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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Einbauten zum Wiegen von Lasten.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, umfassend
eine Trägerstruktur
oder Grundrahmen und eine Wägestruktur, welche
mit dem Rahmen durch eine Anzahl von Wägezellen verbunden ist. Eine
hauptsächliche
Anwendung dieser Art Strukturen stellt ihr Einsatz in mobilen Wägesystemen
dar.
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Stand der
Technik
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Es
gibt Wägesysteme,
wobei eine Trägerstruktur,
die wir auch einen 'Rahmen' oder 'Grundrahmen' in diesem Text nennen
werden, vorhanden ist, welche auf dem Boden oder auf einem Lastkraftwagen
befestigt ist. Eine Wägestruktur,
zum Beispiel eine rechteckige Plattform, ist an diesem Rahmen aufgehängt oder
ruht auf dem Rahmen, wobei die Last, welche durch die Wägestruktur
(und das Gewicht, welches darauf angeordnet ist) auf den Rahmen
ausgeübt
wird, durch Wägezellen
gemessen wird, die den Kräften,
die durch das Gewicht angelegt werden, unterworfen sind. Die vorliegende
Erfindung betrifft insbesondere Wägezellen, welche dem Typ 'Biegestab' zuzuordnen sind.
Diese weisen eine längliche
Gestalt auf, wobei ein Teil mit dem Rahmen verbunden ist und der
andere mit der Wägestruktur,
so dass die Last eine Biege- oder Scherkraft auf die Zelle ausübt, wobei
Letztere mit den geeigneten Mitteln wie Dehnmessstreifen und Ähnlichem
ausgestattet ist, um ein Signal zu erzeugen, welches der Lastkraft gleichwertig
ist.
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Es
ist bekannt, Kreuzgelenke, z.B. Kugelgelenke, in den Verbindungspunkten
zwischen dem Grundrahmen und der Wägezelle einerseits und der Wägezelle
und der Wägestruktur
andererseits zu verwenden. Diese Gelenke erlauben, dass eine Messung
ausgeführt
wird, auch wenn die Last sich in einer etwas geneigten Position
befindet. Dies ist zum Beispiel in den Dokumenten EP-A-476778 und EP-A-603950
beschrieben. Aus einsichtigen Gründen
ist der Einsatz von Kreuzgelenken besonders nützlich bei mobilen Wägesystemen.
Jedoch zeigen die bestehenden Konstruktionen Mängel, welche genauer im folgenden
Absatz mit Bezugnahme auf eine Anzahl von Zeichnungen beschrieben
werden. Allgemein kann gesagt werden, dass die Verformung der Wägezelle
in unerwünschter
Weise stattfindet, was zu Ungenauigkeitsproblemen der Messung führt. Dasselbe
Problem ist beispielhaft in der Vorrichtung gegeben, welche im Dokument
US-A-5773768 offenbart ist. Der Wägezellenzusammenbau, welcher
im Dokument EP-A-952436 offenbart ist, ist für den Einsatz mit einer feststehenden
Struktur ausgelegt und kann nicht einfach in einem mobilen Wägesystem eingesetzt
werden.
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Ziele der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine Wägevorrichtung bereitzustellen,
welche mit Wägezellen
ausgerüstet
ist, die vorzugsweise mit Kreuzgelenken mit einer Trägerstruktur
und mit einer Wägestruktur
verbunden sind, und welche eine verbesserte Genauigkeit der Messung
erlaubt.
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Kurzdarstellung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wiegen einer
Last, umfassend eine Trägerstruktur,
eine Wägestruktur
sowie eine oder mehrere Biegestabwägezellen, wobei jede Wägezelle
aus einem ersten Teil und einem zweiten Teil besteht, mit einer
Trennstrecke zwischen den beiden Teilen, von denen ein Teil mit
der Trägerstruktur
verbunden ist, während
der andere dieser Teile mit der Wägestruktur verbunden ist,
wobei
mindestens eine der Wägezellen
an einem Hilfselement befestigt ist, wobei das Element umfasst:
- – eine
Grundplatte, an die der erste Teil der Wägezelle starr angeschlossen
ist;
- – zwei
Seitenwände,
die mit der Grundplatte starr verbunden sind und sich jeweils an
einer Seite der Wägezelle
befinden, wenn die Wägezelle
am genannten Element befestigt ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Hilfselement zusätzlich
ein Mittel zum Verbinden des Elements mit der Trägerstruktur oder mit der Wägestruktur
an einem Punkt aufweist, welcher auf derjenigen Seite der Trennstrecke
angeordnet ist, die dem ersten Teil gegenüber liegt.
