwei, drei und sogar mehr Hebeln, die alle hintereinanderge
schaltet sind, benötigt.
Bekannte Vorrichtungen der eingangs genannten Art, die
zumeist nicht nur in sich einstückig, sondern gleichzeitig
auch einstückig mit einer Parallelführung für ein der Kraft
einleitung der zu messenden Kraft in die Koppel des Hebels
dienendes Krafteinleitungsteil ausgebildet sind, sind vor
allem deswegen vorteilhaft, weil durch die einstückige Aus
bildung alle Montagevorgänge für die gegenseitige Verbindung
der einzelnen Teile untereinander mittels getrennt ausgebil
deter Biegestellen entfallen. Ferner sind wegen der einstücki
gen Ausbildung die Materialeigenschaften an allen Stellen der
Vorrichtung gleich, so daß durch unterschiedliche Material
eigenschaften hervorgerufene Fehler entfallen.
Die den Ständer, den Hebel und die Koppel bildenden Ma
terialbereiche voneinander trennenden materialfreien Bereiche
sind bei den bekannten Vorrichtungen in der Drehebene des
Hebels gesehen verhältnismäßig breit ausgebildet, so daß zwi
schen diesen Teilen verhältnismäßig große freie Abstände be
stehen. Insbesondere sind bei den bekannten Vorrichtungen die
die Abstützstellen der Hebel bildenden Biegestellen und die
Angriffsstellen der Koppeln durch in dem Materialblock ausge
bildete Bohrungen abgegrenzt, wobei diese Bohrungen je paar
weise nebeneinander angeordnet sind und zwischen sich eine
Dünnstelle des Materialblocks stehen lassen, welche jeweils
die Abstützstelle bzw. Angriffsstelle bildet. Die verhältnis
mäßig breiten materialfreien Bereiche und insbesondere die
die Dünnstellen begrenzenden Bohrungen führen bei den bekann
ten Vorrichtungen jedoch gerade auch dort eine Materialschwä
chung herbei, wo die durch diese materialfreien Bereiche be
grenzten Materialbereiche besonders stark kraftbelastet sind.
Wenn die räumlichen Dimensionen des Materialblocks vorgegeben
sind, wirkt sich also die bei den bekannten Vorrichtungen
herrschende Formgebung der materialfreien Bereiche nachteil
haft auf die gesamte Festigkeit und Belastbarkeit der Vor
richtung und damit auch auf die erzielbare Auflösung und
Genauigkeit aus. Werden dagegen die betreffenden Materialbe
reiche den Anforderungen entsprechend kräftig dimensioniert,
so steigt das gesamte Bauvolumen der Vorrichtung entsprechend
an, wobei dieser unerwünschte Anstieg des Bauvolumens zu
mindest teilweise durch das die einzelnen Materialbereiche
voneinander abgrenzende materialfreie Volumen des Material
blocks verursacht ist. Da bei den bekannten Vorrichtungen im
wesentlichen nur der Formgebung der die Teile der Kraftunter
setzung bildenden Materialbereiche Aufmerksamkeit geschenkt
wird, während die Form der die Materialbereiche abgrenzenden
materialfreien Bereiche keiner Beachtung unterzogen wird,
werden entweder ein optimal kleines Bauvolumen oder eine
optimal hohe Festigkeit nicht erreicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor
richtung der eingangs genannten Art zu schaffen, deren
Festigkeit und Belastbarkeit bei möglichst kleinem Bauvolumen
möglichst groß ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
die materialfreien Bereiche zumindest in ihren längs der von
der zu untersetzenden Kraft am stärksten belasteten Zonen der
den Hebel und den Ständer bildenden Materialbereiche sich er
streckenden Abschnitten jeweils nur durch eine den Material
block durchtrennende dünne Schnittlinie gebildet sind.
Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Vorrichtung
wird also nicht nur eine zweckentsprechende Formgebung der
die notwendigen Teile der Kraftuntersetzung bildenden Mate
rialbereiche vorgesehen, sondern gleichzeitig auch die Form
gebung der die Materialbereiche begrenzenden materialfreien
Bereiche derart ausgeführt, daß bei einem minimalen Bauvolu
men eine maximale Festigkeit und Belastbarkeit erzielt wird.
Insbesondere trägt die erfindungsgemäße Ausgestaltung dem Um
stand Rechnung, daß für die starren oder wegarmen Meßsysteme
nur sehr geringe Auslenkungen der Teile der Kraftuntersetzung
erforderlich sind, so daß die materialfreien Bereiche in der
Richtung der Drehebene der Hebel gesehen nur eine sehr kleine
Ausdehnung aufweisen müssen. Indem hiervon zumindest in den
jenigen Abschnitten der materialfreien Bereiche Gebrauch ge
macht wird, die sich längs der am stärksten belasteten Zonen
der den Hebel und den Ständer bildenden Materialbereiche er
strecken, ergibt sich an diesen Zonen eine besonders hohe
Materialstärke und Belastbarkeit unter gleichzeitiger Ein
sparung des von der Vorrichtung eingenommenen Bauvolumens.
Die diese Abschnitte der materialfreien Bereiche bildenden
dünnen Schnittlinien lassen sich insbesondere durch Funken
erodieren besonders dünn ausführen, wobei beispielsweise die
Schnittbreite in der Größenordnung von einigen Zehntel Milli
metern liegt.
Damit läßt sich bei geringem Bauvolumen für Lastberei
che von einigen zehn Kilogramm bis beispielsweise 60 kg eine
Auflösung in der Größenordnung von 105 bis 106 erreichen.
Durch die geringe Materialwegnahme können ohne weiteres
mehrere Hebel hintereinandergeschaltet werden, wobei dem am
stärksten belasteten ersten Hebel aus Gründen der Festigkeit
ein Übersetzungsverhältnis von weniger als 10 zugrunde gelegt
werden kann. Durch zwei oder drei nachgeschaltete weitere He
bel können dann insgesamt Übersetzungsverhältnisse bis zu 103
bei kleinen Bauvolumina erreicht werden. Sofern dabei am Aus
gang, also an dem letzten Hebel, ein gewisser Einschwinghub
erwünscht ist, kann der diesen letzten Hebel abgrenzende ma
terialfreie Bereich abweichend von einer dünnen Schnittlinie
durchaus breiter ausgeführt werden, weil bei diesem letzten
Hebel die Belastungsanforderungen durch die dann schon weit
gehend untersetzte Kraft verhältnismäßig gering sind.
Jedenfalls ist durch die Ausbildung der materialfreien
Bereiche an den stark belasteten Zonen eine derart kräftige
Ausbildung des oder der Hebel und des Ständers sicherge
stellt, daß keine die Meßgenauigkeit störenden Durchbiegungen
auftreten. Gleichzeitig erlaubt insbesondere das Funken
erodieren der dünnen Schnittlinien deren beliebige Verlaufs
gestaltung, so daß insbesondere die als Abstützstelle der
Hebel dienenden Biegestellen auch abweichend von rein kreis
linienförmigen Begrenzungslinien eine optimale Formgebung
erfahren können.
Für den Materialblock stehen zahlreiche geeignete Werk
stoffe zur Verfügung. Vor allem haben sich Aluminiumlegierun
gen bei einstückigen Vorrichtungen zur Kraftuntersetzung
bewährt. Doch könnte auch beispielsweise Stahl als Werkstoff
zur Anwendung kommen.
Eine spezielle Ausführungsform des im Patentanspruch 1
näher definierten Prinzips der minimalen Materialwegnahme in
den an die Zonen großer Belastung angrenzenden materialfreien
Bereichen besteht darin, daß der den die Koppel und ihre
Angriffsstelle am Hebel bildenden Materialbereich von dem den
Hebel bildenden Materialbereich trennende materialfreie
Bereich in der Form der dünnen Schnittlinie ausgebildet ist.
Damit verbleibt für den an die Koppel angrenzenden Hebelarm,
der von der mittels der Koppel eingeleiteten Kraft am stärk
sten beaufschlagt ist, die maximal mögliche Materialstärke
bestehen, so daß dieser Hebel gegen eine unerwünschte Durch
biegung bei hoher Belastung geschützt ist. Gleichzeitig kann
dabei die sich senkrecht zur Längsachse des Hebels er
streckende Koppel in ihrer senkrecht zur Längsachse gerichte
ten Längserstreckung auf etwa die Querausdehnung des Hebels
beschränkt sein und unmittelbar an den Hebel angrenzend sowie
nur durch die dünne Schnittlinie von diesem getrennt ange
ordnet sein, so daß in der sich senkrecht zur Längsachse des
Hebels erstreckenden Richtung nur eine geringe Bauhöhe erfor
derlich ist.
Der Festigkeit des von der mittels der Koppel einge
leiteten, zu untersetzenden Kraft beaufschlagten Hebelarmes
ist es in einer vorteilhaften Weiterbildung ferner sehr dien
lich, daß der den den Ständer bildenden Materialbereich von
dem den Hebel bildenden Materialbereich trennende material
freie Bereich mindestens in seinem die Abstützstelle an ihrer
zur Koppel weisenden Seite begrenzenden Abschnitt in der Form
der dünnen Schnittlinie ausgebildet ist. Hierdurch bleibt für
den Hebelarm zwischen der Abstützstelle des Hebels und der
Angriffsstelle der Koppel die nur durch die Breite der dünnen
Schnittlinie abgegrenzte volle Materiallänge bestehen, so daß
der zwischen der Abstützstelle und der Angriffsstelle der
Koppel gebildete Hebelarm die größtmögliche Festigkeit auf
weist.
Andererseits ist in einer vorteilhaften Ausführungsform
auch vorgesehen, daß der den den Hebel bildenden Materialbe
reich von dem den Ständer bildenden Materialbereich trennende
materialfreie Bereich in seinem sich von seinem die Abstütz
stelle an ihrer zur Koppel weisenden Seite begrenzenden
Abschnitt aus zur Angriffsstelle der Koppel erstreckenden Ab
schnitt in der Form der dünnen Schnittlinie ausgebildet ist.
Indem also auch der sich von der Abstützstelle des Hebels zur
Angriffsstelle der Koppel erstreckende Abschnitt des mate
rialfreien Bereichs in der Form der dünnen Schnittlinie aus
gebildet ist, wird bei vorgegebener Gesamtabmessung der Vor
richtung nicht nur die für den Hebelarm zwischen Koppel und
Abstützstelle verfügbare Materialmenge möglichst groß, son
dern auch die für den daran angrenzenden Bereich des Ständers
verbleibende Materialmenge, so daß auch der die Abstützung
des Hebels bewirkende Ständer in seiner Festigkeit günstig
beeinflußt wird.
Der Erfindungsgedanke, der sowohl bei Vorrichtungen mit
nur einem einzigen kraftuntersetzenden Hebel als auch bei
Vorrichtungen mit mehreren derartiger hintereinandergeschal
teter Hebel seine Anwendung findet, erstreckt sich im letz
teren Falle also insbesondere auch auf eine Vorrichtung, bei
der die Koppel eine erste Koppel zur Einleitung der zu unter
setzenden Kraft in den Hebel und der Hebel einen ersten Hebel
für einen der weiteren Kraftuntersetzung dienenden, dem er
sten Hebel nachgeschalteten, starren zweiten Hebel darstellt,
wobei diese Ausbildung dann vorteilhaft derart getroffen ist,
daß der den den ersten Hebel bildenden Materialbereich an
dessen dem zweiten Hebel benachbarter Seite von dem den zwei
ten Hebel bildenden Materialbereich trennende materialfreie
Bereich in der Form der dünnen Schnittlinie ausgebildet ist.
Durch diese Ausbildung liegen also der erste und der zweite
Hebel in deren Drehebene gesehen unmittelbar nebeneinander
und sind nur durch die den trennenden materialfreien Bereich
bildende dünne Schnittlinie voneinander beabstandet. Somit
bleibt für die senkrecht zu ihrer Längsrichtung gesehene
Stärke der beiden Hebel eine größtmögliche Materialmenge ver
fügbar und wird gleichzeitig die Bauhöhe der Vorrichtung quer
zur Längsrichtung der Hebel gesehen auf ein Minimum herab
gesetzt.
Eine in diesem Zusammenhang besonders zweckmäßige wei
tere Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß an dem der
Angriffsstelle der ersten Koppel am ersten Hebel jenseits
dessen Abstützstelle gegenüberliegenden Ende des den ersten
Hebel bildenden Materialbereichs ein davon nur durch einen in
der Form der dünnen Schnittlinie ausgebildeten materialfreien
Bereich getrennter, eine längssteife, biegeelastische zweite
Koppel bildender Materialbereich vorgesehen ist, dessen der
Angriffsstelle der zweiten Koppel am ersten Hebel entgegen
gesetztes Ende an dem am Ständer abgestützten, den zweiten
Hebel bildenden Materialbereich angreift. Auch hier ist also
wieder durch die Formgebung des die zweite Koppel von dem
ersten Hebel trennenden materialfreien Bereichs bei größt
möglichem Erhalt des für die belasteten Teile verfügbaren
Materials das Bauvolumen besonders klein, weil die zweite
Koppel und der mit der zweiten Koppel verbundene Bereich des
ersten Hebels in der Längsrichtung der beiden Hebel gesehen
nebeneinander angeordnet und nur durch einen minimal breiten
materialfreien Bereich voneinander getrennt sind. Hierdurch
wird also nicht nur die Abmessung in der Längsrichtung der
beiden Hebel klein gehalten, sondern auch in der dazu senk
rechten Richtung, weil die zweite Koppel und der mit ihr
verbundene Bereich des ersten Hebels in der zur Längsrichtung
senkrechten Richtung nicht übereinander angeordnet, sondern
in der Längsrichtung nebeneinander angeordnet sind.
Die Vorteile der räumlichen Kompaktheit und mechani
schen Festigkeit sowie auch der wegen der minimalen Material
wegnahme vereinfachten Herstellung werden in diesem Zusammen
hang noch dadurch gesteigert, daß der den die zweite Koppel
bildenden Materialbereich an dessen dem ersten Hebel abge
wandter Seite von dem den Ständer bildenden Materialbereich
trennende materialfreie Bereich in der Form der dünnen
Schnittlinie ausgebildet ist.
