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Die
Erfindung betrifft einen Kraftaufnehmer mit konstantem Moment der
Art, der aus einem verformbaren Viereck besteht, bei dem zwei gegenüberliegende
Streben durch zwei im Wesentlichen parallele Querleisten verbunden
sind, und von der Art ist, bei der sich die zwei Streben unter der
Einwirkung einer Kraft, die an eine Strebe in der Ebene des Aufnehmers
und einer zu den Querleisten im Wesentlichen senkrechten Richtung
angelegt wird, im Wesentlichen in der Richtung der Kraft aufgrund
der Verformung der Verbindungsbereiche der Querleisten mit den Streben
relativ zueinander verschieben.
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Indem
die Deformation der Verbindungsbereiche zum Beispiel mittels Dehnungsmessstreifen gemessen
wird, kann. der Wert der an der Strebe anliegenden Kraft abgeleitet
werden.
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Ein
derartiger Aufnehmer wird häufig
für Gewichtsmessungen
verwendet. In diesem Fall werden vorzugsweise Aufnehmer verwendet,
deren Viereck ein Parallelogramm bildet, wobei die zwei Streben dann
vertikal angeordnet sind und die zwei Querleisten sich zumindest
im Ruhezustand in horizontaler Richtung erstrecken. Eine der Streben
ist dann an einem Gestell befestigt, während die andere Strebe als Schnittstelle
zu Mitteln zum Tragen der zu wiegenden Last dient.
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Bei
einer solchen Art von Aufnehmer werden vorzugsweise Schutzsysteme
vorgesehen, die die Deformation des Aufnehmers begrenzen, wenn eine zu
große
Last an ihn angelegt wird, wobei insbesondere eine zu große Biegung
der Verbindungsbereiche vermieden wird.
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Es
sind bereits derartige Systeme bekannt, bei denen vorgesehen ist,
dass die Schnittstellenstrebe des Aufnehmers im Falle einer zu hohen
Beanspruchung an einer mit dem Gestell verbundenen Anschlagfläche zum
Anschlag kommt. In diesem Fall kann eine gute Beherrschung der akzeptablen
Deformationen des Aufnehmers wegen der baulichen Abmessungstoleranzen
schwierig werden. Häufig
ist es auch notwendig, einstellbare Anschlagmittel vorzusehen und
eine Einstellung vorzunehmen, sobald der Aufnehmer am Gestell platziert
ist. Bestimmte Maschinen aber, wie beispielsweise Wiegefüllmaschinen,
sind mit Dutzenden von Aufnehmern versehen. In diesem Fall ist eine
spätere
Einstellung nach der Montage zu spät. Zudem kann man dann Zugänglichkeitsprobleme
antreffen, wenn man den Umstand berücksichtigt, dass der Aufnehmer
häufig
dazu bestimmt ist, in einem dichten Raum eingeschlossen zu sein,
um gut geschützt
zu sein.
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Die
EP-A2-76616 zeigt
ein System mit einem Finger und einem Loch.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, einen Kraftaufnehmer vorzuschlagen,
der mit einem einfachen und zuverlässigen Schutzsystem gegen Überlastungen
versehen ist.
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Hierzu
schlägt
die Erfindung einen Aufnehmer der oben beschriebenen Art vor, der
dadurch gekennzeichnet ist, dass jede Strebe einen Anschlagfinger
trägt,
der an einer Seitenfläche
des Aufnehmers angebracht ist und der sich entlang der Querrichtung
der Streben in Richtung zu der anderen Strebe erstreckt, so dass
die freien Enden der zwei Finger sich gegenüber voneinander erstrecken
und dass die Finger jeweilige Anschlagflächen umfassen, die aneinander
zur Anlage kommen, wenn der Aufnehmer unter der Einwirkung einer übermäßigen Kraft um
einen vorbestimmten Wert in einer oder der anderen Richtung deformiert
wird.
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Gemäß weiteren
Eigenschaften der Erfindung:
- – ist der
Abstand zweier mit den zwei Fingern verknüpfter Anschlagflächen einstellbar;
- – trägt ein erster
der Finger eine mit einem Gewinde versehene Spindel, die im Wesentlichen
parallel zu der relativen Bewegungsrichtung der zwei Streben liegt
und die mit zumindest zwei Muttern versehen ist, die jeweils mit
zwei gegenüberliegenden
Flächen
des zweiten Fingers zusammenwirken sollen;
- – gleitet
die mit einem Gewinde versehene Spindel frei durch eine Bohrung,
die in dem zweiten Finger ausgebildet ist, und dass die zwei Muttern auf
der einen und der anderen Seite des zweiten Fingers angeordnet sind;
- – wird
ein Anschlagfinger von einem der Arme eines Winkelstücks gebildet,
dessen zweiter Arm an einer Seitenfläche der entsprechenden Strebe
befestigt ist;
- – werden
die Winkelstücke
an den Streben durch senkrecht zu der Ebene des Aufnehmers angeordneten
Schrauben befestigt.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden beim Studium der folgenden
ausführlichen Beschreibung
sowie in den folgenden beigefügten Zeichnungen
offenbar werden:
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1 ist eine Explosionsansicht
eines erfindungsgemäßen Aufnehmers;
und
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2 bis 4 sind Seitenansichten des Aufnehmers,
der in einer Ruheposition beziehungsweise in seine zwei unteren
und oberen Anschlagpositionen dargestellt sind.
