DE4313932A1

DE4313932A1 - Overload safety device for a force measuring device

Info

Publication number: DE4313932A1
Application number: DE19934313932
Authority: DE
Inventors: Felix Von Hertling
Original assignee: Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH
Current assignee: Hottinger Bruel and Kjaer GmbH
Priority date: 1993-04-28
Filing date: 1993-04-28
Publication date: 1994-11-03

Abstract

In an overload safety device for balances, having a force measuring element (1) which is designed as a bending beam with a measurement transformer and a limiting element (6) which extends transversely to the force direction and which is connected firmly to the clamping end of the force measuring element (1), the moving part of the force measuring element (1) and the limiting element (6) engaging in each other with play in such a manner that the sagging of the moving part of the force measuring element (1) is limited, provision is made that the limiting element (6) is fastened on an outer side of the force measuring element (1) and interacts with a stop head (9) fastened on the moving part of the force measuring element (1), and that the sections of the limiting element (6) and of the stop head (9) which engage in each other have a groove (10) and a rib (12) which engages with play in the groove (10), the groove and the rib in each case running transversely to the force direction and transversely to the longitudinal direction of the force measuring element (1). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Überlastsicherung für eine Kraftmeßeinrichtung, insbesondere für eine Waage, mit einem als Biegebalken mit Meßumformer ausgebildeten Kraftmeßele ment und einem quer zur Kraftrichtung sich erstreckenden Begrenzungselement, welches fest mit dem Einspannende des Kraftmeßelements verbunden ist, wobei der bewegliche Teil des Kraftmeßelements und das Begrenzungselement mit Spiel derart ineinandergreifen, daß die Durchbiegung des bewegli chen Teils des Kraftmeßelements begrenzt wird.The invention relates to an overload protection for a Force measuring device, in particular for a balance, with a Force transducers designed as bending beams with transducers ment and one extending transversely to the direction of force Limiting element which is fixed to the clamping end of the Force measuring element is connected, the movable part of the force measuring element and the limiting element with play intertwine such that the deflection of the movable Chen part of the force measuring element is limited.

Bei einer aus der DE-PS 27 53 549 bekannten Überlastsiche rung der angegebenen Art ist in einer Längsbohrung des Bie gebalkens ein Überlaststab angeordnet, der im Einspannende des Biegebalkens durch Einpressen fest verankert ist, und dessen freies Ende eine konische Erweiterung hat, die sich mit allseitigem Spiel in einem konisch nach außen erweite ren Abschnitt der Bohrung befindet. Zur Einstellung der zulässigen Durchbiegung des Biegebalkens, was gleichzeitig ein Maß für die Grenzlast darstellt, wird der Überlaststab mit seiner konischen Erweiterung so weit in die Bohrung des Kraftmeßelements getrieben, bis das erforderliche Spaltmaß erreicht ist. Diese bekannte Überlastsicherung greift in die Gestaltung des Kraftmeßelements ein und führt zu einem höheren Fertigungsaufwand. Der Einbauraum für die Anbrin gung der Meßumformer wird nachteilig begrenzt. Weiterhin läßt sich die bekannte Überlastsicherung nicht zur Nachrü stung bereits bestehender Kraftmeßeinrichtungen verwenden und er bietet keinen Schutz gegen verdrehen des Kraftmeß elements.In one known from DE-PS 27 53 549 overload protection tion of the specified type is in a longitudinal bore of the bie beams an overload rod arranged in the clamping end the bending beam is firmly anchored by pressing, and whose free end has a conical extension that with all-round play in a conical widening section of the bore. To set the permissible deflection of the bending beam, which at the same time The overload rod is a measure of the limit load with its conical extension so far into the bore of the Force measuring element driven until the required gap is reached. This well-known overload protection intervenes the design of the force measuring element and leads to one higher manufacturing costs. The installation space for the Anbrin supply of the transmitter is disadvantageously limited. Farther the well-known overload protection cannot be retrofitted Use existing force measuring devices and it offers no protection against twisting the force measurement elements.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überlastsi cherung für eine Kraftmeßeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die nicht die bauliche Gestaltung des Kraftmeßelements beeinträchtigt und die nachträglich in vorhandene Kraftmeßeinrichtungen einbaubar ist.The invention has for its object a Überlastsi Security for a force measuring device of the aforementioned To create type that is not the structural design of the Force measuring element impaired and the later in existing force measuring devices can be installed.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Begrenzungselement an einer Außenseite des Kraftmeßelements befestigt ist und mit einem am beweglichen Teil des Kraft meßelements befestigten Anschlagkopf zusammenwirkt und daß ineinandergreifende Abschnitte des Begrenzungselements und des Anschlagkopfes eine Nut und eine mit Spiel in die Nut eingreifende Rippe aufweisen, die jeweils quer zur Kraft richtung und quer zur Längsrichtung des Kraftmeßelements verlaufen.According to the invention this object is achieved in that the Limiting element on an outside of the force measuring element is attached and with one on the moving part of the force measuring element attached stop head cooperates and that interlocking sections of the limiting element and of the stop head a groove and one with play in the groove engaging rib, each transverse to the force direction and transverse to the longitudinal direction of the force measuring element run.