Darüber hinaus besteht eine vorteilhafte Weiterbildung
dieser Ausführungsform darin, daß der den den Ständer bil
denden Materialbereich von dem den ersten Hebel bildenden
Materialbereich trennende materialfreie Bereich in seinem
sich von dem die Angriffsstelle der zweiten Koppel an dem
ersten Hebel an ihrer zum Ständer weisenden Seite begrenzen
den materialfreien Bereich aus erstreckenden Abschnitt in der
Form der dünnen Schnittlinie ausgebildet ist. Damit ist also
der erste Hebel in seinem mit der zweiten Koppel verbundenen
Bereich von dem Ständer nur durch die dünne Schnittlinie ge
trennt, so daß insbesondere das für den Ständer verfügbare
Material nur in der geringstmöglichen Weise geschwächt ist
und daher die auch für den Ständer besonders wichtige Festig
keit gefördert wird.
Der Vereinfachung der Herstellung durch minimale Mate
rialwegnahme und der dadurch gleichzeitig erreichten Festig
keitserhöhung ist es ferner dienlich, in Weiterbildung der
erfindungsgemäßen Ausführungsformen vorzusehen, daß der den
den Ständer bildenden Materialbereich von dem den zweiten
Hebel bildenden Materialbereich trennende materialfreie Be
reich im Bereich der Abstützstelle des zweiten Hebels jeweils
in der Form der dünnen Schnittlinie ausgebildet ist.
Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung ist bei den
Ausführungsformen mit mindestens zwei Hebeln die Grenze zwi
schen den beiden Hebeln derart geführt, daß der den den
zweiten Hebel bildenden Materialbereich an seiner zum ersten
Hebel weisenden Seite von dem den ersten Hebel bildenden Ma
terialbereich trennende, in der Form der dünnen Schnittlinie
ausgebildete materialfreie Bereich in seinem sich von dem die
Angriffsstelle am zweiten Hebel begrenzenden Ende des die
zweite Koppel von dem ersten Hebel trennenden materialfreien
Bereichs aus in Richtung auf die Abstützstelle des ersten
Hebels zu seinem der zweiten Koppel entgegengesetzten Ende
erstreckenden Abschnitt gegenüber der Längsrichtung der bei
den Hebel in einer Neigungsrichtung geführt ist, durch die
sowohl der erste Hebel zur zweiten Koppel hin als auch der
zweite Hebel zur ersten Koppel hin verjüngt sind. Dadurch ist
die senkrecht zur Längsrichtung der beiden Hebel gesehene Ma
terialstärke der Hebel jeweils in ihren an den Einleitungs
stellen der zu untersetzenden Kraft angrenzenden Bereichen
gegenüber ihren der Krafteinleitungsstelle entgegengesetzten
Endbereichen vergrößert, was wegen des Nebeneinanderliegens
der beiden Hebel mit entgegengesetztem Richtungssinn möglich
ist. Die damit verbundene Schwächung der Materialstärke durch
die Verjüngung in den den Krafteinleitungspunkten entgegen
gesetzten Endbereichen der Hebel bedeutet keine Festigkeits
minderung, da diese Endbereiche nur mit der untersetzten und
damit kleineren Kraft belastet sind. Die stark belasteten
Bereiche, an denen die zu untersetzende Kraft angreift, sind
dagegen zugunsten dieser weniger belasteten Endbereiche ver
stärkt, wobei für diese Verstärkung keine Erhöhung des Bau
volumens erforderlich ist.
Eine spezielle Anwendung des Erfindungsgedankens auf
eine Ausführungsform mit drei Hebeln besteht darin, daß an
dem der Angriffsstelle der zweiten Koppel am zweiten Hebel
jenseits dessen Abstützstelle gegenüberliegenden Ende des den
zweiten Hebel bildenden Materialbereichs ein von dem ersten
Hebel nur durch einen in der Form der dünnen Schnittlinie
ausgebildeten materialfreien Bereich getrennter, eine längs
steife, biegeelastische dritte Koppel bildender Materialbe
reich vorgesehen ist, dessen der Angriffsstelle der dritten
Koppel am zweiten Hebel entgegengesetztes Ende an einem an
dem Ständer abgestützten, einen der weiteren Kraftunterset
zung dienenden starren dritten Hebel bildenden Materialbe
reich angreift. Durch die nur mittels der dünnen Schnittlinie
von dem ersten Hebel getrennte Anordnung der an dem dritten
Hebel angreifenden dritten Koppel wird also konsequent das
Prinzip der maximalen Kompaktheit und minimalen Materialweg
nahme für Vorrichtungen mit mindestens drei Hebeln weiterge
führt. Alle drei Koppeln erstrecken sich dabei also senkrecht
zu der gemeinsamen Längsrichtung der drei Hebel, wobei jede
Koppel jeweils unmittelbar, nur durch die dünne Schnittlinie
getrennt, an einen der Hebel angrenzt.
Dann besteht eine zweckmäßige weitere Ausgestaltung
darin, daß der den die dritte Koppel und ihre Angriffsstelle
am dritten Hebel bildenden Materialbereich von dem den drit
ten Hebel bildenden Materialbereich trennende materialfreie
Bereich in der Form der dünnen Schnittlinie ausgebildet ist.
Hierbei erleidet derjenige Materialbereich, der zur Bildung
des mittels der dritten Koppel von der zu untersetzenden
Kraft beaufschlagten Hebelarms des dritten Hebels zur Verfü
gung steht, an seiner zur dritten Koppel weisenden Seite nur
eine minimale Materialwegnahme durch die dünne Schnittlinie,
so daß dieser am stärksten belastete Bereich des dritten
Hebels in seiner Festigkeit gesteigert ist.
Ähnlich dient es dem Ziel einer möglichst starken
Ausbildung des am meisten belasteten Bereichs des dritten
Hebels, daß in einer weiteren Ausgestaltung der den den Stän
der bildenden Materialbereich von dem den dritten Hebel bil
denden Materialbereich trennende materialfreie Bereich minde
stens in seinem die Abstützstelle des dritten Hebels an ihrer
zur dritten Koppel weisenden Seite begrenzenden Abschnitt in
der Form der dünnen Schnittlinie ausgebildet ist.
Im Rahmen der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der
den Ständer bildende Materialbereich im Inneren einer einen
feststehend abstützbaren Parallelogrammschenkel, zwei zuein
ander parallele, längssteife, biegeelastische Lenker und
einen mittels der Lenker an dem feststehenden Parallelogramm
schenkel parallel geführten, zur Aufnahme der zu messenden
Kraft dienenden beweglichen Parallelogrammschenkel aufweisen
den, einstückigen Parallelogrammführung an dem feststehenden
Parallelogrammschenkel und die betreffende Angriffsstelle der
dem beweglichen Parallelogrammschenkel benachbarten Koppel an
dem beweglichen Parallelogrammschenkel befestigt ist. Damit
ist die der Kraftuntersetzung dienende Vorrichtung baulich
einfach und kompakt in die insbesondere bei Waagen vom Kraft
kompensationstyp vorgesehenen Parallelogrammführungen ein
fügbar, wobei jedoch die einstückige Parallelogrammführung
einerseits und die einstückige Kraftuntersetzungsvorrichtung
andererseits getrennt ausgebildet sein können. Zumindest im
Bereich der Verbindungsstelle zwischen dem Ständer und dem
feststehenden Parallelogrammschenkel und der Verbindungsstel
le zwischen der Koppel und dem beweglichen Parallelogramm
schenkel liegen dann die miteinander zu verbindenden Teile
formschlüssig aneinander und können auf einfache Weise durch
eine Schraubverbindung aneinander festgelegt werden. Durch
diese getrennte Ausbildung der Parallelogrammführung und der
Kraftuntersetzungsvorrichtung kann insbesondere die senkrecht
zur Drehebene der Hebel gemessene Materialstärke der Kraft
untersetzungsvorrichtung und der Parallelogrammführung unter
schiedlich ausgebildet werden, beispielsweise durch Ausbil
dung der Parallelogrammführung mit gegenüber der Kraftunter
setzungsvorrichtung erheblich erhöhter Materialstärke, was
für die Zwecke der Kraftaufnahme und Krafteinleitung von
einer Waagschale auf den beweglichen Parallelogrammschenkel
erwünscht sein kann.
Alternativ kann die Vorrichtung aber auch derart ausge
führt sein, daß der Ständer im Inneren einer einen fest
stehend abstützbaren Parallelogrammschenkel, zwei zueinander
parallele, längssteife, biegeelastische Lenker und einen
mittels der Lenker an dem feststehenden Parallelogrammschen
kel parallel geführten, zur Aufnahme der zu messenden Kraft
dienenden beweglichen Parallelogrammschenkel aufweisenden
einstückigen Parallelogrammführung als einstückiger Material
bereich des feststehenden Parallelogrammschenkels und die
betreffende Angriffsstelle der dem beweglichen Parallelo
grammschenkel benachbarten Koppel mit dem beweglichen Paral
lelogrammschenkel einstückig zusammenhängend ausgebildet ist.
Bei dieser Ausführungsform ist also die Parallelogrammführung
und die Kraftuntersetzungsvorrichtung gemeinsam völlig ein
stückig aus einem einzigen Materialblock hergestellt.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform die
ser insgesamt einstückigen Ausbildung ist vorgesehen, daß der
den den Ständer bildenden Materialbereich in seinem an die
Parallelführung angrenzenden Abschnitt von dem die Parallel
führung bildenden Materialbereich trennende materialfreie
Bereich in der Form der dünnen Schnittlinie ausgebildet ist.
Hierbei ist also zwischen dem an die Parallelführung angren
zenden Abschnitt des Ständers und der Parallelführung, insbe
sondere zwischen dem Ständer und einem der beiden Lenker der
Parallelführung, nur der durch die dünne Schnittlinie gebil
dete minimale Zwischenraum vorhanden, so daß einerseits die
für den Ständer verfügbare Materialmenge maximal ausgenutzt
wird und andererseits der Herstellungsvorgang dadurch ver
einfacht ist, daß in diesem Abschnitt zur Ausbildung des
Ständers innerhalb der Parallelogrammführung nur eine einzige
Schnittlinie erforderlich ist.
Ähnlich ist im Sinne einer minimalen Materialwegnahme,
eines möglichst kleinen Bauvolumens, einer erhöhten Festig
keit und einfachen Herstellung in einer weiteren vorteilhaf
ten Ausgestaltung vorgesehen, daß der den die zum beweglichen
Parallelogrammschenkel benachbarte Koppel bildenden Material
bereich von dem den beweglichen Parallelogrammschenkel bil
denden Materialbereich trennende materialfreie Bereich in der
Form der dünnen Schnittlinie ausgebildet ist. Die zur Kraft
einleitung von dem beweglichen Parallelogrammschenkel auf den
einzigen Hebel oder den ersten Hebel einer mehrhebeligen
Kraftuntersetzung dienende Koppel erstreckt sich also dabei
längs des beweglichen Parallelogrammschenkels und ist von
diesem nur durch die dünne Schnittlinie getrennt. Hierdurch
ist insbesondere die bauliche Abmessung in der Längsrichtung
des Hebels gesehen, also senkrecht zur Erstreckungsrichtung
der Koppel, klein gehalten bzw. der für den von der Last der
Koppel beaufschlagten Bereich des Hebels verfügbare Material
bereich möglichst groß.
Schließlich besteht eine weitere, der baulichen Kom
paktheit, erhöhten Festigkeit und einfachen Herstellung die
nende Maßnahme darin, daß der den den zur Parallelogramm
führung benachbarten Hebel bildenden Materialbereich von dem
die Parallelogrammführung bildenden Materialbereich trennende
materialfreie Bereich in der Form der dünnen Schnittlinie
ausgebildet ist. Damit ist der gesamte der Kraftuntersetzung
dienende Bereich auch auf der Seite des Hebels nur durch die
dünne Schnittlinie getrennt eng in den die Parallelogramm
führung bildenden Bereich eingeschmiegt.
Eine im Rahmen der Erfindung vorgesehene andere zweck
mäßige Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß der
einstückige Materialblock Materialbereiche aufweist, die
einen feststehend abstützbaren Parallelogrammschenkel, zwei
zueinander parallele, längssteife, biegeelastische Lenker und
einen mittels der Lenker an dem feststehenden Parallelogramm
schenkel parallel geführten, zur Aufnahme der zu messenden
Kraft dienenden beweglichen Parallelogrammschenkel einer Par
allelogrammführung bilden, daß der Ständer durch einen sich
in das Innere der Parallelogrammführung hineinerstreckenden,
einstückigen Materialbereich des feststehenden Parallelo
grammschenkels gebildet ist, und daß der den den Ständer bil
denden Materialbereich an seiner zu dem einen Lenker weisen
den Seite von dem diesen Lenker bildenden Materialbereich
trennende materialfreie Bereich in der Form der dünnen
Schnittlinie ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungsform ist
also der Ständer von einem der beiden Lenker der Parallelo
grammführung nur durch die dünne Schnittlinie getrennt. Bei
vorgegebener Bauhöhe des Materialblocks in der zur Längs
richtung der Lenker senkrechten Richtung ist damit die in
dieser Richtung verfügbare Materialhöhe für den Ständer wegen
der minimalen Materialwegnahme zwischen dem Ständer und dem
benachbarten Lenker möglichst groß gehalten. Da die Ab
stützkräfte des Hebels auf den Ständer in dieser senkrechten
Richtung einwirken, ist damit dem Ziel einer größtmöglichen
Festigkeit des Ständers in dieser Richtung gedient.
Mit dem ähnlichen Ziel einer minimalen Materialwegnahme
für eine maximale Festigkeit bzw. möglichst geringe Bauhöhe
besteht eine weitere Ausgestaltung dieser Ausführungsform
darin, daß der den den Hebel bildenden Materialbereich an
seiner zu dem dem Ständer benachbarten einen Lenker entgegen
gesetzten anderen Lenker benachbarten Seite von dem den ande
ren Lenker bildenden Materialbereich trennende materialfreie
Bereich in der Form der dünnen Schnittlinie ausgebildet ist.
Auch ist es von Vorteil, die erfindungsgemäße Ausfüh
rungsform weiterhin derart auszugestalten, daß der den die
sich von ihrer Angriffsstelle am beweglichen Parallelogramm
schenkel parallel dazu zu ihrer Angriffsstelle am zum beweg
lichen Parallelogrammschenkel weisenden Ende des Hebels er
streckende Koppel bildenden Materialbereich von dem den
Ständer bildenden Materialbereich trennende materialfreie Be
reich in der Form der dünnen Schnittlinie ausgebildet ist.