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In 1 ist ein Kraftaufnehmer 10 der "mit konstantem Moment" genannten Art dargestellt.
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Ein
derartiger Aufnehmer wird zum Beispiel im Rahmen einer Wiegevorrichtung
eingesetzt, kann aber auch bei anderen Anwendungen eingesetzt werden.
Die nachfolgende Beschreibung erfolgt jedoch insbesondere hinsichtlich
der Anwendung des Aufnehmers 10 beim Wiegen von Objekten.
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Dieser
Aufnehmer weist einen Metallkörper 12
im Wesentlichen in Form einer Platte auf und ist mit einer mittigen
Ausnehmung 14 versehen. Diese Ausnehmung 14 begrenzt
in dem Körper 12 vier
Seiten, unter denen eine Basisstrebe 16, die für die Befestigung
des Aufnehmers an einem ortsfesten Gestell sorgen soll, und eine
Schnittstellenstrebe 18 unterschieden wird, die mit einer
Tragvorrichtung für das
zu wiegende Objekt verbunden werden soll.
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Im
Rahmen der Messung von Gewichten sind die zwei Streben 16, 18 vorzugsweise
im Wesentlichen vertikal orientiert. Die zwei anderen durch die
Ausnehmung 14 begrenzten Seiten bilden im Wesentlichen
horizontale Querleisten 20, die die zwei Streben verbinden.
Die Form der Ausnehmung 14 ist dergestalt, dass die Verbindungsbereiche 22 zwischen
den Querleisten 20 und den Streben 16, 18 verjüngt sind
und damit insbesondere relativ zu den anderen Seiten verformbar
sind, die man als im Vergleich dazu unverformbar betrachten kann.
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Der
Körper 12 des
Aufnehmers bildet somit ein Viereck, das sich in der Art eines Parallelogramms
verformen kann, wenn eine Last zum Beispiel an der Schnittstellenstrebe 18 anliegt.
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Der
Körper 12 des
Aufnehmers wird vorzugsweise in einer vertikalen Ebene angebracht
und, wenn die anliegende Last ein Gewicht ist, verformt sich der
Aufnehmer nur in seiner Ebene. Bei einem derartigen Aufnehmer kann
man Dehnungsmessstreifen auf den ein Gelenk bildenden verjüngten Bereichen 22 platzieren,
um in Abhängigkeit
von ihrer Deformation die Stärke
der an dem Aufnehmer anliegenden Kraft, im vorliegenden Fall das
Gewicht des zu wiegenden Objekts, abzuleiten.
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Damit
der Aufnehmer im funktionstüchtigen Zustand
bleibt, ist es natürlich
notwendig, dass die durch die Verbindungsbereiche 22 erfahrenen
Deformationen im elastischen Bereich des Materials des Körpers 12 bleiben;
dies bedingt, dass die Relativbewegung der zwei Streben 16, 18 eine
vordefinierte Grenze nicht überschreitet.
Dies bedeutet, dass die an dem Aufnehmer anliegende Last ein Grenzwertniveau
nicht überschreiten
soll. Im Betrieb können
jedoch zufällige
Bewegungen vorkommen, in deren Verlauf dieses Grenzwertniveau überschritten
wird. Es muss daher ein System vorgesehen werden, das es gestattet,
die Deformation des Aufnehmers unter einer übermäßigen Kraft zu begrenzen.
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Hierzu
ist der erfindungsgemäße Aufnehmer mit
zwei Anschlagflächen 24, 26 versehen,
die sich jeweils von einer der Streben 16, 18 in
horizontaler Richtung erstrecken. Die Finger 24, 26 sind
von rechteckigem Querschnitt und jeder von ihnen bildet einen Arm
eines Winkelstücks 28, 30,
das an einer Seitenfläche 32, 34 der
zugehörigen
Strebe 16, 18 angebracht ist. Die Winkelstücke sind
natürlich
auf ein und derselben Seite des Aufnehmers 10 befestigt.
Man sieht, dass jedes Winkelstück
auf einfache Weise durch zwei zu der Ebene des Aufnehmers senkrechte
Schrauben befestigt werden soll; dies ist ein Anzeichen für die Zugänglichkeit
und Montageleichtigkeit.
