DE4427088C2

DE4427088C2 - Oberschalige Waage mit einstückiger Parallelführung

Info

Publication number: DE4427088C2
Application number: DE4427088A
Authority: DE
Inventors: Matthias Eger; Heinz-Gerhard Dr Koehn; Werner Schulze
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius Lab Instruments GmbH and Co KG
Priority date: 1994-07-30
Filing date: 1994-07-30
Publication date: 1996-07-11
Anticipated expiration: 2014-07-31
Also published as: DE4427088A1; US5719357A; DE29509828U1; CH689740A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine oberschalige Waage mit einem Lastaufnehmer, der durch mindestens einen oberen und mindestens einen unteren Lenker in Form einer Parallelführung mit einem gehäusefesten Systemträger verbunden ist, wobei der Lastaufnehmer, die Lenker und der Systemträger aus einem Stück hergestellt sind.

Waagen dieser Art sind z. B. aus der CH 353 555 oder der DE-OS 34 22 042 bekannt.

Durch die Befestigung des einstückigen Parallelführungsblockes am Gehäuse der Waage treten jedoch leicht Verspannungen innerhalb des Parallelführungsblockes auf, die trotz ihrer geringen Größe Rückwirkungen auf die Funktion der Waage haben. Genauso übertragen sich Verspannungen des Gehäuses während des Betriebes der Waage, z. B. bei einem unebenen oder nachgiebigen Aufstellort der Waage, auf den Parallelführungsblock. Zur Umgehung dieser Verspannungs probleme ist es z. B. aus dem DE-GM 93 07 382 bekannt, den Parallel führungsblock in einem - in Aufsicht gesehen - U-förmigen Zwischenträger zu montieren und erst diesen Zwischenträger mit dem Gehäuse zu verbinden. Dadurch ist der Vorteil der einstückigen Bauweise jedoch nicht mehr gegeben.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Bauart für eine oberschalige Waage der eingangs genannten Bauform anzugeben, die leicht einstückig herstellbar ist und die eine Rückwirkung vom Gehäuse auf den Parallelführungsblock vermeidet.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Systemträger in Aufsicht gesehen rahmenförmig ausgebildet ist, daß der rahmenförmige Systemträger von einem zweiten Rahmen, der sich auf die Füße der Waage abstützt, vollständig umgeben ist und daß die beiden Rahmen einstückig ausgebildet sind und an mindestens einer Stelle so miteinander verbunden sind, daß Verspannungen des einen Rahmens möglichst wenig auf den anderen Rahmen übertragen werden.

Der rahmenförmige Aufbau ergibt eine hohe Stabilität für den Systemträger und für den zweiten, umgebenden Rahmen, die rückwirkungsarme Verbindung der beiden gibt nur eine geringe Kopplung und die einstückige Herstellung verhindert Verspannungen während der Montage.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Eine besonders einfach herstellbare Bauform ergibt sich, wenn oberer und unterer Lenker der Parallelführung so angeordnet sind, daß sie sich - in Aufsicht gesehen - nicht überdecken. Dann kann die gesamte Parallelführung einschließlich der beiden Rahmen z. B. in einem Druckguß-Prozeß ohne Schieber nach oben/unten entformt werden. Bei einer Herstellung durch Drahterodieren oder durch Strangpressen kann bei dieser Geometrie die Parallelführung durch Fräsen von oben und unten ohne Hinterschneidungen herausgearbeitet werden.

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

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Waage,

Fig. 2 eine Aufsicht auf die Waage,

Fig. 3 einen Schnitt durch die Waage längs der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt durch die Waage in einer zweiten Ausgestaltung,

Fig. 5 einen Schnitt durch die Waage in einer dritten Ausgestaltung,

Fig. 6 einen Schnitt durch die Waage in einer vierten Ausgestaltung,

Fig. 7 eine Aufsicht auf die Waage in einer fünften Ausgestaltung und

Fig. 8 eine Aufsicht auf die Waage in einer sechsten Ausgestaltung,

Fig. 9 eine Aufsicht auf die Waage in einer siebten Ausgestaltung.