Damit erstreckt sich die Koppel senkrecht zur Längsrichtung
der Lenker und des Hebels zwischen dem beweglichen Parallelo
grammschenkel und dem zu diesem weisenden Endbereich des
Ständers und ist von dem Ständer nur durch die dünne Schnitt
linie getrennt.
Auf der dem Ständer abgewandten Seite der Koppel wird
der Gedanke der minimalen Materialwegnahme vorteilhaft da
durch angewendet, daß der den die sich von ihrer Angriffs
stelle am beweglichen Parallelogrammschenkel parallel dazu zu
ihrer Angriffsstelle am zum Parallelogrammschenkel weisenden
Ende des Hebels erstreckende Koppel bildenden Materialbereich
von dem den beweglichen Parallelogrammschenkel bildenden
Materialbereich trennende materialfreie Bereich in der Form
der dünnen Schnittlinie ausgebildet ist.
Dem Ziel einer möglichst großen Festigkeit zumindest
der stark belasteten Teile bei möglichst geringer Baugröße
dient auch die zusätzliche Maßnahme, daß der den den Hebel
und seine Abstützstelle bildenden Materialbereich an deren
zum Ständer weisenden Seite begrenzende materialfreie Bereich
in der Form der dünnen Schnittlinie ausgebildet ist. Auch
zwischen dem Hebel und dem Ständer erfolgt daher nur eine
minimale Materialwegnahme, so daß in Verbindung mit den vor
hergehenden Maßnahmen unter Bildung der durch die dünnen
Schnittlinien hervorgerufenen minimalen Zwischenräume der
Ständer einerseits minimal von einem der Lenker und an
dererseits minimal von dem Hebel beabstandet ist, wobei der
letztgenannte Hebel seinerseits wieder minimal von dem ande
ren Lenker beabstandet ist.
Erfindungsgemäß kann auch diese Ausführungsform derart
ausgebildet sein, daß nicht nur eine Kraftuntersetzung mit
einem einzigen Hebel, sondern mindestens zwei zur Kraftunter
setzung dienende Hebel hintereinandergeschaltet sind. Eine
derart ausgestaltete Ausführungsform zeichnet sich dadurch
aus, daß an dem der Angriffsstelle der Koppel am zum beweg
lichen Parallelogrammschenkel weisenden Ende des Hebels jen
seits dessen Abstützstelle gegenüberliegenden Ende des den
Hebel bildenden Materialbereichs eine diesen ersten Hebel mit
einem der weiteren Kraftuntersetzung dienenden, starren
zweiten Hebel verbindende zweite Koppel vorgesehen ist und
der den den zweiten Hebel bildenden Materialbereich von dem
den ersten Hebel bildenden Materialbereich trennende mate
rialfreie Bereich in der Form der dünnen Schnittlinie ausge
bildet ist. Dabei liegen also die die beiden Hebel bildenden
Materialbereiche an ihren einander zugewandten Seiten un
mittelbar nebeneinander und sind dort nur durch die dünne
Schnittlinie voneinander getrennt. Wiederum entstehen also
keine unnötigen Materialverluste, die die Belastungsfähigkeit
der beiden Hebel unnötig schwächen würden.
In diesem Zusammenhang ist es dann sehr zweckmäßig, daß
der den die zweite Koppel bildenden Materialbereich von dem
den zweiten Hebel bildenden Materialbereich trennende mate
rialfreie Bereich in der Form der dünnen Schnittlinie aus
gebildet ist. Die sich senkrecht zur Längsrichtung der beiden
Hebel erstreckende zweite Koppel kann dabei also an ihrer zum
zweiten Hebel weisenden Seite in demselben Schnittvorgang ab
getrennt werden, in dem der erste Hebel gegen den Ständer ab
gegrenzt wird. Die zweite Koppel ist dabei ferner etwa inner
halb des für die Quererstreckung des zweiten Hebels ohnehin
erforderlichen Platzbedarfs angeordnet, so daß durch das Vor
handensein der zweiten Koppel keine nennenswerte Erhöhung des
Platzbedarfs in der zur Längsachse der Hebel senkrechten
Richtung auftritt.
Auch an der zum feststehenden Parallelogrammschenkel
weisenden Seite ist die zweite Koppel durch minimale Mate
rialwegnahme abgrenzbar. Hierzu ist in einer zweckmäßigen
Ausführungsform vorgesehen, daß der den die zweite Koppel
bildenden Materialbereich an seiner dem zweiten Hebel abge
wandten Seite von dem den Ständer bildenden Materialbereich
trennende materialfreie Bereich in der Form der dünnen
Schnittlinie ausgebildet ist.
Es ist auch sehr sinnvoll, bei diesen Ausführungsformen
der Erfindung vorzusehen, daß der den den zweiten Hebel bil
denden Materialbereich an dessen dem ersten Hebel abgewandter
Seite von dem den Ständer bildenden Materialbereich trennende
materialfreie Bereich in der Form der dünnen Schnittlinie
ausgebildet ist. Ersichtlich wird auch hierdurch der in der
zur Längsrichtung der Hebel und der Lenker senkrechten Rich
tung für den Ständer und den zweiten Hebel verfügbare
Materialbereich möglichst groß gehalten, was deren Festigkeits
eigenschaften förderlich ist.
Bei allen bisher erläuterten Ausführungsformen spielt
neben dem Gedanken der minimalen Materialwegnahme in den die
am stärksten belasteten Abschnitte trennenden materialfreien
Bereichen auch die Einfachheit der Herstellung durch eine mög
lichst zusammenhängende Schnittführung eine Rolle, so daß die
minimale Materialwegnahme durch Bildung der dünnen Schnitt
linien auch dort vorteilhaft ist, wo die Belastung der ein
zelnen Vorrichtungsteile geringer ist. Auch im Hinblick auf
diesen letzteren Vorteil ist es in einer weiteren Ausge
staltung der Erfindung zweckmäßig, daß der den den Ständer
bildenden Materialbereich von dem den zweiten Hebel bildenden
Materialbereich trennende materialfreie Bereich mindestens in
seinem die Abstützstelle des zweiten Hebels an ihrer zur
zweiten Koppel weisenden Seite begrenzenden Abschnitt und
seinem daran anschließend sich bis zur Angriffsstelle der
zweiten Koppel am zweiten Hebel erstreckenden Abschnitt in
der Form der dünnen Schnittlinie ausgebildet ist.
Insbesondere ist die Erfindung nebst allen ihren vor
stehend niedergelegten speziellen Ausführungsgedanken bei
derartigen Vorrichtungen mit Vorteil anzuwenden, bei denen
die Biegeelastizität jeder Koppel auf an deren beiden lokali
sierten Angriffsstellen ausgebildete Biegestellen des Mate
rialblocks konzentriert ist.
Das gleiche gilt für derartige Vorrichtungen, bei denen
die Biegeelastizität der Lenker durch an den vier Ecken der
Parallelogrammführung lokalisierte Biegestellen der die Lenker
bildenden Materialbereiche gebildet ist.
Dabei erweist es sich als eine wichtige Maßnahme, daß
die dünnen Schnittlinien zumindest im Bereich der Biegestel
len jeweils durch Funkenerosion gebildet sind. Durch die
Funkenerosion können die Schnittlinien nicht nur besonders dünn
gemacht, sondern auch eine praktisch beliebige Formgebung
erhalten werden. Im Unterschied zu vorbekannten Ausbildungen
der Biegestellen, bei denen die Biegestellen zwischen benach
barten zylindrischen Bohrungen des Materialblockes ausgebil
det und daher durch Segmente von Kreislinien begrenzt sind,
läßt sich also durch das Funkenerodieren die Form der Biege
stellen abweichend von Kreisbegrenzungen optimal wählen.
Zur leichten Durchführbarkeit des Funkenerodierver
fahrens ist dann vorgesehen, daß der Materialblock für jede
zusammenhängende dünne Schnittlinie eine damit in Verbindung
stehende, zur Einführung eines Funkenerosionsdrahtes dienende
Bohrung aufweist. Diese Bohrungen, die eine über die minimale
Materialwegnahme hinausgehende Materialwegnahme darstellen,
werden natürlich derart angeordnet, daß sie an denjenigen
Stellen liegen, wo keine erhöhten Festigkeitsanforderungen
auftreten.
Vorzugsweise ist in allen Ausführungsformen der Erfin
dung die geometrische Anordnung derart getroffen, daß für
jeden Hebel jeweils die Angriffsstellen der Koppeln am Hebel
und die Abstützstelle des Hebels auf einer zur Längsrichtung
der Koppeln senkrechten, gemeinsamen Geraden liegen. Bei
einer derartigen Anordnung, bei der die Kraftangriffspunkte
an jedem Hebel und dessen Drehpunkt auf einer gemeinsamen Ge
raden liegen, treten die geringsten Meßfehler auf.
Im Rahmen der Erfindung ist auch die weitere Maßnahme
vorgesehen, daß in dem Materialblock an mindestens einer der
Biegestellen eine seine Materialstärke in der zur Drehebene
der Hebel senkrechten Richtung verringernde Ausnehmung ausge
bildet ist. Besonders bei mehrhebeligen Vorrichtungen mit ho
hen Kraftuntersetzungen sind die auf die nachgeschalteten
Hebel einwirkenden Kräfte durch die Untersetzung schon stark
vermindert, so daß die Festigkeitsanforderungen an die Biege
stellen entsprechend verringert sind. Dann ist es aber auch
zweckmäßig, trotz der nur geringen Auslenkungen, die die
Hebel bzw. die Koppeln erfahren, dennoch die Federkonstanten
der betreffenden Biegestellen weiter herabzusetzen. Durch die
Materialstärkeausnehmungen des Materialblocks im Bereich die
ser Biegestellen kann dies durch die damit verbundene Mate
rialschwächung leicht bewerkstelligt werden. Dabei sind die
Materialstärkeausnehmungen zweckmäßigerweise in bezug auf die
Drehebene der Hebel paarweise zueinander symmetrisch in den
beiden einander gegenüberliegenden Außenseiten des Material
blocks ausgebildet.
Schließlich besteht im Zusammenhang mit allen erfin
dungsgemäßen Ausführungsformen eine zweckmäßige Ausgestaltung
darin, daß in dem die mit dem beweglichen Parallelogramm
schenkel verbundene Koppel bildenden Materialbereich zwischen
dessen Angriffsstellen am Parallelogrammschenkel und am He
bel eine seine Materialstärke in der zur Parallelogrammebene
senkrechten Richtung verringernde Ausnehmung ausgebildet ist.
Durch diese Ausnehmung, die ebenfalls zweckmäßigerweise von
den beiden einander gegenüberliegenden Außenseiten des Ma
terialblocks her in bezug auf die Drehebene der Hebel sym
metrisch ausgebildet ist, wird die Biegesteifigkeit der zu
meist als Zugkoppel wirkenden Koppel in der zur Drehebene der
Hebel senkrechten Richtung herabgesetzt und auch deren Tor
sionssteifigkeit vermindert, so daß durch außermittige Ein
wirkungen der zu messenden Kraft auf den beweglichen Paral
lelogrammschenkel hervorgerufene Abweichungen an der Ausneh
mung der Koppel aufgenommen und nicht auf den mit der Koppel
verbundenen Hebel übertragen werden. Hierdurch wird also die
Fehleranfälligkeit gegen außermittige Lasteinwirkungen ver
ringert.
Ein anderer Gesichtspunkt der Erfindung besteht darin,
eine Vorrichtung zur Kraftuntersetzung in einer Kraftmeßein
richtung, insbesondere einer Waage, mit mindestens einem an
einem Ständer abgestützten, der Kraftuntersetzung dienenden
starren Hebel, wobei der Ständer und der Hebel von Material
bereichen eines einstückigen Materialblocks gebildet sind,
die durch von den Materialblock senkrecht zur Drehebene des
Hebels durchsetzenden Ausnehmungen gebildete materialfreie
Bereiche begrenzt sind, von denen der den Hebel bildende
materialfreie Bereich mit dem den Ständer bildenden material
freien Bereich nur an einer in dem Materialblock ausgebilde
ten, die Abstützstelle bildenden Biegestelle zusammenhängt,
bei der ein elektromagnetisches Kraftkompensationssystem mit
einer in einem von einer feststehenden Magnetanordnung er
zeugten Magnetfeld beweglichen Kompensationsspule, die an dem
die untersetzte Kraft liefernden freien Arm des betreffenden
Hebels abgestützt ist und durch eine Regelschaltung für den
Kompensationsstrom des Kraftkompensationssystems mit der zu
messenden Kraft in einer Nullage im Gleichgewicht gehalten
wird, vorgesehen ist, erfindungsgemäß derart auszubilden, daß
die Magnetanordnung an dem den Ständer bildenden Materialbe
reich abgestützt ist.
Dieser Gesichtspunkt trägt dem Umstand Rechnung, daß
selbst bei einer sehr starken Dimensionierung des den Ständer
bildenden Materialbereichs insbesondere im Falle verhältnis
mäßig großer Eingangskräfte, d. h. im Falle einer Waage gro
ßer Nennlasten, die an den Abstützstellen der Hebel auf den
Ständer übertragenen Kräfte noch eine minimale Durchbiegung
des den Ständer bildenden Materialbereichs in der Kraft
angriffsrichtung hervorrufen könnten, die auf die bei Meß
systemen mit elektromagnetischer Kraftkompensation erzielbare
sehr hohe Genauigkeit noch einen Einfluß haben. Infolge einer
derartigen minimalen Durchbiegung des Ständers würde sich
nämlich die Lage der Abstützstelle oder der Abstützstellen
des oder der Hebel geringfügig ändern, was eine Änderung der
Nullage zwischen der Kompensationsspule und der feststehenden
Magnetanordnung nach sich zöge. Durch die erfindungsgemäß
vorgesehene Abstützung der Magnetanordnung an dem den Stän
der bildenden Materialbereich folgt die Magnetanordnung der
Durchbiegung des Ständers und damit der Lageänderung der Ab
stützstellen der die Kompensationsspule tragenden Hebel
anordnung, so daß die relative Lagebeziehung zwischen der
Kompensationsspule und der Magnetanordnung erhalten bleibt
und keine unerwünschten Nullageänderungen stattfinden.