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Die
zwei Finger 24, 26 erstrecken sich damit in der
gleichen vertikalen Ebene, die relativ zu der vertikalen Ebene des
Aufnehmers transversal versetzt ist. Sie sind zueinander in vertikaler
Richtung versetzt und ihre Längen
sind derart, dass die Finger sich in horizontaler Richtung zumindest
teilweise überdecken,
damit ihre Enden sich in vertikaler Richtung einander gegenüber befinden.
Wenn der Aufnehmer sich verformt, verschiebt sich der Finger 26 somit
zu der Schnittstellenstrebe 18, wobei diese Verschiebung
im Wesentlichen vertikal relativ zu dem Finger 24 erfolgt,
der ortsfest ist, da er durch die Basisstrebe 16 getragen
wird.
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In
dem dargestellten Beispiel ist der mit der Schnittstellenstrebe 18 verbundene,
bewegliche Finger 26 über
dem mit der Basisstrebe 16 verbundenen, ortsfesten Finger 24 angebracht.
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Am
Ende eines der Finger, ist im vorliegenden Fall des mit der Schnittstellenstrebe 18 verbundenen
Fingers 26 eine mit einem Gewinde versehene Spindel angebracht,
die sich in vertikaler Richtung erstreckt. Diese mit einem Gewinde
versehene Spindel ist hier in Form einer Schraube 36 realisiert,
die durch das Ende des Fingers 26 geschraubt ist und die
damit relativ zu diesem ortsfest ist. Der Kopf der Schraube 36 liegt
an der Oberseite des beweglichen Fingers 26 an, während sein
mit einem Gewinde versehene Teil unter dem Finger 26 und
durch eine glatte Bohrung 38 erstreckt, die in dem Ende
des ortsfesten Fingers 24 ausgebildet ist. Wenn der Aufnehmer sich
verformt, kann der mit einem Gewinde versehene Teil der Schraube
in der Bohrung 38 frei in einer im Wesentlichen vertikalen
Richtung gleiten, wenn man die durch die Kinematik des Parallelogramms bedingte
horizontale Bewegung vernachlässigt.
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Auf
der Schraube 36 sind zwei Serien 40, 42 von
zwei Muttern montiert, von denen eine 40 sich über dem
ortsfesten Fingers 24 und die andere 42 darunter
befindet. Bei jeder Serie sind die zwei Muttern gegeneinander angezogen,
um eine Mutter/Kontermutter-Einheit
zu bilden, deren Position entlang der Schraube fest ist. Jede der
zwei Serien 40, 42 von Muttern kann an dem ortfesten
Finger 24 beziehungsweise an deren Oberseite 44 und
Unterseite 46 zur Anlage kommen, die somit Anschlagflächen bilden.
Der Durchmesser der Bohrung 38 ist natürlich kleiner als derjenige
der Muttern 40, 42, damit diese als mit dem beweglichen
Finger 26 verbundene Anschlagflächen fungieren können.
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Wie
man in 2 sehen kann,
sind die zwei Serien 40, 42 von Muttern so auf
der Schraube 36 positioniert, dass sie beim Fehlen jeglicher
Last auf dem Aufnehmer in vertikaler Richtung von ihrer zugehörigen Anschlagfläche 44, 46 beabstandet
sind. Der Aufnehmer kann sich daher aus dieser Position heraus unter
der Wirkung einer Last nach unten oder nach oben frei verformen.
Die Abstände
der zwei Serien von Muttern zu ihrer zugehörigen Anschlagfläche können unterschiedlich
sein.
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Wie
man in den 3 und 4 sehen kann, kommt unter
der Wirkung einer übermäßigen Last nach
unten oder nach oben eine der Mutternserien an der zugehörigen Anschlagfläche des
Fingers 24 zur Anlage. Sobald sie anliegt, verhindert der
Finger 26, dass die Schnittstellenstrebe 18 sich
weiter in der Richtung der anliegenden Kraft verschiebt, wodurch die
Deformationsgrenze des Aufnehmers fixiert wird.
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Diese
Grenze ist natürlich
durch eine einfache Modifikation der axialen Position einer der
Mutternserie auf der Schraube 36 einstellbar.
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Das
erfindungsgemäße Schutzsystem
ist besonders einfach und effizient. Der Umstand, angebrachte Anschlagfinger
zu verwenden, gestattet es, eine große Freiheit bei der Gestaltung
der Ausnehmung 14 zu bewahren, die die Deformationseigenschaften
des Aufnehmers bestimmt. Dies gestattet es auch, komplexe Bearbeitungen
des Körpers
des Aufnehmers zu vermeiden, die die Quelle einer hohen Bruchrate
des Aufnehmers im Laufe der Herstellung sein kann.
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Diese
Vorrichtung gestattet es zudem, die Deformation des Aufnehmers in
den zwei Wirkrichtungen der Kraft zu begrenzen.