Eine erste Ausgestaltung der Waage ist in den Fig. 1 bis 3 gezeigt, wobei Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, Fig. 2 eine Aufsicht und Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2 darstellt. Man erkennt einen rahmenförmigen Systemträger 4/5/6/7, an den sich zwei untere Lenker 12 und 13 und ein breiterer oberer Lenker 11 anschließen; die Enden der Lenker gehen in einen Lastaufnehmer 1/2/3 über. Der Lastaufnehmer 1/2/3 hat insgesamt vier Löcher 23, in denen sich eine nicht gezeichnete Waagschale abstützt. Die Lenker 11, 12 und 13 bilden in bekannter Weise eine Parallelführung für den Lastaufnehmer 1/2/3. Der rahmenförmige Systemträger 4/5/6/7 ist in einer Ecke über ein Zwischenstück 24 mit einem zweiten äußeren Rahmen 14/15/16/17 verbunden. Im äußeren Rahmen 14/15/16/17 befinden sich vier Löcher 19 für die nicht dargestellten Füße der Waage. Durch die steife Ausbildung des inneren und des äußeren Rahmens und durch die Kopplung nur durch das Zwischenstück 24 werden Verspannungen des äußeren Rahmens praktisch nicht auf den inneren Rahmen übertragen. - Das ganze im vorstehenden beschriebene Teil besteht aus einem einzigen Stück. Es kann z. B. als Druckgußteil hergestellt werden, wobei die Entformung nach oben/unten erfolgt. Alternativ ist auch eine Herstellung durch Drahterosion möglich, wobei nur das Material oberhalb der Lenker 12 und 13 und unterhalb des Lenkers 11 durch Fräsen entfernt werden muß. Dadurch, daß sich die Lenker 11, 12 und 13 - in Aufsicht gesehen - nicht überdecken, ist eine problemlose Entformung des Druckgußteiles bzw. eine problemlose Fräsung möglich.

Weiter besitzt der einstückige Waagenkörper an der Rahmenseite 4 des Systemträgers 4/5/6/7 zwei Vorsprünge 20 und 21. Diese Vorsprünge weisen jeweils am Ende einen erhöhten Bereich 22 mit einer Gewindebohrung auf. An diesen Gewindebohrungen kann eine systemträgerfeste Elektrode einer kapazitiven Wegabtastung befestigt werden. Die andere, unter Last veränderliche Elektrode der kapazitiven Wegabtastung wird auf der Fläche 1 des Lastauf nehmers befestigt bzw. wird direkt durch die Fläche 1 des Lastaufnehmers gebildet. Auf diese Weise kann die belastungsabhängige Verbiegung der Lenker 11, 12 und 13 in bekannter Weise in ein elektrisches Signal umgewandelt werden. - Selbstverständlich sind auch andere Verfahren der Wegabtastung möglich, genauso kann die belastungsabhängige Verbiegung der Lenker durch aufgeklebte Dehnungsmeßstreifen gemessen werden.

In Fig. 4 ist eine zweite Ausgestaltung der Waage im Schnitt gezeigt. In dieser Ausgestaltung ist der äußere Rahmen 14′/15′/16′/17′ nicht massiv ausgeführt, sondern besitzt ein nach unten offenes, U-förmiges Profil. Dadurch wird der Rahmen leichter, ohne daß die Stabilität wesentlich sinkt. Das U-förmige Profil ist zweckmäßigerweise durch Rippen verstärkt. - In gleicher Weise kann auch der Systemträger 4/5/6/7 als U-Profil ausgebildet sein (nicht gezeichnet).

In Fig. 5 ist eine dritte Ausgestaltung der Waage im Schnitt dargestellt, bei der sowohl der untere Lenker in zwei Teillenker 12 und 13 aufgeteilt ist als auch der obere Lenker in zwei Teillenker 11′ und 11′′. Diese Ausgestaltung ergibt eine größere Symmetrie gegenüber den verschiedenen auftretenden Kräften und Momenten.

In Fig. 6 ist eine vierte Ausgestaltung der Waage im Schnitt dargestellt. Diese Ausgestaltung nutzt die Kraftuntersetzung durch zwei federnde Parallelführungen: Eine erste Parallelführung aus den Lenkern 11′/11′′ und 12/13 verbindet den Lastaufnehmer federnd mit dem Systemträger, eine zweite Parallelführung aus den Lenkern 30/31 und 32 verbindet den Lastaufnehmer mit einem Zwischenstück 33, das über ein praktisch wegloses Kraftmeßsystem - z. B. eine schwingende Saite oder eine elektromagnetische Kraftkompensation - mit der Rahmenseite 4 des Systemträgers verbunden ist. Dieses Kraftmeßsystem muß dann nur einen durch das Verhältnis der Federkonstante der Lenker 30/31/32 einerseits zur Federkonstante der Lenker 11′/11′′/12/13 andererseits verringerte Kraft aufnehmen. Alle Lenker sind wieder so angeordnet, daß keine Überdeckung auftritt.

In den Fig. 7 und 8 sind zwei weitere Ausgestaltungen der Waage in Aufsicht dargestellt, die zwei alternative Verbindungen zwischen den beiden Rahmen zeigen: In Fig. 7 verbinden zwei Zwischenstücke 24 und 34 den rahmenförmigen Systemträger 4/5/6/7 und den Rahmen 14/15/16/17. Durch diese doppelte Vebindung wird die Kippung des Systemträgers 4/5/6/7 bei Belastung der Waage wesentlich verringert. Die Kopplung zwischen den beiden Rahmen wird dadurch zwar etwas fester, beide Rahmen können sich aber weiterhin unabhängig voneinander verwinden, so daß sich die gegenseitige Beeinflussung in Grenzen hält.