Im Hinblick auf eine zweckmäßige räumliche Anordnung
besteht eine diesen Gedanken verwirklichende bevorzugte Aus
führungsform darin, daß die Magnetanordnung an dem einen Ende
eines sich parallel zur Drehebene des Hebels erstreckenden
und mit diesem einen Ende über den Materialblock hinausragen
den Auslegers abgestützt ist, dessen anderes Ende an dem
Ständer befestigt ist. Insbesondere bei solchen Ausführungs
formen, bei denen die Kraftuntersetzungsvorrichtung in eine
Parallelogrammführung eingebaut oder mit einer solchen Par
allelogrammführung einstückig ausgebildet ist, kann dann das
Kraftkompensationssystem außerhalb des Materialblocks in der
Nähe des beweglichen Parallelogrammschenkels angeordnet wer
den.
Der Festigkeit der Abstützung der Magnetanordnung ist
es dabei besonders dienlich, daß der Ausleger U-förmig ausge
bildet und der Materialblock zwischen den beiden U-Schenkeln
angeordnet ist.
Ähnlich erfolgt die Aufhängung der Kompensationsspule
in dem von der Magnetanordnung erzeugten Magnetfeld vorteil
haft dadurch, daß die Kompensationsspule an dem einen Ende
eines sich parallel zur Drehebene des Hebels erstreckenden
und mit diesem einen Ende über den Materialblock hinausragen
den Auslegers abgestützt ist, dessen anderes Ende an dem die
untersetzte Kraft liefernden freien Arm des Hebels befestigt
ist.
Auch hier ist es wieder der Festigkeit der Abstützung
der Kompensationsspule besonders dienlich, daß der Ausleger
U-förmig ausgebildet und der Materialblock zwischen den bei
den U-Schenkeln angeordnet ist.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Er
findung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der
Zeichnung, auf deren erfindungswesentliche Offenbarung aller
im Text nicht besonders erwähnten Einzelheiten ausdrücklich
hingewiesen wird. Hierin zeigen:
Fig. 1 eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur
Kraftuntersetzung, die einstückig mit einer
Parallelogrammführung ausgebildet ist und zwei
der Kraftuntersetzung dienende Hebel aufweist,
Fig. 2 einen bei der Ausführungsform von Fig. 1 zur
Abstützung der Magnetanordnung und des Posi
tionsgebers eines Kraftkompensationssystems
dienenden Ausleger,
Fig. 3 einen bei der Ausführungsform von Fig. 1 zur
Abstützung der Kompensationsspule des Kraft
kompensationssystems dienenden Ausleger, und
Fig. 4 eine Ansicht der in Fig. 1 dargestellten Aus
führungsform im Anbauzustand der in Fig. 2 und
3 dargestellten Bestandteile des Kraftkompen
sationssystems,
Fig. 5 eine seitliche Aufsicht auf eine Ausführungs
form der Kraftuntersetzungsvorrichtung mit
drei Hebeln,
Fig. 6 eine zur Aufnahme der in Fig. 5 dargestellten
Ausführungsform der Kraftuntersetzungsvorrichtung
dienende Parallelogrammführung, und
Fig. 7 eine zusammen mit der Parallelogrammführung
einstückig ausgebildete Ausführungsform der
Kraftuntersetzungsvorrichtung mit drei Hebeln.
Wie aus den Fig. 1, 4, 5 und 7 hervorgeht, ist bei al
len in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen jeweils
ein einstückiger Materialblock 1 bzw. 101 in mehrere Mate
rialbereiche unterteilt, die innerhalb des Materialblocks 1
bzw. 101 von materialfreien Bereichen begrenzt sind. Diese
materialfreien Bereiche sind jeweils durch Ausnehmungen des
Materialblocks 1 bzw. 101 gebildet, die denselben senkrecht
zu seiner in den Figuren jeweils zum Betrachter weisenden
Hauptebene vollständig durchsetzen. Wie im einzelnen nachste
hend ausgeführt ist, sind diese materialfreien Bereiche zu
mindest in denjenigen Abschnitten, in denen die von ihnen
begrenzten Materialbereiche in Richtung der Hauptebene gese
hen besonders starken Kraftbelastungen unterliegen, in der
Form dünner Schnittlinien ausgebildet, wie sie durch eine
minimale Materialwegnahme erzielbar sind. Beispielsweise be
trägt die Stärke der dünnen Schnittlinie in der Richtung der
Hauptebene gemessen nur wenige Zehntel Millimeter. Derartige
dünne Schnittlinien lassen sich beispielsweise durch das
Verfahren der Funkenerosion mittels eines Erosionsdrahtes
herstellen. Als geeignete Werkstoffe für den einstückigen
Materialblock 1 bzw. 101 kommen beispielsweise Aluminium
legierungen in Betracht, doch sind zahlreiche andere Werk
stoffe denkbar, beispielsweise auch Stahllegierungen oder
Verbundwerkstoffe.
Bei dem in Fig. 1 bis 4 dargestellten speziellen Aus
führungsbeispiel sind zunächst zwei sich jeweils längs den
beiden sich zueinander parallel erstreckenden längeren Recht
eckkanten erstreckende Materialbereiche 2, 3 ausgebildet, die
jeweils an ihrer einen Seite von der jeweiligen Außenkante
des rechteckigen Materialblocks 1 und an ihrer Innenseite
durch die materialfreien Bereiche 4 bzw. 5 begrenzt sind. Die
materialfreien Bereiche 4, 5, die sich in der Form der dünnen
Schnittlinie parallel zu den beiden längeren Rechteckkanten
erstrecken, sind im Endbereich der materialfreien Bereiche
4, 5 zur jeweils benachbarten Längskante des Materialblocks 1
hin konvex ausgewölbt, wobei der Materialblock 1 in Gegen
überstellung zu diesen konvexen Auswölbungen der material
freien Bereiche 4, 5 jeweils komplementäre Einwölbungen auf
weist, wodurch die zwischen jeweils einander gegenüberstehen
den Einwölbungen und Auswölbungen gebildeten Dünnstellen des
Materialblocks als Biegestellen 6, 7, 8 und 9 dienen.
Die vier Biegestellen 6, 7, 8 und 9 liegen innerhalb des
Materialblocks 1 auf den vier Eckpunkten eines Parallelo
gramms, so daß der sich zwischen den Biegestellen 6 und 7
erstreckende Materialbereich 2 und der sich zwischen den
Biegestellen 8 und 9 erstreckende Materialbereich 3 je einen
Parallelogrammlenker bilden. Quer zur Längsrichtung der die
Parallelogrammlenker bildenden Materialbereiche 2, 3 erstreckt
sich zwischen den Biegestellen 6 und 9 ein einen feststehen
den Parallelogrammschenkel bildender Materialbereich 10,
während der dem Materialbereich 10 jenseits der anderen Bie
gestellen 7, 8 gegenüberliegende Materialbereich 11 als beweg
licher Parallelogrammschenkel ausgebildet ist. Auf diesen be
weglichen Parallelogrammschenkel 11 wird die zu messende
Kraft, beispielsweise die Gewichtskraft eines zu wiegenden
Gewichtes, in der Längsrichtung des beweglichen Parallelo
grammschenkels 11, also quer zur Längsrichtung der Lenker
2, 3, eingeleitet, während der gegenüberliegende feststehende
Parallelogrammschenkel 10 an einem nicht dargestellten Ge
stell festgelegt ist.
Der den beweglichen Parallelogrammschenkel 11 bildende
Materialbereich, dessen eine Begrenzung durch die sich quer
zu den längeren Rechteckkanten erstreckende kürzere Rechteck
kante gebildet ist, ist an seiner zum Inneren des Material
blocks 1 weisenden anderen Seite durch einen sich parallel zu
dieser kürzeren Rechteckseite erstreckenden materialfreien
Bereich 12 begrenzt, der ebenfalls in der Form der dünnen
Schnittlinie ausgebildet ist und an zwei in einem Abstand zu
einander gelegenen Stellen in Richtung auf den feststehenden
Parallelogrammschenkel 10 hin konvex gewölbt ist. Während der
materialfreie Bereich 12 mit der zur Biegestelle 8 hin wei
senden konvexen Wölbung endet, ist er jenseits der der Biege
stelle 7 zugewandten konvexen Wölbung mit dem materialfreien
Bereich 4 verbunden.
Den beiden konvexen Wölbungen des materialfreien Be
reichs 12 liegen zwei dazu komplementäre, zum beweglichen
Parallelogrammschenkel 11 hin konvexe Wölbungen eines sich im
übrigen parallel zum materialfreien Bereich 12 erstreckenden
materialfreien Bereichs 13 gegenüber. Jenseits seiner zur
Biegestelle 8 weisenden Wölbung setzt sich der materialfreie
Bereich 13 bis zu dem den Lenker 3 begrenzenden material
freien Bereich 5 fort, während er sich jenseits seiner zur
Biegestelle 7 weisenden anderen Wölbung so weit bogenförmig
fortsetzt, daß er eine als Abstützstelle für einen Hebel die
nende Biegestelle 14 an deren zum beweglichen Parallelogramm
schenkel 11 weisenden Seite begrenzt.
Die materialfreien Bereiche 12 und 13, zwischen deren
einander paarweise gegenüberstehenden Einwölbungen jeweils
Biegestellen 15, 16 bildende Dünnstellen des Materialblocks 1
begrenzt sind, definieren somit zwischen sich einen eine
erste Koppel 17 bildenden Materialbereich, wobei die Biege
stelle 16 die Angriffsstelle der ersten Koppel 17 an dem be
weglichen Parallelogrammschenkel 11 und die Biegestelle 15
deren Angriffsstelle an einem noch zu erläuternden ersten
Hebel 18 bildet, der auf der an ihrer einen Seite von dem
materialfreien Bereich 13 begrenzten Biegestelle 14 als Ab
stützstelle stehend abgestützt ist.
Dieser erste Hebel 18, der sich längs des den Lenker 2
bildenden Materialbereichs erstreckt und von diesem nur durch
den als dünne Schnittlinie ausgebildeten materialfreien
Bereich 4 getrennt ist, ist an seiner dem Lenker 2 entgegenge
setzten Seite zwischen der die Angriffsstelle der ersten
Koppel 17 bildenden Biegestelle 15 und der Biegestelle 14
durch den sich dazwischen erstreckenden Abschnitt des mate
rialfreien Bereichs 13 von dem Materialblock 1 getrennt. Ein
sich parallel zu dem materialfreien Bereich 4 erstreckender
weiterer materialfreier Bereich 19, der ebenfalls in Form der
dünnen Schnittlinie ausgebildet ist, trennt den ersten Hebel
18 von dem einstückigen Materialblock 1 an der der Biege
stelle 15 entgegengesetzten Seite der Biegestelle 14, wobei
dieser materialfreie Bereich 19 an seinem einen Ende als die
Biegestelle 14 begrenzender gewölbter Bereich endet und an
seinem dazu entgegengesetzten Ende in einen in der Längs
richtung des feststehenden Parallelogrammschenkels 10 verlau
fenden materialfreien Bereich 20 übergeht, der ähnlich dem
materialfreien Bereich 12 eine zweite Koppel 21 an ihrer zum
beweglichen Parallelogrammschenkel 11 weisenden Seite be
grenzt, wobei der materialfreie Bereich 20 ähnlich wie der
materialfreie Bereich 12 voneinander beabstandete, zum fest
stehenden Parallelogrammschenkel 10 hin konvex ausgewölbte
Abschnitte zur Begrenzung von Biegestellen 22, 23 aufweist.
Auf ihrer zum feststehenden Parallelogrammschenkel 10 wei
senden Seite ist die zweite Koppel 21 durch einen in seinem
Verlauf zum Verlauf des materialfreien Bereichs 20 komple
mentären materialfreien Bereich 24 begrenzt, der sich also
ebenfalls in der Längsrichtung des feststehenden Parallelo
grammschenkels 10 erstreckt und die zur Begrenzung der Bie
gestellen 22, 23 dienenden Wölbungen aufweist. Jenseits der
Biegestelle 22, die die Angriffsstelle der zweiten Koppel 21
am ersten Hebel 18 bildet, erstreckt sich der ebenfalls als
dünne Schnittlinie ausgebildete materialfreie Bereich 24 bis
zum materialfreien Bereich 4, in den er am zur Biegestelle 7
weisenden Ende der Biegestelle 6 einmündet.
Von der der Biegestelle 22 entgegengesetzten Biege
stelle 23 aus erstreckt sich der materialfreie Bereich 24 in
der Form der dünnen Schnittlinie zunächst wieder parallel zur
Längsrichtung des ersten Hebels 18 und endet dann in einem
mit seinem Ende zum ersten Hebel 18 hin weisenden Wölbungs
bogen, der eine als Abstützstelle für einen zweiten Hebel 25
dienende Biegestelle 26 an ihrer zur zweiten Koppel 21 wei
senden Seite begrenzt. Der die Biegestelle 26 an ihrer zum
feststehenden Parallelogrammschenkel 10 weisenden anderen
Seite von dem einstückigen Materialblock 1 begrenzende mate
rialfreie Bereich 27 erstreckt sich von seinem die Biege
stelle 26 begrenzenden gewölbten Abschnitt aus ein Stück vom
ersten Hebel 18 weg in der Längsrichtung des feststehenden
Parallelogrammschenkels 10 und dann parallel zur Längsrich
tung des ersten Hebels 18 über die die Angriffsstelle der
zweiten Koppel 21 bildende Biegestelle 23 hinaus und dann in
einer Folge aus einem schräggestellten Abschnitt, einem zur
Längsrichtung des ersten Hebels 18 parallelen Abschnitt und
schließlich einem zur Längsrichtung des ersten Hebels 18
senkrechten Abschnitt bis zur Einmündung in den material
freien Bereich 19.
Zwischen dem den zweiten Hebel 25 an seiner dem ersten
Hebel 18 abgewandten Seite begrenzenden materialfreien Be
reich 27, dem sich von dort aus zur ersten Koppel 17 er
streckenden Abschnitt des materialfreien Bereichs 19, dem
die erste Koppel 17 begrenzenden materialfreien Bereich 13
und dem den Lenker 3 begrenzenden materialfreien Bereich 5
ist also ein mit dem den feststehenden Parallelogrammschenkel
bildenden Materialbereich 10 einstückig zusammenhängender Ma
terialbereich 28 begrenzt, der somit einen Ständer bildet.