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Das
Mittel zur Verbindung des Elements weist ein Paar Löcher in
den Seitewänden
auf, wobei die Verbindungslinie zwischen den Mittelpunkten der Löcher auf
der Seite der Trennstrecke lokalisiert ist, die dem ersten Teil
gegenüber
liegt.
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Alternativ
kann das Mittel zur Verbindung des genannten Elements aus einem
festen Block bestehen, welcher die Seitenwände verbindet, wobei der Block
ein zylindrisches Loch enthält,
dessen Mittellinie auf der Seite der Trennstrecke lokalisiert ist,
die dem ersten Teil gegenüber
liegt.
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Ein
zweites Hilfselement kann starr mit dem zweiten Teil der Wägezelle
verbunden sein.
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Das
erste Hilfselement kann mit der Trägerstruktur oder mit der Wägestruktur
durch ein Universalgelenk verbunden sein. Das zweite Hilfselement kann
auch mit der Trägerstruktur
oder mit der Wägestruktur
durch ein Universalgelenk verbunden sein.
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Gemäß einer
Ausführungsform
umfasst die Wägezelle
einen zylindrischen Hohlraum im zweiten Teil, wobei die Mittellinie
des zylindrischen Hohlraums im Wesentlichen horizontal verläuft, wenn
die Wägezelle
in einer wesentlich horizontalen Position auf der Grundplatte liegt.
Diese Wägezelle
kann mit der Trägerstruktur
oder mit der Wägestruktur
durch ein Universalgelenk verbunden sein.
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Die
Wägezelle
ist vorzugsweise an der Grundplatte durch zwei oder mehrere Schrauben festgeschraubt.
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Das
erste Hilfselement und die Wägezelle können einen
homogenen Block ausbilden.
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Die
Erfindung betrifft gleichermaßen
ein Hilfselement zur Verwendung als ein Trägerelement für eine Biegestabwägezelle,
wobei die Wägezelle aus
einem ersten Teil und einem zweiten Teil, mit einer Trennstrecke
dazwischen, besteht, wobei das Element das Folgende umfasst:
- – eine
Grundplatte, an die der erste Teil der Wägezelle starr angeschlossen
ist;
- – zwei
Seitenwände,
die mit der Grundplatte starr verbunden sind und sich jeweils an
einer Seite der Wägezelle
befinden, wenn die Wägezelle
am Element befestigt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Hilfselement zusätzlich
ein Mittel zur Verbindung des Elements mit einer Trägerstruktur
oder mit einer Wägestruktur
an einem Punkt aufweist, welcher auf derjenigen Seite der Trennstrecke
lokalisiert ist, die dem ersten Teil gegenüber liegt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 stellt
den Typ Wägezelle
dar, welchen die vorliegende Erfindung betrifft.
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2 und 3 stellen
Konstruktionen der Wägezellenbefestigungen
gemäß dem Stand
der Technik dar.
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4 stellt
eine erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar.
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5 stellt
eine Ansicht eines ersten Hilfselements dar, welches kennzeichnend
für die
Erfindung ist.
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6 stellt
eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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1 stellt
den Typ Wägezelle 1 dar,
welchen die vorliegende Erfindung betrifft. Es ist eine Wägezelle
vom Typ Biegestab. Dieser Typ Wägezelle
weist die Gestalt eines länglichen
Stabs auf, welcher der zu messenden Last ausgesetzt wird, wobei die
Last verursacht, dass auf die Wägezelle
eine Biege- oder Scherkraft ausgeübt wird. Die meisten Wägezellen
dieses Typs umfassen einen Hohlraum 11, wodurch ein geschwächter Abschnitt 12 entsteht.