Die bekannte Überlastsicherung ist außerhalb des Kraftmeß elements angeordnet und von seiner baulichen Ausgestaltung unabhängig. Sie kann daher auch nachträglich mit bereits bestehenden Kraftmeßeinrichtungen verbunden werden. Je nach Anwendungsfall kann die Überlastsicherung unterhalb, ober halb oder auf einer Seite des Kraftmeßelements andeordnet sein. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Über lastsicherung ist weiterhin darin zu sehen, daß durch das Eingreifen einer Rippe in eine Nut nicht nur die Durchbie gung des Kraftmeßelements in Kraftrichtung begrenzt, son dern zugleich auch das bewegliche Ende des Kraftmeßelements vor Überlastung durch Verdrehen geschützt werden kann. Dies ist vor allem bei der Verwendung der Kraftmeßeinrichtung als Wägezelle von Vorteil, da hierbei durch eine seitlich außermittige Belastung der mit dem Kraftmeßelement verbun denen Waagschale das Kraftmeßelement unzulässig stark ver dreht werden kann.The known overload protection is outside the force measurement elements arranged and of its structural design independently. You can therefore already with existing force measuring devices are connected. Depending on Use case, the overload protection below, upper arranged half or on one side of the force measuring element his. A major advantage of the invention load securing can still be seen in the fact that the Engaging a rib in a groove does not just deflect it limited the force measuring element in the direction of force, son but also the movable end of the force measuring element can be protected against overload by twisting. This is especially when using the force measuring device an advantage as a load cell, since it is eccentric load which is connected to the force measuring element which the weighing pan impermissibly strong ver can be rotated.

Ein vorteilhafte Weiterbildung der Überlastsicherung kann erfindungsgemäß darin bestehen, daß der Anschlagkopf in Längsrichtung des Kraftmeßelements verstellbar ist und daß eine Anschlagfläche der Rippe und/oder eine Wandfläche der Nut zur Richtung der Verstellbewegung des Anschlagkopfes geneigt sind. Hierdurch läßt sich auf einfache Weise der Spalt zwischen einer Wandfläche der Nut und der Rippe auf den jeweils geeigneten Wert einstellen, der der zulässigen Grenzbelastung des Kraftmeßelements entspricht. Durch den Neigungswinkel der Wandfläche bzw. der Anschlagfläche kann hierbei die Einstellempfindlichkeit in Bezug auf den Ver stellweg des Anschlagkopfes bestimmt werden. Vorzugsweise ist jeweils nur die Anschlag- bzw. Wandfläche geneigt, die zur Begrenzung der positiven Belastung des Kraftmeßelements dient. Die zur Begrenzung der negativen Belastung dienenden Flächen verlaufen erfindungsgemäß in Richtung der Verstell bewegung des Anschlagkopfes, so daß ihr Abstand bei der Einstellung der positiven Grenzlast unverändert bleibt. Hierdurch wird das Einstellen vereinfacht, und es wird eine Veränderung der positiven Grenzlast ohne gleichzeitige Änderung der negativen Grenzlast ermöglicht.An advantageous further development of overload protection can According to the invention consist in that the stop head in Longitudinal direction of the force measuring element is adjustable and that a stop surface of the rib and / or a wall surface of the Groove to the direction of the adjustment movement of the stop head are inclined. This allows the Gap between a wall surface of the groove and the rib set the appropriate value, the permissible one Limit load of the force measuring element corresponds. By the Tilt angle of the wall surface or the stop surface can here the setting sensitivity in relation to the Ver travel of the stop head can be determined. Preferably only the stop or wall surface is inclined to limit the positive load on the force measuring element serves. The ones used to limit the negative burden According to the invention, surfaces run in the direction of the adjustment movement of the stop head so that its distance at the Setting the positive limit load remains unchanged. This simplifies setting and becomes one Change the positive limit load without simultaneous Allows change of the negative limit load.