Ersichtlich sind dabei der erste und zweite Hebel 18
bzw. 25 mittels der Biegestellen 14 bzw. 26 an dem Ständer 28
stehend abgestützt. Die auf den beweglichen Parallelogramm
schenkel 11 ausgeübte zu messende Kraft wirkt als Zugkraft
auf die damit über die Biegestelle 16 verbundene erste Koppel
17, welche ihrerseits über die Biegestelle 15 an dem ersten
Hebel 18 angreift. Der erste Hebel 18 untersetzt dabei die
Kraft im Verhältnis seiner durch den Abstand zwischen der
Biegestelle 15 und der als Abstützstelle dienenden Biege
stelle 14 einerseits sowie der Biegestelle 14 und der als
Angriffsstelle der zweiten Koppel 21 dienenden Biegestelle
22 bestimmten Hebelarmlängen. Die untersetzte Kraft wird
durch die unter Zug wirkende zweite Koppel 22 über die als
Angriffsstelle am zweiten Hebel 25 wirkende Biegestelle 23
auf den zweiten Hebel 25 übertragen.
An dem der Biegestelle 26 jenseits der Biegestelle 23
entgegengesetzten freien Hebelarm 29 des zweiten Hebels 25
sind an dessen in den beiden Hauptflächen des einstückigen
Materialblocks 1 gelegenen Außenseiten jeweils die freien
Enden der U-Schenkel 30, 31 eines in Fig. 3 dargestellten
U-förmigen Auslegers 32 in der in Fig. 4 dargestellten Weise
mittels Schraubbolzen 33 in Gewindebohrungen 34 des freien
Hebelarms 29 festgelegt. Seitliche Abstandshalter 35 sorgen
in der insbesondere aus Fig. 4 ersichtlichen Weise dafür, daß
der Materialblock 1 in seinen außerhalb der Kontaktflächen
der Abstandshalter 35 mit dem freien Hebelarm 29 gelegenen
Bereichen mit ausreichendem seitlichen Abstand in den Innen
raum des U-förmigen Auslegers 32 aufgenommen ist, damit die
U-Schenkel 30, 31 der Bewegung des zweiten Hebels 25 folgen
können, ohne an dem Materialblock 1 zu streifen.
An dem die U-Schenkel 30, 31 verbindenden U-Steg 36 ist
eine Kompensationsspule 37 für ein Kraftkompensationssystem
befestigt. Diese Kompensationsspule 37 ist mittels des
Auslegers 32 in einem von einer in Fig. 2 und 4 ersichtlichen
Magnetanordnung 38 erzeugten Magnetfeld aufgehängt. Der
Kompensationsstrom für das die Kompensationsspule 37 und die
Magnetanordnung 38 aufweisende Kraftkompensationssystem wird
von einer Regelschaltung derart geregelt, daß die Kompensa
tionsspule 37 stets in ihre Nullage zurückgeführt wird, wobei
als Eingangsgröße für die Regelschaltung ein von einem Posi
tionsgeber geliefertes Stellungssignal für die Kompensations
spule 37 dient. Der Kompensationsstrom stellt damit ein die
zu messende Kraft anzeigendes Signal dar.
Wie aus Fig. 2 und 4 hervorgeht, ist die Magnetanord
nung 38 sowie ein die Relativstellung der Kompensationsspule
37 in bezug auf die Magnetanordnung 38 erfassender Positions
geber (nicht dargestellt) an einem U-förmigen Ausleger 39 im
Bereich dessen U-Stegs angeordnet, während die U-Schenkel 40,
41 des Auslegers 39 von dem außerhalb des Materialblocks 1
nahe dem beweglichen Parallelogrammschenkel 11 angeordneten
U-Steg aus sich längs der beiden Hauptebenen des Material
blocks 1 bis nahe zu dem feststehenden Parallelogrammschenkel
10 erstrecken. Die U-Schenkel 40, 41 liegen dabei an dem den
Ständer bildenden Materialbereich 28 an und sind daran mit
tels Schraubbolzen 42 in Gewindebohrungen 43 befestigt. An
ihren zum Materialblock 1 weisenden Innenseiten sind die
U-Schenkel 40, 41 im Bereich des beweglichen Parallelogramm
schenkels 11 jeweils mit einer gegenüber der Oberfläche des
Materialblocks 1 etwas zurückspringenden Ausnehmung 44 ver
sehen, damit der bewegliche Parallelogrammschenkel 11 seine
freie Beweglichkeit gegenüber den U-Schenkeln 40, 41 behält.
Durch die beiden über den Materialblock 1 auf der Seite
des beweglichen Parallelogrammschenkels 11 hinausragenden
Ausleger 32 und 39 für die Kompensationsspule 37 bzw. die
Magnetanordnung 38 sind also diese Teile des Kraftkompensa
tionssystems außerhalb des Materialblocks 1 auf der Seite des
beweglichen Parallelogrammschenkels 11 angeordnet. Sofern
sich trotz der durch die Ausbildung der materialfreien Be
reiche als dünne Schnittlinien erzielten minimalen Material
wegnahme und dadurch bedingten großen Festigkeit des Ständers
28 der letztere unter hoher Last trotzdem geringfügig durch
biegen sollte, folgt der Ausleger 39 und damit die Magnetan
ordnung 38 dieser Verlagerung. Gleichzeitig folgt durch eine
derartige Durchbiegung insbesondere auch die als Abstütz
stelle des zweiten Hebels 25 dienende Biegestelle 26 dieser
Verlagerung, so daß die Kompensationsspule 37 wegen der Ver
bindung des sie tragenden Auslegers 32 mit dem zweiten Hebel
25 ebenfalls der Verlagerung folgt und damit die relative
Nullage zwischen der Kompensationsspule 37 und der Magnet
anordnung 38 beibehalten bleibt.
Während es vor allem darauf ankommt, die die einzelnen
Teile, wie den Ständer 28 und die beiden Hebel 18, 25, begren
zenden materialfreien Bereiche 4, 5, 19, 20 und 27 jedenfalls in
denjenigen Abschnitten in der Form der dünnen Schnittlinien
auszubilden, in denen auf die davon begrenzten Teile die
größten Belastungen einwirken, sind bei dem in Fig. 1 bis 4
dargestellten Ausführungsbeispiel diese materialfreien Be
reiche insgesamt in der Form der dünnen Schnittlinien aus
geführt, was der Fertigung in einem einheitlichen Schneide
prozeß, beispielsweise durch Funkenerodieren, dienlich ist.
In Fig. 1 und 4 noch ersichtliche Löcher 45, die die materi
alfreien Bereiche an einigen Stellen erweitern, dienen ledig
lich zur erleichterten Einführung des Funkenerodierdrahtes,
wobei diese Löcher 45 ersichtlich an Stellen angeordnet sind,
wo sie keine die Festigkeit beeinflussende Materialschwächung
hervorrufen.
Schließlich weist gemäß Fig. 1 die erste Koppel 17 in
der Mitte ihrer Längserstreckung zwischen den Biegestellen 15
und 16 von den beiden Hauptebenen des rechteckigen Material
blocks 1 her je eine Ausnehmung 46 auf, wodurch die Mate
rialstärke der ersten Koppel 17 senkrecht zu diesen die
Parallelogrammebene bildenden Hauptebenen verringert ist.
Infolge der hierdurch erzielten Biegsamkeit der ersten Koppel
17 in der zur Parallelogrammebene senkrechten Richtung werden
also von der ersten Koppel 17 etwaige geringfügige Verkan
tungen des beweglichen Parallelogrammschenkels 11 infolge
außermittiger Einleitung der zu messenden Kraft aufgenommen
und nicht auf die Hebel 18, 25 übertragen.
Während bei der vorstehend beschriebenen und in Fig. 1
bis 4 dargestellten Ausführungsform die Kraftuntersetzungs
vorrichtung eine damit einstückig ausgebildete Parallelo
grammführung aufweist und durch zwei Hebel zweistufig er
folgt, ist die in Fig. 5 dargestellte weitere Ausführungsform
für eine dreistufige Kraftuntersetzung ausgebildet und zum
Einbau in eine davon getrennt ausgebildete, in Fig. 6 darge
stellte Parallelogrammführung 100 geeignet. Ein in Fig. 5 mit
seiner Hauptebene in der Zeichnungsebene liegender quader
förmiger einstückiger Materialblock 101 weist einen als Stän
der dienenden Materialbereich 102 auf, der durch die in Fig.
5 obere Kante 103 des Materialblocks, daran anschließende
Abschnitte 104,105 der Seitenkanten des Materialblocks 101
und durch noch näher zu erläuternde materialfreie Bereiche
des Materialblocks 101 begrenzt ist.
Ein materialfreier Bereich 106 erstreckt sich vom Ende
des etwa ein Drittel der gesamten in Fig. 5 kürzeren Seiten
kantenlänge einnehmenden Abschnittes 104 zunächst parallel zu
der dazu senkrechten oberen Kante 103 über etwa ein Fünftel
der Länge der oberen Kante 103. Von dort aus setzt sich der
materialfreie Bereich 106 parallel zu dem Seitenkanten
abschnitt 104 in Richtung auf die zur oberen Kante 103
parallele untere Kante 107 des Materialblocks 101 fort und
endet etwa in der Mitte zwischen der oberen Kante 103 und der
unteren Kante 104 in einem zum Seitenkantenabschnitt 105 hin
konvex gewölbten Abschnitt, der eine Biegestelle 108 auf ih
rer zum Seitenkantenabschnitt 104 weisenden Seite begrenzt.
Auf ihrer anderen Seite ist die Biegestelle 108 durch einen
komplementär gewölbten Abschnitt eines materialfreien Be
reichs 109 von dem den Ständer bildenden Materialbereich 102
abgegrenzt, wobei sich der materialfreie Bereich 109 am zur
unteren Kante 107 weisenden Enden seines die Biegestelle 108
begrenzenden Abschnittes noch ein kurzes Stück parallel zur
unteren Kante 107 fortsetzt. Die Biegestelle 108 dient als
hängende Abstützstelle für einen einen ersten Hebel 110 bil
denden Materialbereich, welcher mittels der materialfreien
Bereiche 106 und 109 von dem den Ständer bildenden Material
bereich 102 getrennt ist.
An seiner der Biegestelle 108 entgegengesetzten Seite
ist der sich mit seiner Längsrichtung parallel zur unteren
Kante 107 erstreckende erste Hebel 110 durch die untere Kante
107 des Materialblocks 101 begrenzt, sowie von dem in Fig. 5
rechten Ende der unteren Kante 107 aus durch den sich daran
anschließenden Abschnitt 111 der zur unteren Kante 107 senk
rechten Seitenkante, wobei sich der den ersten Hebel 110 be
grenzende Seitenkantenabschnitt 111 etwa bis zur Mitte dieser
Seitenkante zu dem dort liegenden Ende des Abschnittes 105
erstreckt.
Die in Fig. 5 linke Seitenkante, die der aus den
Seitenkantenabschnitten 105 und 111 bestehenden rechten Sei
tenkante gegenüberliegt, begrenzt in ihrem an der Verbin
dungsstelle des materialfreien Bereichs 106 mit dem Seiten
kantenabschnitt 104 ausgehenden Seitenkantenabschnitt 112 den
ersten Hebel 110 sowie eine in dessen an den Seitenkantenab
schnitt 112 angrenzenden Bereich ausgebildete erste Koppel
113. Zu diesem Zweck ist der Seitenkantenabschnitt 112 an
zwei zueinander beabstandeten Stellen mit zu den Seitenkan
tenabschnitten 105, 111 hin konvexen Einwölbungen versehen,
die die Angriffsstellen der ersten Koppel 113 bildenden Biege
stellen an ihrer von der Außenseite des Materialblocks 101
liegenden Seite begrenzen. An seiner zum Inneren des Mate
rialblocks 101 hin weisenden Seite ist der die erste Koppel
113 bildende Materialbereich von dem den ersten Hebel 110
bildenden Materialbereich durch einen sich parallel zu dem
zwischen den Biegestellen 114, 115 liegenden Teil des Seiten
kantenabschnitts 112 erstreckenden materialfreien Bereich 116
getrennt, der beidseits im Anschluß an seinen parallelen Ver
lauf zu den Wölbungen des Seitenkantenabschnitts 114 komple
mentär gewölbte Abschnitte aufweist, um auf diese Weise die
Biegestellen 114, 115 auf ihrer zum ersten Hebel 110 weisenden
Seite als Dünnstellen des Materialblocks 101 zu begrenzen.
Von dem der unteren Kante 107 nächstgelegenen Ende seines ge
wölbten Abschnittes aus setzt sich der materialfreie Bereich
116 ein kurzes Stück parallel zur Seitenkante 107 fort und
mündet dann parallel zu den Seitenkantenabschnitten 104, 112
auf der unteren Kante 107 aus dem Materialblock 101 aus.
Durch diesen Verlauf wird im Anschluß an die der unteren Kante
107 nächstgelegene Biegestelle 115 ein nur mittels der
Biegestelle 115 mit der ersten Koppel 113 in Verbindung ste
hender Verankerungsbereich 117 von dem Materialblock 101 ab
gegrenzt, wobei dieser Verankerungsbereich 117 mit einer sich
parallel zur unteren Kante 107 erstreckenden Gewindebohrung
118 versehen ist, die zur Festlegung des Verankerungsbereichs
117 an der Parallelogrammführung 100 dient.
Ein den ersten Hebel 110 an seiner der unteren Kante
107 abgewandten Seite begrenzender materialfreier Bereich 119
begrenzt gleichzeitig einen dem ersten Hebel 110 unmittelbar
benachbarten zweiten Hebel 120, der an seiner dem ersten He
bel 110 abgewandten Seite an dem den Ständer 102 bildenden
Materialbereich hängend abgestützt ist. Die Abstützstelle des
zweiten Hebels 120 ist ebenfalls durch eine von einer Dünn
stelle des Materialblocks 101 gebildete Biegestelle 121
gebildet, die nahe dem an den Seitenkantenabschnitt 111 an
grenzenden Endbereich des ersten Hebels 110 gelegen ist. Auf
ihrer zum Seitenkantenabschnitt 111 weisenden Seite ist die
Biegestelle 121 durch einen zum Seitenkantenabschnitt 112 hin
konvex gewölbten Abschnitt eines materialfreien Bereichs 122
begrenzt, der sich mit zur unteren Kante 107 hin konvexer
Wölbung in einen eine zweite Koppel 123 an ihrer zum Seiten
kantenabschnitt 112 hin weisenden Seite begrenzenden Ab
schnitt 124 fortsetzt.