Es kann festgestellt werden, dass die Wägezelle 1 einen ersten
Teil 13 rechts vom Abschnitt 12 und einen zweiten
Teil 14 links vom Abschnitt 12 umfasst. Auch wenn
kein geschwächter
Abschnitt vorhanden ist, kann eine Wägezelle allgemein in zwei Teile
aufgeteilt werden, welche getrennt durch einen Abschnitt sind, wobei
ein Teil mit der Trägerstruktur 2 verbunden
ist, während
der andere Teil mit der Wägestruktur 18 verbunden
ist. Auf diesem Weg wird die Wägezelle
während
des Wiegens einer Biege- oder Scherkraft unterworfen. In 1 ist
die Wägezelle
am ersten Teil 13 mit der Trägerstruktur 2 durch
zwei Schrauben 3 festgeschraubt. Der zweite Teil 14 trägt die Wägestruktur 18,
welche eine nach unten gerichtete Kraft 4 auf die Wägezelle 1 ausübt.
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Eine
Wägevorrichtung
umfasst üblicherweise
mehrere solche Wägezellen,
welche eine Wägestruktur
in einer Anzahl von Krafteinleitungspunkten, zum Beispiel in den
vier Ecken einer rechteckigen Wägeplattform,
tragen.
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Ein
Loch 5 kann vorhanden sein, um die Wägestruktur 18 an der
Zelle zu befestigen. Dehnmessstreifen sind vorhanden, vorzugsweise
im Hohlraum 11, um ein Signal zu erzeugen, welches mit
der Biegekraft in Beziehung steht. Durch die Verbindung 6 wird
das Signal auf die Messausrüstung
(nicht gezeigt) übertragen.
Die meisten Wägezellen
dieses Typs haben einen Absatz 19 in der Dicke der Zelle, welcher
eine Verformung des Teils, der links von diesem Absatz liegt, zulässt, auch
wenn die Trägerstruktur 2 sich
unterhalb der gesamten Wägezelle 1 erstreckt.
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Die 2 und 3 zeigen
Beispiele des Stands der Technik, wie so eine Wägezelle eingebaut werden kann,
insbesondere in dem Fall, wo eine geneigte Position der Trägerstruktur 2 zugelassen
werden muss. In 2 ist die Zelle an einem ersten Hilfselement 7 durch
die zwei Schrauben 3 festgeklemmt. Das erste Element 7 ist
mit der Trägerstruktur
am Punkt 8 durch ein Kreuzgelenk (nicht gezeigt) verbunden.
Ein zweites Hilfselement 9 ist an der Wägezelle an deren anderen äußersten
Ende angeschraubt und die Wägestruktur
ist mit dem Element 9 am Punkt 10 durch ein anderes
Kreuzgelenk verbunden. Die Wägestruktur
ist folglich vom Grundrahmen abgehängt und die Lastkraft 4 des
Gewichts biegt die Wägezelle
nach unten.
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3 zeigt
eine Alternative, wobei die Hilfselemente 15 und 16 eingesetzt
werden, welche gestatten, dass die Verbindungspunkte 17 näher aneinander
angeordnet werden, was zu Vorteilen beim Einsatz als ein mobiles
Wägesystem
führt.
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Beide
Konstruktionen aus 2 und 3 leiden
jedoch unter einem wichtigen Mangel. Die Wägezelle 1 wird auf solch
eine Weise verformt, dass die Schraube 20, welche am nächsten zum
Mittelpunkt der Wägezelle
liegt, einer Zugbelastung ausgesetzt ist, welche sehr stark von
der aufgebrachten Last abhängt.
Es hat sich gezeigt, dass dies zu Ungenauigkeitsproblemen auf Grund
von Hysteresephänomenen
führt.