Vorteilhaft ist weiterhin eine Ausgestaltung der erfin dungsgemäßen Überlastsicherung, bei der das Begrenzungsele ment aus einer Platte besteht, die unter dem Kraftmeßele ment angeordnet ist und ein Auflager für das Kraftmeßele ment bildet. Das Kraftmeßelement kann hierdurch mit der Überlastsicherung zu einer baulichen Einheit verbunden wer den, zu deren Montage, beispielsweise in einer Waage ledig lich die Befestigung der Platte erforderlich ist. Der erforderliche Bewegungsraum für das bewegliche Ende des Kraftmeßelements kann hierbei erfindungsgemäß dadurch erreicht werden, daß zwischen dem Kraftmeßelement und der Platte ein auswechselbares Zwischenstück angeordnet ist. Durch Änderung der Dicke des Zwischenstücks läßt sich der für den Grenzwert bei negativer Überlast maßgebende Spalt verändern. Die Rippe wird bei dieser Ausgestaltung der Überlastsicherung vorteilhaft durch einen frei stehenden Randbereich der Platte gebildet, der in die Nut im Anschlagkopf eingreift.An embodiment of the inventions is also advantageous Overload protection according to the invention, in which the limitation element ment consists of a plate that under the force gauge ment is arranged and a support for the force measuring ment forms. The force measuring element can thereby with the Overload protection connected to a structural unit the, for their assembly, for example single in a scale Lich the attachment of the plate is required. Of the required space for the movable end of the Force measuring element can thereby according to the invention achieved that between the force measuring element and the Plate an interchangeable intermediate piece is arranged. By changing the thickness of the intermediate piece, the the decisive gap for the limit value for negative overload change. The rib is the in this embodiment Overload protection advantageous by a free-standing Edge area of the plate formed in the groove in the Stop head engages.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei spiels näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigenThe invention is illustrated below with the aid of an embodiment game explained in more detail, which is shown in the drawing is. Show it

Fig. 1 eine Seitenansicht der Wägezelle einer elektrome chanischen Waage mit Kraftmeßelement und Über lastsicherung und Fig. 1 is a side view of the load cell of an electromechanical balance with force measuring element and overload protection and

Fig. 2 eine Ansicht der Überlastsicherung gemäß Fig. 1 von unten. Fig. 2 is a view of the overload protection according to FIG. 1 from below.

Die dargestellte Wägezelle umfaßt ein als Biegebalken aus gebildetes Kraftmeßelement 1, das an einem Waagengehäuse 2 befestigt ist und an seinem freien Ende eine Waagschale 3 trägt. Im Bereich einer mittigen Ausnehmung weist das Kraftmeßelement 1 nicht dargestellte Meßumformer, bei spielsweise Dehnungsmeßstreifen, auf, die ein der Biegebe anspruchung des Kraftmeßelements 1 proportionales Meßsignal erzeugen. Das Einspannende 4 des Kraftmeßelements 1 ist durch Schrauben 5 mit einer Platte 6 verbunden, die auf der Unterseite des Kraftmeßelements 1 und parallel zu diesem angeordnet ist. Ein zwischen das Einspannende 4 und die Platte 6 eingesetztes Zwischenstück 7 sorgt außerhalb der Einspannstelle für einen genügenden Abstand zwischen der Platte 6 und dem Kraftmeßelement 1, damit das freie Ende des Kraftmeßelements 1 in dem erforderlichen Maße frei bewegt werden kann. Die Platte 6 liegt im Bereich der Ein spannstelle auf einer Fläche des Waagengehäuses 2 auf und ist durch Schrauben 8 fest mit dem Waagengehäuse 2 verbun den.The load cell shown comprises a force measuring element 1 formed as a bending beam, which is attached to a scale housing 2 and carries a weighing pan 3 at its free end. In the area of a central recess, the force measuring element 1 has measuring transducers ( not shown), for example strain gauges, which generate a measuring signal proportional to the bending stress of the force measuring element 1 . The clamping end 4 of the force measuring element 1 is connected by screws 5 to a plate 6 which is arranged on the underside of the force measuring element 1 and parallel to it. An intermediate piece 7 inserted between the clamping end 4 and the plate 6 provides a sufficient distance between the plate 6 and the force measuring element 1 outside the clamping point, so that the free end of the force measuring element 1 can be freely moved as required. The plate 6 lies in the area of a clamping point on a surface of the scale housing 2 and is firmly connected to the scale housing 2 by screws 8 .