Ebenso wie im Falle der ersten Koppel 113 ist der die
zweite Koppel 123 begrenzende Abschnitt 124 des material
freien Bereichs 122 abweichend von seinem im übrigen zu den
Seitenkantenabschnitten 105, 111 parallelen Verlauf an zwei
voneinander beabstandeten Stellen mit zu den Seitenkantenab
schnitten 105, 111 hin konvexen Wölbungen versehen, die in der
bereits für die erste Koppel 113 beschriebenen Weise als An
griffsstellen der zweiten Koppel 123 dienende Biegestellen
125, 126 begrenzen. Im Anschluß an die näher an der oberen
Kante 103 gelegene Biegestelle 126 setzt sich der Abschnitt
124 des materialfreien Bereichs 122 ein kurzes Stück parallel
zu den Seitenkantenabschnitten 105, 111 fort und dann zunächst
parallel zur unteren Kante 107 sowie anschließend schräg in
Richtung auf die untere Kante 107 bis zur Verbindungsstelle
der Seitenkantenabschnitte 105 und 111.
Ein die zweite Koppel 123 an ihrer zu dem Seitenkanten
abschnitt 111 weisenden Seite begrenzender materialfreier Be
reich 127 weist einen zu dem Abschnitt 124 des materialfreien
Bereichs 119 im Bereich der zweiten Koppel 123 komplementären
Verlauf auf, indem er sich von einer die der oberen Kante 103
nähergelegene Biegestelle 126 begrenzenden Wölbung aus par
allel zum Seitenkantenabschnitt 111 zu einer die der unteren
Seitenkante 107 nähergelegene Biegestelle 125 begrenzenden
komplementären Wölbung erstreckt. Von dort aus setzt sich
der materialfreie Bereich 127 zunächst ein Stück parallel
zum Seitenkantenabschnitt 111 und dann zum gegenüberliegenden
Seitenkantenabschnitt 112 hin geneigt bis zu dem material
freien Bereich 119 fort. Zwischen dem materialfreien Bereich
127 und dem Seitenkantenabschnitt 111 ist also ein die Quer
ausdehnung des zwischen dem materialfreien Bereich 119 und
der unteren Kante begrenzten Längsarms des ersten Hebels 110
erheblich überschreitender Endbereich des ersten Hebels 110
begrenzt, wobei die zweite Koppel 123 durch den material
freien Bereich 127 von diesem Endbereich abgegrenzt ist.
Der zweite Hebel 120 erstreckt sich also von der die
Angriffsstelle der zweiten Koppel 123 bildenden Biegestelle
125 über die als Abstützstelle dienende Biegestelle 121
hinaus in der Richtung der unteren Kante 107 bis nahe vor die
als Abstützstelle des ersten Hebels 110 dienende Biegestelle
108, wobei durch einen bezüglich der Richtung der unteren
Kante 107 schräggestellten Verlauf des den zweiten Hebel 120
von dem ersten Hebel 110 abgrenzenden materialfreien Bereichs
119 einerseits der zweite Hebel 120 in Richtung auf sein zur
Biegestelle 108 hin weisendes Ende verjüngt und andererseits
der erste Hebel 110 in Richtung auf sein an der zweiten Koppel
123 gelegenes Ende hin verjüngt ist. Da die jeweils ver
jüngten Arme des ersten und des zweiten Hebels 110 bzw. 120
nur mit der untersetzten Kraft beaufschlagt sind, kann dort
an Stärke eingespart werden, was zu einem Stärkegewinn in
denjenigen Bereichen des ersten und des zweiten Hebels 110
bzw. 120 führt, an denen über die erste bzw. zweite Zugkoppel
113, 123 die zu untersetzende Kraft eingeleitet wird.
An das zur Biegestelle 108 weisende Ende des schräg zur
Richtung der unteren Kante 107 verlaufenden materialfreien
Bereichs 119 schließt sich ein vertikal zur unteren Kante
107, also parallel zu den Seitenkantenabschnitten 104, 112
verlaufender materialfreier Bereich 128 an, in den auch das
der Biegestelle 108 abgewandte Ende des materialfreien Be
reichs 109 mündet. Wie im Falle der die erste Koppel 113 und
die zweite Koppel 123 begrenzenden materialfreien Bereiche
116, 124 und 127 begrenzt auch der materialfreie Bereich 128
eine dritte Koppel 129 an ihrer zum Seitenkantenabschnitt 112
weisenden Seite und ist mit zwei voneinander beabstandeten
Abschnitten von zum Seitenkantenabschnitt 111 gerichteter
konvexer Wölbung versehen, die Biegestellen 130, 131 auf ihrer
zur Seitenkante 112 weisenden Seite begrenzen, wobei der
materialfreie Bereich 109 zwischen den Biegestellen 130, 131
in den materialfreien Bereich 128 einmündet. Auf ihrer zum
Seitenkantenabschnitt 111 weisenden Seite ist die dritte
Koppel 129 durch einen im Bereich der dritten Koppel 129 und
der Biegestellen 130, 131 zu dem materialfreien Bereich 128
komplementär verlaufenden materialfreien Bereich 132 be
grenzt, der - wie bereits mehrfach beschrieben - mit den die
Biegestellen 130, 131 auf ihrer zum Seitenkantenabschnitt 111
weisenden Seite begrenzenden, zu den gewölbten Abschnitten
des materialfreien Bereichs 128 komplementären gewölbten Ab
schnitten versehen ist.
Während sich der materialfreie Bereich 132 von der nä
her an der unteren Kante 107 gelegenen und als Angriffsstelle
für die dritte Koppel 129 an dem zweiten Hebel 120 dienenden
Biegestelle 130 zu einem materialfreien Bereich 133 fort
setzt, der den zweiten Hebel 120 an seiner dem materialfreien
Bereich 119 abgewandten Seite begrenzt und sich bis zu der
als Abstützstelle für den zweiten Hebel 120 dienenden Biege
stelle 121 erstreckt, welche er an ihrer zum Seitenkantenab
schnitt 112 weisenden Seite von dem den Ständer bildenden Ma
terialbereich 102 abgrenzt, setzt sich der die dritte Koppel
129 an ihrer zum Seitenkantenabschnitt 112 weisenden Seite
begrenzende materialfreie Bereich 128 von der Biegestelle 131
aus zunächst ein Stück parallel zum Seitenkantenabschnitt 112
und dann ein Stück parallel zur unteren Kante 107 und dann
wieder parallel zum Seitenkantenabschnitt 112 in Richtung auf
die untere Kante 107 unter Ausbildung eines zum Seitenkanten
abschnitt 101 hin konvex gewölbten Endabschnittes fort. Die
ser gewölbte Endabschnitt begrenzt eine Biegestelle 134 an
ihrer zum Seitenkantenabschnitt 112 weisenden Seite, welche
sich auf ihrer dazu entgegengesetzten Seite von einem kom
plementär gewölbten Endabschnitt eines sich von dem gewölbten
Endabschnitt aus parallel zur unteren Kante 107 bis in einen
Abstand vor der als Abstützstelle für den zweiten Hebel 120
dienenden Biegestelle 121 erstreckt und dann mit einem par
allelen Abschnitt in den materialfreien Bereich 133 mündet.
Damit begre 16411 00070 552 001000280000000200012000285911630000040 0002004119734 00004 16292nzen die materialfreien Bereiche 133 und 135 zwi
schen sich einen dritten Hebel 136, der im übrigen von dem
sich von der als Angriffsstelle für die dritte Koppel 129 an
dem dritten Hebel 136 zu der als hängende Abstützstelle für
den dritten Hebel 136 dienenden Biegestelle 134 erstreckenden
Abschnitt des materialfreien Bereichs 128 von dem Ständer 102
abgegrenzt ist.
Da die zu messende Kraft mittels der ersten Koppel 113
in den ersten Hebel 110 an der Biegestelle 114 eingeleitet
wird, ist es besonders wichtig, die materialfreien Bereiche
116 und 106 jedenfalls in ihren die Biegestellen 114 und 108
begrenzenden Abschnitten in der Form der dünnen Schnittlinien
auszubilden, damit der am stärksten belastete Krafteinlei
tungsarm des ersten Hebels 110 ein möglichst hohes Material
volumen aufweist. Darüber hinaus sind aber bei der in Fig. 5
dargestellten Ausführungsform auch die übrigen Abschnitte der
materialfreien Bereiche 106 und 116 sowie auch die anderen
materialfreien Bereiche 109, 119, 122, 124, 127, 128, 132 und 135,
mit Ausnahme des materialfreien Bereichs 133, ausschließlich
in der Form der dünnen Linien ausgebildet. Der materialfreie
Bereich 133 ist lediglich in seinem zwischen dem ersten Hebel
120 und dem dritten Hebel 136 liegenden Abschnitt mit einer
erheblich größeren Breite, als es die Spaltbreite der dünnen
Linien ist, ausgeführt. Dies ist einerseits wegen der durch
die starke Übersetzung bedingten geringen Belastung des drit
ten Hebels 136 ohne Festigkeitsverlust möglich und anderer
seits für einen derartigen Gewichtsabgleich des dritten He
bels 136 vorteilhaft, da innerhalb der gesamten Hebelan
ordnung zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite
völliges Gleichgewicht herrscht.
Aus Fig. 5 geht ferner hervor, daß für jeden der Hebel
110, 120 und 136 jeweils die als Abstützstelle dienende Bie
gestelle 108, 121 bzw. 134 mit den die Angriffsstellen der
betreffenden Koppeln an dem betreffenden Hebel bildenden
Biegestellen 114 und 126 bzw. 125 und 130 bzw. 131 jeweils
auf einer zur unteren Kante 107 parallelen Geraden liegt.
Ferner ist aus Fig. 5 ersichtlich, daß das durch das Verhält
nis der Abstände zwischen einerseits der Biegestelle 108 und
der Biegestelle 114 und andererseits der Biegestelle 108 und
der Biegestelle 126 bestimmte Übersetzungsverhältnis des er
sten Hebels 110 kleiner gewählt ist, als das Untersetzungs
verhältnis des zweiten Hebels 120 und des dritten Hebels 136,
von denen das Übersetzungsverhältnis des zweiten Hebels 120
durch das Verhältnis der Abstände zwischen der Biegestelle
121 und der Biegestelle 125 einerseits sowie zwischen der
Biegestelle 121 und der Biegestelle 130 andererseits bestimmt
ist. Durch die Beschränkung des Untersetzungsverhältnisses
des ersten Hebels 110 auf einen beispielsweise unter zehn
liegenden Wert, der kleiner ist als die Übersetzungsverhält
nisse der anderen Hebel 120 und 136, können die Festigkeitsan
forderungen im Bereich des am stärksten belasteten ersten
Hebels 110 besser erfüllt werden.
Schließlich geht aus Fig. 5 noch hervor, daß in dem
Materialblock 102 ausgehend von seinen beiden zur Drehebene
der Hebel parallelen Hauptflächen im Bereich der Biegestellen
130, 131 und 134 je eine Ausnehmung 137 ausgebildet ist, durch
die die Materialstärke des Materialblocks 102 in seiner zu
seinen Hauptebenen, also zur Drehebene der Hebel, senkrechten
Richtung verringert wird. Diese Materialverringerung dient
der Anpassung der Federkonstanten der Biegestellen 130,131
und 134, welche nur noch der durch den ersten Hebel 110 und
den zweiten Hebel 120 untersetzten Kraft ausgesetzt sind.
In dem den Ständer bildenden Materialbereich 102 sind
gemäß Fig. 5 von dem zur Hauptebene senkrechten Seitenkanten
abschnitt 105 her zwei Gewindebohrungen 138 ausgebildet. Die
in Fig. 6 dargestellte einstückige Parallelogrammführung
weist in ihrem in nicht dargestellter Weise auf einem Gestell
festgelegten feststehenden Parallelogrammschenkel 139 zwei
mit den Gewindebohrungen 138 deckungsgleiche Durchgangsboh
rungen 140 auf, mittels derer der Materialblock 102 von die
Durchgangsbohrungen 140 durchsetzenden Schraubbolzen im In
nenraum der Parallelogrammführung 100 an dem feststehenden
Parallelogrammschenkel 139 festgelegt wird. Der mit dem fest
stehenden Parallelogrammschenkel 139 über Biegestellen 141
bis 144 aufweisende Parallelogrammlenker 145, 146 angelenkte
bewegliche Parallelogrammschenkel 147 ist mit einer mit der
Gewindebohrung 118 des Verankerungsbereichs 117 der ersten
Koppel 113 fluchtenden Durchgangsbohrung 148 versehen, wo
durch die erste Koppel 113 durch einen Schraubbolzen an dem
beweglichen Parallelogrammschenkel 147 festgelegt werden
kann.
Außerhalb seiner Anlagefläche 149 an dem Verankerungs
bereich 117 der ersten Koppel 113 sowie außerhalb seiner
Anlagefläche 150 an der Seitenkante 105 des den Ständer bil
denden Materialbereichs 102 ist jeweils die zum Parallelo
gramminneren weisende Fläche 151 bzw. 152 des beweglichen
Parallelogrammschenkels 147 bzw. des feststehenden Parallelo
grammschenkels 139 in der Parallelogrammebene gesehen gering
fügig zurückversetzt, so daß für die aus dem Materialblock
gebildete Kraftuntersetzung 101 ausreichend Bewegungsspiel
raum zur Verfügung steht. Ähnlich befinden sich die obere
Kante 103 und die untere Kante 107 in einem kleinen Abstand
von den diesen Kanten gegenüberstehenden Innenflächen der
Parallelogrammlenker 145 und 146.
Wie schon anhand der Ausnehmung 46 bei dem in den Fig.
1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel beschrieben, weist
auch die erste Koppel 113 mittig zwischen ihren Angriffsstel
len 114 und 115 von den beiden Hauptebenen des Materialblocks
101 her je eine die Materialstärke senkrecht zu den Haupt
ebenen schwächende Ausnehmung 153 auf. In der bereits be
schriebenen Weise dient diese Ausnehmung einer Entkopplung
der Kraftuntersetzungsvorrichtung von etwaigen Verkantungen
des beweglichen Parallelogrammschenkels 147 infolge außermit
tiger Lasteinwirkung.