In Fig. 8 erfolgt die Verbindung zwischen den beiden Rahmen ebenfalls durch zwei Zwischenstücke 24′ und 34′, die jedoch in dieser Ausgestaltung in der Mitte zweier gegenüberliegender Seiten liegen. - Eine dieser beiden Zwischenstücke 24′ oder 34′ kann selbstverständlich auch entfallen, falls die Entkopplung zwischen innerem und äußerem Rahmen stärker sein sollte.

In Fig. 9 ist eine siebte Ausgestaltung in Aufsicht gezeigt. In dieser Ausgestaltung sind die Lenker 111, 112, 113 der Parallelführung diagonal im rechteckigen rahmenförmigen Systemträger 104/105/106/107 angeordnet. Der Lenker 111 ist der obere Lenker, die Lenker 112 und 113 sind die unteren Lenker. Die Lenker verbinden den Lastaufnehmer 101 mit einem dreieckförmigen Zwischenteil 135 im Systemträger 104/105/106/107. Über drei Löcher 123 stützt sich eine nicht gezeichnete Waagschale auf dem Lastaufnehmer 101 ab. Der Systemträger 104/105/106/107 ist über ein Zwischenstück 124 mit dem äußeren Rahmen 114/115/116/117 verbunden. Im äußeren Rahmen 114/115/116/117 befinden sich vier Löcher 119 für die nicht dargestellten Füße der Waage. Das dreieckige Zwischenstück 135 trägt weiterhin zwei Vorsprünge 120 und 121, an denen - wie bei den anderen Ausgestaltungen - eine Elektrode einer kapazitiven Wegabtastung befestigt werden kann. Die andere Elektrode wird dann z. B. durch die große Fläche des Lastaufnehmers 101 gebildet. - Diese Ausgestaltung mit diagonal angeordneten Lenkern hat den Vorteil, daß die Abstützbereiche der Lenker, nämlich der Lastaufnehmer 101 und das dreieckige Zwischenstück 135, besonders stabil ausgebildet werden können.

Bei allen im vorstehenden beschriebenen Ausführungsformen sind der innere und der äußere Rahmen rechteckig ausgeführt. Selbstverständlich ist es auch möglich, die beiden Rahmen kreisförmig aufzubauen und an einer oder mehreren Stellen möglichst verspannungsfrei miteinander zu verbinden.

Claims

1. Oberschalige Waage mit einem Lastaufnehmer (1/2/3), der durch mindestens einen oberen (11) und mindestens einen unteren Lenker (12/13) in Form einer Parallelführung mit einem gehäusefesten Systemträger verbunden ist, wobei der Lastaufnehmer, die Lenker und der Systemträger aus einem Stück hergestellt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Systemträger (4/5/6/7) in Aufsicht gesehen rahmenförmig ausgebildet ist, daß der rahmenförmige Systemträger (4/5/6/7) von einem zweiten Rahmen (14/15/16/17), der sich auf den Füßen der Waage abstützt, vollständig umgeben ist und daß die beiden Rahmen einstückig ausgebildet sind und an mindestens einer Stelle so miteinander verbunden sind, daß Verspannungen des einen Rahmens möglichst wenig auf den anderen Rahmen übertragen werden.

2. Oberschalige Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rahmen nur an einer Ecke miteinander verbunden sind.

3. Oberschalige Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rahmen nur an der Mitte einer Seite miteinander verbunden sind.

4. Oberschalige Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rahmen an zwei gegenüberliegenden Ecken miteinander verbunden sind.

5. Oberschalige Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rahmen an zwei benachbarten Ecken miteinander verbunden sind.

6. Oberschalige Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rahmen an den Mitten zweier gegenüberliegender Seiten miteinander verbunden sind.

7. Oberschalige Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rahmen aus massiven Stegen bestehen.

8. Oberschalige Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmen aus nach oben oder unten offenen U-Profilen, die durch Rippen versteift sind, bestehen.

9. Oberschalige Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß oberer (11) und unterer Lenker (12/13) so angeordnet sind, daß sie sich - in Aufsicht gesehen - nicht überdecken.

10. Oberschalige Waage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Lenker (12, 13) in zwei Teillenker aufgeteilt ist, wobei die beiden Teillenker sich seitlich neben dem oberen Lenker befinden.

11. Oberschalige Waage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß oberer Lenker (11) und unterer Lenker (12, 13) je zwei Teillenker (11′, 11′′, 12, 13) aufgeteilt sind.

12. Oberschalige Waage nach einem der Ansprüche 9 bis 11 mit einer zweiten Parallelführung zur Kraftuntersetzung, dadurch gekennzeichnet, daß oberer und unterer Lenker (30, 31, 32) der zweiten Parallelführung ebenfalls so angeordnet sind, daß sie sich - in Aufsicht gesehen - nicht überdecken.

13. Oberschalige Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß am Systemträger-Rahmen und am Lastaufnehmer je eine Elektrode einer kapazitiven Wegabtastung angebracht ist.

14. Oberschalige Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rahmen rechteckig ausgebildet sind.

15. Oberschalige Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rahmen kreisförmig ausgebildet sind.