An dem beweglichen Ende des Kraftmeßelements 1 ist an der Unterseite ein Anschlagkopf 9 vorgesehen, der mit einem durch eine Nut 10 gegabelten Ende 11 einen freistehenden Randbereich 12 der Platte 6 umgreift. Der Anschlagkopf 9 ist mittels zweier Schrauben 13 an dem Kraftmeßelement 1 befestigt, die sich in Längsrichtung des Kraftmeßelements 1 erstreckende Langlöcher 14 im Anschlagkopf 9 durchgreifen. Zwischen dem Anschlagkopf 9 und den Köpfen der Schrauben 13 befindet sich eine Platte 15. Die Nut 10 hat eine untere Wandfläche 16 und eine obere Wandfläche 17. Die untere Wandfläche 16 liegt der Unterseite der Platte 6 gegenüber und ist parallel zu dieser ausgerichtet. Die obere Wandflä che 17 ist in einem Winkel α derart geneigt, daß ihr Abstand von der Wandfläche 16 zum Grund der Nut hin abnimmt. Der geneigten Wandfläche 17 liegt eine gleicher maßen geneigte Anschlagfläche 19 gegenüber, die auf der Oberseite der Platte 6 ausgebildet ist. Zwischen der Wand fläche 16 und der Unterseite 18 ist ein Spalt X und zwi schen der Wandfläche 17 und der Anschlagfläche 19 ist ein Spalt Y vorhanden. Durch die Größe der Spalte X, Y wird die Bewegbarkeit des freien Endes des Kraftmeßelements 1 und damit seine maximale Durchbiegung und seine maximale Ver drehung begrenzt. Die Platte 6 und der Anschlagkopf 9 bil den somit gemeinsam eine Überlastsicherung, die das Kraft meßelement 1 vor Überlastung schützt. Der Überlastschutz ist hierbei nicht nur auf die Durchbiegung in vertikaler Richtung beschränkt, sondern durch die Breite b des Anschlagkopfs 9 wird auch eine unzulässige Verdrehung des Kraftmeßelements 1 infolge seitlich außermittiger Belastung der Waagschale 3 verhindert, indem sich jeweils eine Kante an den seitlichen Enden der Wandflächen 16, 17 an der Unterseite 18 bzw. der Anschlagfläche 19 der Platte 6 anlegt.At the movable end of the force measuring element 1 , a stop head 9 is provided on the underside, which, with an end 11 forked by a groove 10, engages around a free-standing edge region 12 of the plate 6 . The stop head 9 is fastened to the force measuring element 1 by means of two screws 13 , which extend through elongated holes 14 in the stop head 9 which extend in the longitudinal direction of the force measuring element 1 . A plate 15 is located between the stop head 9 and the heads of the screws 13 . The groove 10 has a lower wall surface 16 and an upper wall surface 17 . The lower wall surface 16 is opposite the underside of the plate 6 and is aligned parallel to this. The upper wall surface 17 is inclined at an angle α such that its distance from the wall surface 16 decreases towards the bottom of the groove. The inclined wall surface 17 is opposite to an equally inclined stop surface 19 which is formed on the top of the plate 6 . Between the wall surface 16 and the underside 18 there is a gap X and between the wall surface 17 and the stop surface 19 there is a gap Y. The size of the column X, Y limits the mobility of the free end of the force measuring element 1 and thus its maximum deflection and its maximum rotation. The plate 6 and the stop head 9 bil bil together thus an overload protection that protects the force measuring element 1 against overload. The overload protection is not only limited to the deflection in the vertical direction, but due to the width b of the stop head 9 , an inadmissible rotation of the force measuring element 1 as a result of laterally eccentric loading of the weighing pan 3 is prevented by an edge at the lateral ends of the wall surfaces 16 , 17 on the underside 18 or the stop surface 19 of the plate 6 .