Gewindebohrungen 154, die in dem den Ständer bildenden
Materialbereich 102 gemäß Fig. 5 von seinen Hauptebenen her
ausgebildet sind, dienen in der anhand des Ausführungsbei
spiels von Fig. 1 bis 4 beschriebenen Weise zur Befestigung
eines nicht dargestellten Auslegers, der die Magnetanordnung
des Kraftkompensationssystems trägt. Ebenso ist in der bei
dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 bis 4 beschriebenen
Weise ein die Kompensationsspule tragender Ausleger mittels
Schraubbolzen an Gewindebohrungen 155 des freien Hebelarms
des dritten Hebels 136 befestigt. Das Übersetzungsverhältnis
dieses dritten Hebels 136 ist also durch das Verhältnis der
Abstände zwischen den Biegestellen 131 und 134 einerseits und
der Biegestelle 134 zu dem die Kompensationsspule tragenden
Ende des Auslegers andererseits bestimmt.
Schließlich sind in Fig. 5 auch noch den Einführungs
löchern 45 des in Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbei
spiels entsprechende Einführungslöcher für einen zur Bildung
der dünnen Schnittlinien dienenden Funkenerosionsdraht darge
stellt, die nicht näher mit Bezugszeichen bezeichnet sind.
Die in Fig. 7 dargestellte Ausführungsform entspricht
mit wenigen Ausnahmen der in Fig. 5 dargestellten Ausfüh
rungsform bei Einbau in die in Fig. 6 dargestellte Parallelo
grammführung, so daß in Fig. 7 gleiche Teile mit den gleichen
Bezugszeichen wie in Fig. 5 und 6 bezeichnet sind. Lediglich
die Unterschiede sind daher nachstehend erläutert, während
hinsichtlich der Übereinstimmungen auf die Beschreibung von
Fig. 5 und 6 Bezug genommen wird.
Wie aus Fig. 7 hervorgeht, hängt der die Kraftunterset
zungsvorrichtung bildende Materialblock 101 von Fig. 5 ein
stückig mit dem feststehenden Parallelogrammschenkel 139 der
Parallelogrammführung 100 von Fig. 6 zusammen, indem der den
Ständer bildende Materialbereich 102 einstückig mit dem fest
stehenden Parallelogrammschenkel 139 zusammenhängt. Ebenso
hängt die erste Koppel 113 jenseits der Verbindungsstelle 115
einstückig mit dem beweglichen Parallelogrammschenkel 147 zu
sammen. Anstelle des die erste Koppel 113 und einen Teilbe
reich des ersten Hebels 110 begrenzenden Seitenkantenab
schnittes 112 von Fig. 5 ist bei der Ausführungsform von Fig.
7 ein in Form der dünnen Schnittlinie ausgebildeter material
freier Bereich 156 vorgesehen, der den den beweglichen Schen
kel 147 bildenden Materialbereich von den die Koppel 113 und
den Hebel 110 bildenden Materialbereichen trennt. Ähnlich ist
anstelle der in Fig. 5 ersichtlichen Begrenzung durch die
obere Kante 103 und den anschließenden Seitenkantenabschnitt
104 ein in Form der dünnen Schnittlinie ausgebildeter mate
rialfreier Bereich 157 ausgebildet, der in den materialfreien
Bereich 106 mündet. Schließlich entspricht der Begrenzung des
Materialblocks 101 von Fig. 5 durch den Seitenkantenabschnitt
111 und die untere Kante 107 ein bei der Ausführungsform von
Fig. 7 vorgesehener materialfreier Bereich 158 in Form der
dünnen Schnittlinie, welcher sich von der Biegestelle 115 bis
zu der in Fig. 5 ersichtlichen Mündungsstelle des material
freien Bereichs 122 in die die Seitenkantenabschnitte 105 und
111 aufweisende Seitenkante erstreckt, wobei dieser Mündungs
punkt in Fig. 7 mit dem Bezugszeichen 159 gekennzeichnet ist.
Schließlich besteht bei der in Fig. 7 dargestellten
Ausführungsform ein Unterschied zu Fig. 5 darin, daß die
Magnetanordnung des Kraftkompensationssystems an dem auch den
feststehenden Parallelogrammschenkel 139 abstützenden Gestell
abgestützt ist, so daß die in Fig. 5 ersichtlichen Gewinde
bohrungen 154 für den im Ausführungsbeispiel von Fig. 5 die
Magnetanordnung tragenden Ausleger nicht vorhanden sind.
Während bei der in Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausfüh
rungsform die Abstützstellen der Hebel als Stehlager wirken,
wirken sie bei der Ausführungsform von Fig. 5 bis 7 als
Hängelager, was für höhere Lasten vorteilhaft ist. Bei allen
Ausführungsformen wirken sämtliche Koppeln als Zugkoppeln,
was ebenfalls für höhere Lasten von Vorteil ist. Es ist je
doch auch denkbar, die Koppeln derart anzuordnen, daß sie auf
Schub wirksam sind.
Schon mit dreistufigen Kraftuntersetzungen, wie sie
beispielsweise in den Ausführungsformen von Fig. 5 bis 6
dargestellt sind, können Untersetzungsverhältnisse im Bereich
von 1 : 500 bis 1 : 1000 mit äußerst kompakter Bauweise er
reicht werden. Die Genauigkeit ist dabei sehr hoch. Bei
spielsweise lassen sich Auflösungen von bis zu 1 Million
Punkte erzielen. Lastbereiche von beispielsweise bis zu 60 kg
können mit einer Bauhöhe von weniger als 90 mm erreicht wer
den.
Verzeichnis der Bezugszeichen
1 einstückiger Materialblock
2, 3 Lenker
6, 7, 8, 9 Biegelstellen
10 feststehender Parallelogrammschenkel
11 beweglicher Parallelogrammschenkel
12 materialfreier Bereich
13 materialfreier Bereich
14 Biegestelle
15, 16 Biegestellen
17 erste Koppel
18 erster Hebel
19 materialfreier Bereich
20 materialfreier Bereich
21 zweite Koppel
22, 23 Biegestellen
24 materialfreier Bereich
25 zweiter Hebel
26 Biegestelle
27 materialfreier Bereich
28 Ständer
29 freier Hebelarm
30, 31 U-Schenkel
32 Ausleger
33 Schraubbolzen
34 Gewindebohrungen
35 Abstandshalter
36 U-Steg
37 Kompensationsspule
38 Magnetanordnung
39 Ausleger
30, 41 U-Schenkel
42 Schraubbolzen
43 Gewindebohrungen
44 Ausnehmung
45 Löcher
46 Ausnehmung
100 Parallelogrammführung
101 Materialblock
102 Ständer
103 obere Kante
104, 105 Abschnitte der Seitenkanten
106 materialfreier Bereich
107 untere Kante
108 Biegestelle
109 materialfreier Bereich
110 erster Hebel
111 Abschnitt der Seitenkante
112 Abschnitt der Seitenkante
113 erste Koppel
114, 115 Biegestellen
116 materialfreier Bereich
117 Verankerungsbereich
118 Gewindebohrung
119 materialfreier Bereich
120 zweiter Hebel
121 Biegestelle
122 materialfreier Bereich
123 zweite Koppel
124 Abschnitt
125, 126 Biegestellen
127 materialfreier Bereich
128 materialfreier Bereich
129 dritte Koppel
130, 131 Biegestellen
132 materialfreier Bereich
133 materialfreier Bereich
134 Biegestelle
135 materialfreier Bereich
136 dritter Hebel
137 Ausnehmung
138 Gewindebohrungen
139 feststehender Parallelogrammschenkel
140 Durchgangsbohrungen
141-144 Biegestellen
145, 146 Parallelogrammlenker
147 beweglicher Parallelogrammschenkel
148 Durchgangsbohrung
149 Anlagefläche
150 Anlagefläche
151, 152 Flächen
153 Ausnehmung
154 Gewindebohrungen
155 Gewindebohrungen
156 materialfreier Bereich
157 materialfreier Bereich
158 materialfreier Bereich
159 Mündungspunkt
2, 3 Lenker
6, 7, 8, 9 Biegelstellen
10 feststehender Parallelogrammschenkel
11 beweglicher Parallelogrammschenkel
12 materialfreier Bereich
13 materialfreier Bereich
14 Biegestelle
15, 16 Biegestellen
17 erste Koppel
18 erster Hebel
19 materialfreier Bereich
20 materialfreier Bereich
21 zweite Koppel
22, 23 Biegestellen
24 materialfreier Bereich
25 zweiter Hebel
26 Biegestelle
27 materialfreier Bereich
28 Ständer
29 freier Hebelarm
30, 31 U-Schenkel
32 Ausleger
33 Schraubbolzen
34 Gewindebohrungen
35 Abstandshalter
36 U-Steg
37 Kompensationsspule
38 Magnetanordnung
39 Ausleger
30, 41 U-Schenkel
42 Schraubbolzen
43 Gewindebohrungen
44 Ausnehmung
45 Löcher
46 Ausnehmung
100 Parallelogrammführung
101 Materialblock
102 Ständer
103 obere Kante
104, 105 Abschnitte der Seitenkanten
106 materialfreier Bereich
107 untere Kante
108 Biegestelle
109 materialfreier Bereich
110 erster Hebel
111 Abschnitt der Seitenkante
112 Abschnitt der Seitenkante
113 erste Koppel
114, 115 Biegestellen
116 materialfreier Bereich
117 Verankerungsbereich
118 Gewindebohrung
119 materialfreier Bereich
120 zweiter Hebel
121 Biegestelle
122 materialfreier Bereich
123 zweite Koppel
124 Abschnitt
125, 126 Biegestellen
127 materialfreier Bereich
128 materialfreier Bereich
129 dritte Koppel
130, 131 Biegestellen
132 materialfreier Bereich
133 materialfreier Bereich
134 Biegestelle
135 materialfreier Bereich
136 dritter Hebel
137 Ausnehmung
138 Gewindebohrungen
139 feststehender Parallelogrammschenkel
140 Durchgangsbohrungen
141-144 Biegestellen
145, 146 Parallelogrammlenker
147 beweglicher Parallelogrammschenkel
148 Durchgangsbohrung
149 Anlagefläche
150 Anlagefläche
151, 152 Flächen
153 Ausnehmung
154 Gewindebohrungen
155 Gewindebohrungen
156 materialfreier Bereich
157 materialfreier Bereich
158 materialfreier Bereich
159 Mündungspunkt
Claims (40)
1. Vorrichtung zur Kraftuntersetzung in einer Kraftmeß
einrichtung, insbesondere einer Waage, mit mindestens einem
an einem Ständer abgestützten, der Kraftuntersetzung dienen
den starren Hebel und mindestens einer längssteifen, biege
elastischen Koppel, wobei der Ständer, der Hebel und die
Koppel von Materialbereichen eines einstückigen Material
blocks gebildet sind, die durch von den Materialblock senk
recht zur Drehebene des Hebels durchsetzenden Ausnehmungen
gebildete materialfreie Bereiche begrenzt sind und von
denen der den Hebel bildende Materialbereich mit dem den
Ständer bildenden Materialbereich nur an einer in dem Mate
rialblock ausgebildeten, die Abstützstelle bildenden Biege
stelle und der die Koppel bildende Materialbereich mit dem
den Hebel bildenden Materialbereich nur an einer in dem
Materialblock ausgebildeten lokalisierten Angriffsstelle zu
sammenhängt, dadurch gekennzeichnet, daß die materialfreien
Bereiche zumindest in ihren längs der von der zu untersetzen
den Kraft am stärksten belasteten Zonen der den Hebel und den
Ständer bildenden Materialbereiche sich erstreckenden Ab
schnitten jeweils nur durch eine den Materialblock durchtren
nende dünne Schnittlinie gebildet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der den die Koppel und ihre Angriffsstelle am Hebel bil
denden Materialbereich (113, 144) von dem den Hebel bildenden
Materialbereich (110) trennende materialfreie Bereich (116)
in der Form der dünnen Schnittlinie ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der den den Ständer bildenden Materialbereich
(102) von dem den Hebel bildenden Materialbereich (110) tren
nende materialfreie Bereich (106) mindestens in seinem die
Abstützstelle (108) an ihrer zur Koppel (113) weisenden Seite
begrenzenden Abschnitt in der Form der dünnen Schnittlinie
ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der den den Hebel bildenden Materialbereich (110) von dem
den Ständer bildenden Materialbereich (102) trennende mate
rialfreie Bereich (106) in seinem sich von seinem die
Abstützstelle (108) an ihrer zur Koppel (113) weisenden Seite
begrenzenden Abschnitt aus zur Angriffsstelle der Koppel
(113) erstreckenden Abschnitt in der Form der dünnen Schnitt
linie ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei
der die Koppel eine erste Koppel zur Einleitung der zu unter
setzenden Kraft in den Hebel und der Hebel einen ersten Hebel
für einen der weiteren Kraftuntersetzung dienenden, dem er
sten Hebel nachgeschalteten, starren zweiten Hebel darstellt,
dadurch gekennzeichnet, daß der den den ersten Hebel bilden
den Materialbereich (110) an dessen dem zweiten Hebel benach
barter Seite von dem den zweiten Hebel bildenden Material
bereich (120) trennende materialfreie Bereich (119) in der
Form der dünnen Schnittlinie ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß an dem der Angriffsstelle (114) der ersten Koppel am er
sten Hebel jenseits dessen Abstützstelle (108) gegenüberlie
genden Ende des den ersten Hebel bildenden Materialbereichs
(110) ein davon nur durch einen in der Form der dünnen
Schnittlinie ausgebildeten materialfreien Bereich (122) ge
trennter, eine längssteife, biegeelastische zweite Koppel
bildender Materialbereich (123) vorgesehen ist, dessen der
Angriffsstelle (126) der zweiten Koppel am ersten Hebel ent
gegengesetztes Ende an dem am Ständer abgestützten, den zwei
ten Hebel bildenden Materialbereich (120) angreift.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß der den die zweite Koppel bildenden Material
bereich (123) an dessen dem ersten Hebel abgewandter Seite
von dem den Ständer bildenden Materialbereich (102) trennende
materialfreie Bereich (124) in der Form der dünnen Schnitt
linie ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der den den Ständer bildenden Materialbereich (102) von
dem den ersten Hebel bildenden Materialbereich (110) tren
nende materialfreie Bereich in seinem sich von dem die An
griffsstelle (126) der zweiten Koppel an dem ersten Hebel an
ihrer zum Ständer weisenden Seite begrenzenden materialfreien
Bereich (124) aus erstreckenden Abschnitt in der Form der
dünnen Schnittlinie ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der den den Ständer bildenden Ma
terialbereich (102) von dem den zweiten Hebel bildenden Mate
rialbereich (120) trennende materialfreie Bereich (133) im
Bereich der Abstützstelle (121) des zweiten Hebels jeweils in
der Form der dünnen Schnittlinie ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, da
durch gekennzeichnet, daß der den den zweiten Hebel bildenden
Materialbereich (120) an seiner zum ersten Hebel weisenden
Seite von dem den ersten Hebel bildenden Materialbereich
(110) trennende, in der Form der dünnen Schnittlinie ausge
bildete materialfreie Bereich (119) in seinem sich von dem
die Angriffsstelle (125) am zweiten Hebel begrenzenden Ende
des die zweite Koppel von dem ersten Hebel trennenden mate
rialfreien Bereichs (127) aus in Richtung auf die Abstütz