Die Langlöcher 14 in dem Anschlagkopf 9 ermöglichen eine Verstellung des Anschlagkopfs 9 in Längsrichtung des Kraft elements 1 und damit eine Einstellung des Spalts Y auf einen für den jeweiligen Anwendungsfall geeigneten, die positive Grenzbelastung bestimmenden Wert. Der Spalt X wird bei der Einstellung des Spalts Y nicht verändert, da die Wandfläche 16 und die Unterseite 18 der Platte 6 parallel zu einander ausgerichtet sind. Die Größe des Spalts X kann durch die Abmessungen des Anschlagkopfs 9 oder die Dicke des Zwischenstücks 7 auf ein günstiges Maß gebracht werden, das dann bei der Einstellung des Spalts Y nicht mehr verän dert wird. Hierdurch wird die Einstellung des Spalts Y ver einfacht.The elongated holes 14 in the stop head 9 allow an adjustment of the stop head 9 in the longitudinal direction of the force element 1 and thus an adjustment of the gap Y to a value suitable for the respective application and determining the positive limit load. The gap X is not changed when the gap Y is set, since the wall surface 16 and the underside 18 of the plate 6 are aligned parallel to one another. The size of the gap X may be the intermediate member are brought to a favorable level 7 by the dimensions of the stopper head 9 or the thickness of which is not changed then changed in the adjustment of the gap Y. This simplifies the setting of the gap Y ver.

Die beschriebene Überlastsicherung kann aus einfachen Bau teilen hergestellt und auf einfache Weise mit dem Kraftmeß element verbunden werden. Der benötigte Bauaufwand ist daher gering. Durch Variation der Breite b des Anschlag kopfes besteht die Möglichkeit, den maximal zulässigen Ver drehwinkel derart zu begrenzen, daß auch bei größeren Spaltmaßen das Kraftmeßelement nicht unzulässig stark bean sprucht werden kann.The overload protection described can be of simple construction share manufactured and easily with the force measuring element. The construction effort required is therefore low. By varying the width b of the stop head there is the possibility of the maximum admissible Ver Limit the angle of rotation so that even with larger ones Gaps not force the force measuring element to an unacceptably high level can be spoken.

Claims

1. Overload protection for a force measuring device, in particular for a balance, with a force measuring element designed as a bending beam with a measuring element and a limiting element extending transversely to the direction of force, which is firmly connected to the clamping end of the force measuring element, the movable part of the force measuring element and that Interlocking limiting element with play such that the deflection of the movable part of the force measuring element is limited, characterized in that the limiting element ( 6 ) is fastened to an outside of the force measuring element ( 1 ) and with a stop head fastened to the movable part of the force measuring element ( 1 ) ( 9 ) cooperates and that the interlocking portions of the limiting element ( 6 ) and the stop head ( 9 ) have a groove ( 10 ) and a play in the groove ( 10 ) engaging rib ( 12 ), each transverse to the direction of force and transverse to Longitudinal direction of the Kraftmeßeleme nts ( 1 ) run.

2. Overload protection according to claim 1, characterized in that the stop head ( 9 ) in the longitudinal direction of the force measuring element ( 1 ) is adjustable and that a stop surface ( 19 ) of the rib ( 6 ) and / or a wall surface ( 17 ) of the groove ( 10 ) are inclined to the direction of the adjustment movement of the stop head ( 9 ).

3. Overload protection according to claim 2, characterized in that the inclined wall surface ( 17 ) and / or stop surface ( 19 ) serve to limit the positive loading of the force measuring element ( 1 ) and that the surfaces ( 16 , 18 ) to limit the negative load of the force measuring element ( 1 ) in the direction of the adjustment movement of the stop head ( 9 ).

4. Overload protection according to one of claims 1 to 3, characterized in that the limiting element consists of a plate ( 6 ) which is arranged below the force measuring elements ( 1 ) and forms a support for the force measuring element ( 1 ).

5. Overload protection according to claim 4, characterized in that between the force measuring element ( 1 ) and the plate ( 6 ) an interchangeable intermediate piece ( 7 ) is arranged.

6. Overload protection according to one of claims 4 or 5, characterized in that a free-standing area ( 12 ) of the plate ( 6 ) engages in a groove ( 10 ) in the stop head ( 9 ).