stelle (108) des ersten Hebels zu seinem der zweiten Koppel
entgegengesetzten Ende erstreckenden Abschnitt gegenüber der
Längsrichtung der beiden Hebel in einer Neigungsrichtung ge
führt ist, durch die sowohl der erste Hebel zur zweiten
Koppel hin als auch der zweite Hebel zur ersten Koppel hin
verjüngt sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß an dem der Angriffsstelle (125)
der zweiten Koppel am zweiten Hebel jenseits dessen Abstütz
stelle (121) gegenüberliegenden Ende des den zweiten Hebel
bildenden Materialbereichs (120) ein von dem ersten Hebel nur
durch einen in der Form der dünnen Schnittlinie ausgebildeten
materialfreien Bereich (128) getrennter, eine längssteife,
biegeelastische dritte Koppel bildender Materialbereich (129)
vorgesehen ist, dessen der Angriffsstelle (130) der dritten
Koppel am zweiten Hebel entgegengesetztes Ende an einem an
dem Ständer abgestützten, einen der weiteren Kraftunter
setzung dienenden starren dritten Hebel bildenden Material
bereich (136) angreift.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich
net, daß der den die dritte Koppel und ihre Angriffsstelle am
dritten Hebel bildenden Materialbereich (129) von dem den
dritten Hebel bildenden Materialbereich (136) trennende mate
rialfreie Bereich (132) in der Form der dünnen Schnittlinie
ausgebildet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch ge
kennzeichnet, daß der den den Ständer bildenden Materialbe
reich (102) von dem den dritten Hebel bildenden Materialbe
reich (136) trennende materialfreie Bereich (128) mindestens
in seinem die Abstützstelle (134) des dritten Hebels an ihrer
zur dritten Koppel weisenden Seite begrenzenden Abschnitt in
der Form der dünnen Schnittlinie ausgebildet ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß der den Ständer bildende Mate
rialbereich (102) im Inneren einer einen feststehend abstütz
baren Parallelogrammschenkel (139), zwei zueinander paral
lele, längssteife, biegeelastische Lenker (145, 146) und einen
mittels der Lenker an dem feststehenden Parallelogrammschen
kel (139) parallel geführten, zur Aufnahme der zu messenden
Kraft dienenden beweglichen Parallelogrammschenkel (147) auf
weisenden, einstückigen Parallelogrammführung (100) an dem
feststehenden Parallelogrammschenkel (139) und die betreffen
de Angriffsstelle (115) der dem beweglichen Parallelogramm
schenkel benachbarten Koppel an dem beweglichen Parallelo
grammschenkel (147) befestigt ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da
durch gekennzeichnet, daß der Ständer im Inneren einer einen
feststehend abstützbaren Parallelogrammschenkel (139), zwei
zueinander parallele, längssteife, biegeelastische Lenker
(145, 146) und einen mittels der Lenker an dem feststehenden
Parallelogrammschenkel (139) parallel geführten, zur Aufnahme
der zu messenden Kraft dienenden beweglichen Parallelogramm
schenkel (147) aufweisenden einstückigen Parallelogrammfüh
rung als einstückiger Materialbereich (102) des feststehenden
Parallelogrammschenkels (139) und die betreffende Angriffs
stelle (115) der dem beweglichen Parallelogrammschenkel be
nachbarten Koppel mit dem beweglichen Parallelogrammschenkel
(147) einstückig zusammenhängend ausgebildet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich
net, daß der den den Ständer bildenden Materialbereich (102)
in seinem an die Parallelführung angrenzenden Abschnitt von
dem die Parallelführung bildenden Materialbereich trennende
materialfreie Bereich (157) in der Form der dünnen Schnitt
linie ausgebildet ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch ge
kennzeichnet, daß der den die zum beweglichen Parallelogramm
schenkel (147) benachbarte Koppel bildenden Materialbereich
(113) von dem den beweglichen Parallelogrammschenkel bilden
den Materialbereich (147) trennende materialfreie Bereich
(156) in der Form der dünnen Schnittlinie ausgebildet ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß der den den zur Parallelogramm
führung benachbarten Hebel bildenden Materialbereich (110)
von dem die Parallelogrammführung bildenden Materialbereich
trennende materialfreie Bereich (158) in der Form der dünnen
Schnittlinie ausgebildet ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß der einstückige Materialblock (1) Materialbereiche
aufweist, die einen feststehend abstützbaren Parallelogramm
schenkel (10), zwei zueinander parallele, längssteife, biege
elastische Lenker (2, 3) und einen mittels der Lenker an dem
feststehenden Parallelogrammschenkel (10) parallel geführten,
zur Aufnahme der zu messenden Kraft dienenden beweglichen
Parallelogrammschenkel (11) einer Parallelogrammführung bil
den, daß der Ständer durch einen sich in das Innere der Par
allelogrammführung hineinerstreckenden, einstückigen Mate
rialbereich (28) des feststehenden Parallelogrammschenkels
(10) gebildet ist, und daß der den den Ständer bildenden
Materialbereich (28) an seiner zu dem einen Lenker weisenden
Seite von dem diesen Lenker bildenden Materialbereich (3)
trennende materialfreie Bereich (5) in der Form der dünnen
Schnittlinie ausgebildet ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeich
net, daß der den den Hebel bildenden Materialbereich (18) an
seiner zu dem dem Ständer benachbarten einen Lenker (3) ent
gegengesetzten anderen Lenker benachbarten Seite von dem den
anderen Lenker bildenden Materialbereich (2) trennende mate
rialfreie Bereich (4) in der Form der dünnen Schnittlinie
ausgebildet ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch
gekennzeichnet, daß der den die sich von ihrer Angriffsstelle
(16) am beweglichen Parallelogrammschenkel (11) parallel dazu
zu ihrer Angriffsstelle (15) am zum beweglichen Parallelo
grammschenkel (11) weisenden Ende des Hebels erstreckende
Koppel bildenden Materialbereich (17) von dem den Ständer
bildenden Materialbereich (28) trennende materialfreie Be
reich (13) in der Form der dünnen Schnittlinie ausgebildet
ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21,
dadurch gekennzeichnet, daß der den die sich von ihrer An
griffsstelle (16) am beweglichen Parallelogrammschenkel (11)
parallel dazu zu ihrer Angriffsstelle (15) am zum Parallelo
grammschenkel (11) weisenden Ende des Hebels erstreckende
Koppel bildenden Materialbereich (17) von dem den beweglichen
Parallelogrammschenkel (11) bildenden Materialbereich tren
nende materialfreie Bereich (12) in der Form der dünnen
Schnittlinie ausgebildet ist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22,
dadurch gekennzeichnet, daß der den den Hebel und seine Ab
stützstelle (14) bildenden Materialbereich (18) an deren zum
Ständer weisenden Seite begrenzende materialfreie Bereich
(19) in der Form der dünnen Schnittlinie ausgebildet ist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 23,
dadurch gekennzeichnet, daß an dem der Angriffsstelle (15)
der Koppel am zum beweglichen Parallelogrammschenkel (11)
weisenden Ende des Hebels jenseits dessen Abstützstelle (14)
gegenüberliegenden Ende des den Hebel bildenden Materialbe
reichs (18) eine diesen ersten Hebel mit einem der weiteren
Kraftuntersetzung dienenden, starren zweiten Hebel verbin
dende zweite Koppel vorgesehen ist und der den den zweiten
Hebel bildenden Materialbereich (25) von dem den ersten Hebel
bildenden Materialbereich (18) trennende materialfreie Be
reich (19) in der Form der dünnen Schnittlinie ausgebildet
ist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeich
net, daß der den die zweite Koppel bildenden Materialbereich
(21) von dem den zweiten Hebel bildenden Materialbereich (25)
trennende materialfreie Bereich (20) in der Form der dünnen
Schnittlinie ausgebildet ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch
gekennzeichnet, daß der den die zweite Koppel bildenden Mate
rialbereich (21) an seiner dem zweiten Hebel abgewandten
Seite von dem den Ständer bildenden Materialbereich (28)
trennende materialfreie Bereich (24) in der Form der dünnen
Schnittlinie ausgebildet ist.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 26, da
durch gekennzeichnet, daß der den den zweiten Hebel bildenden
Materialbereich (25) an dessen dem ersten Hebel abgewandter
Seite von dem den Ständer bildenden Materialbereich (28)
trennende materialfreie Bereich (27) in der Form der dünnen
Schnittlinie ausgebildet ist.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 27,
dadurch gekennzeichnet, daß der den den Ständer bildenden
Materialbereich (28) von dem den zweiten Hebel bildenden Ma
terialbereich (25) trennende materialfreie Bereich (24) min
destens in seinem die Abstützstelle (26) des zweiten Hebels
an ihrer zur zweiten Koppel weisenden Seite begrenzenden Ab
schnitt und seinem daran anschließend sich bis zur Angriffs
stelle (23) der zweiten Koppel am zweiten Hebel erstreckenden
Abschnitt in der Form der dünnen Schnittlinie ausgebildet
ist.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 28,
dadurch gekennzeichnet, daß die Biegeelastizität jeder Koppel
(17, 21, 113, 123, 129) auf an deren beiden lokalisierten An
griffsstellen ausgebildete Biegestellen des Materialblocks
(1, 101) konzentriert ist.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 28,
dadurch gekennzeichnet, daß die Biegeelastizität der Lenker
(2, 3; 145, 146) durch an den vier Ecken der Parallelogramm
führung lokalisierte Biegestellen (6 bis 8; 141 bis 144) der
die Lenker bildenden Materialbereiche gebildet ist.
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 30, da
durch gekennzeichnet, daß die dünnen Schnittlinien zumindest
im Bereich der Biegestellen jeweils durch Funkenerosion ge
bildet sind.
32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeich
net, daß der Materialblock (1, 101) für jede zusammenhängende
dünne Schnittlinie eine damit in Verbindung stehende, zur
Einführung eines Funkenerosionsdrahtes dienende Bohrung (45)
aufweist.
33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 32, da
durch gekennzeichnet, daß für jeden Hebel (18, 25; 110, 120,
136) jeweils die Angriffsstellen der Koppeln am Hebel und die
Abstützstelle des Hebels auf einer zur Längsrichtung der
Koppeln senkrechten, gemeinsamen Geraden liegen.
34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 33, da
durch gekennzeichnet, daß in dem Materialblock (101) an
mindestens einer der Biegestellen (130, 131, 134) eine seine
Materialstärke in der zur Drehebene der Hebel (110, 120, 136)
senkrechten Richtung verringernde Ausnehmung (137) ausge
bildet ist.
35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 34,
dadurch gekennzeichnet, daß in dem die mit dem beweglichen
Parallelogrammschenkel (11, 147) verbundene Koppel (17, 113)
bildenden Materialbereich zwischen dessen Angriffsstellen am
Parallelogrammschenkel und am Hebel eine seine Materialstärke
in der zur Parallelogrammebene senkrechten Richtung verrin
gernde Ausnehmung (46) ausgebildet ist.
36. Vorrichtung zur Kraftuntersetzung in einer Kraft
meßeinrichtung, insbesondere einer Waage, mit mindestens
einem an einem Ständer abgestützten, der Kraftuntersetzung
dienenden starren Hebel, wobei der Ständer und der Hebel von
Materialbereichen eines einstückigen Materialblocks gebildet
sind, die durch von den Materialblock senkrecht zur Drehebene
des Hebels durchsetzenden Ausnehmungen gebildete material
freie Bereiche begrenzt sind, von denen der den Hebel bil
dende materialfreie Bereich mit dem den Ständer bildenden
materialfreien Bereich nur an einer in dem Materialblock aus
gebildeten, die Abstützstelle bildenden Biegestelle zusammen
hängt, bei der ein elektromagnetisches Kraftkompensationssy
stem mit einer in einem von einer feststehenden Magnetanord
nung erzeugten Magnetfeld beweglichen Kompensationsspule, die
an dem die untersetzte Kraft liefernden freien Arm des be
treffenden Hebels abgestützt ist und durch eine Regelschal
tung für den Kompensationsstrom des Kraftkompensationssystems
mit der zu messenden Kraft in einer Nullage im Gleichgewicht
gehalten wird, vorgesehen ist, insbesondere nach einem der
Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnet
anordnung (38) an dem den Ständer bildenden Materialbereich
(28, 102) abgestützt ist.
37. Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Magnetanordnung (38) an dem einen Ende
eines sich parallel zur Drehebene des Hebels (18, 25; 110, 120,
136) erstreckenden und mit diesem einen Ende über den Mate
rialblock (1; 101) hinaus ragenden Auslegers (39) abgestützt
ist, dessen anderes Ende an dem Ständer (28, 102) befestigt
ist.
38. Vorrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeich
net, daß der Ausleger (39) U-förmig ausgebildet und der
Materialblock (1, 101) zwischen den beiden U-Schenkeln (40, 41)
angeordnet ist.
39. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 36 bis 38,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsspule (37) an
dem einen Ende eines sich parallel zur Drehebene des Hebels
(25; 136) erstreckenden und mit diesem einen Ende über den
Materialblock (1; 101) hinausragenden Auslegers (32) abge
stützt ist, dessen anderes Ende an dem die untersetzte Kraft
liefernden freien Arm des Hebels befestigt ist.
40. Vorrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeich
net, daß der Ausleger (32) U-förmig ausgebildet und der Ma
terialblock (1; 101) zwischen den beiden U-Schenkeln (30, 31)
angeordnet ist.
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