Dieser Typ Wägezelle
sollte auf einer ebenen Oberfläche
wie jene, die in 1 gezeigt ist, eingebaut werden
und die Biegekraft sollte senkrecht zu dieser Oberfläche gerichtet
sein und in Richtung der Oberfläche
verlaufen, wie dies in 1 der Fall ist. Dieser Aufbau
würde minimale
Belastungsveränderungen
in der Schraube 20 sicherstellen.
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In
der Konstruktion der Erfindung, gezeigt in 4, wird
ein besonderer Typ von Hilfselement 21 zum Verbinden der
Wägezelle
mit der Trägerstruktur 2 (nicht
gezeigt) eingesetzt. Das Element 21 ist detaillierter in 5 dargestellt.
Es umfasst eine Grundplatte 22, an welcher die Wägezelle,
vorzugsweise festgeschraubt, befestigt werden kann, und zwei Seitenwände 23,
welche sich jeweils an einer Seite der Wägezelle 1 erstrecken.
Der Teil 13 der Wägezelle, welcher
sich rechts des geschwächten
Abschnitts 12 befindet, ist an der Grundplatte festgeschraubt. Über der
anderen Seite 14 der Wägezelle
sind die Wände 23 durch
einen massiven Teil 100 verbunden, welcher ein Loch 24 umfasst,
dessen Mittellinie senkrecht zu den vertikalen Wänden 23 steht. In
der Ausführungsform
aus 4 ist das Element 21 mit der Trägerstruktur
durch ein Kreuzgelenk 29 verbunden, welches im Loch 24 angeordnet
ist. Das Vorhandensein des massiven Blocks 100 erzeugt
eine rechteckige Öffnung 101,
in welche die Wägezelle 1 passt. Die
Wägezelle 1 kann
in diese Öffnung
eingeschoben werden, bis sie mit der Grundplatte 22 verschraubt
werden kann. Für
diesen Zweck sind die Löcher 25 in
der Grundplatte 22 vorgesehen. An Stelle einer Verbindung
mit Schrauben 3 kann die Wägezelle mit der Grundplatte 22 auf
andere Weise, wie in Technik bekannt, verbunden werden. Gemäß einer besonderen Ausführungsform
bilden die Wägezelle und
das Element 21 einen homogenen Block aus.
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Die
Seitenwände 23 weisen
vorzugsweise einen schrägen
Abschnitt (siehe Winkel α)
in Bezug auf die Grundplatte 22 auf.
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Ein
zweites Hilfselement 26 kann an der Wägezelle durch die Schrauben 27 befestigt
sein und ist mit der Wägestruktur
im Punkt 28 durch ein Kreuzgelenk 32 verbunden.
In der bevorzugten Ausführungsform
sind die Punkte 30 und 28 auf der gleichen vertikalen
Linie angeordnet. Jedoch sind kleine Abweichungen von dieser Situation
möglich,
ohne dass dadurch der Umfang der Erfindung verlassen wird. Der Punkt 30 sollte
in jedem Fall auf der Seite des Abschnitts 12 positioniert
sein, welche dem Teil 13 gegenüber liegt.
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Das
gleiche Element 21 kann in einer Konstruktion eingesetzt
werden, welche um 180° in
Bezug auf diejenige, die in 4 gezeigt
ist, gedreht ist. In diesem Fall ist die Trägerstruktur am Punkt 28 mit dem
Hilfselement 26 verbunden, während die Wägestruktur mit dem Element 21 am
Punkt 30 verbunden ist.
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Das
Element 21 kann in einer Form hergestellt sein, welche
von derjenigen, gezeigt in 4 und 5,
abweicht. Die grundsätzlichen
Merkmale sind die Grundplatte 22 und die Seitenwände 23.
Die Wände
müssen
nicht oben durch einen massiven Block 100 verbunden sein.
Sie können
ganz einfach Löcher
oder andere Mittel umfassen, welche sicherstellen, dass das Element
geeignet mit entweder dem Trägerrahmen
oder dem Wägerahmen
in einem Punkt gegenüber
dem Teil 13 verbunden werden kann. Die Wände 23 können einen
Querschnitt aufweisen, welcher unterschiedlich zu jenem einer geraden
vertikalen Wand ist. Sie können
einer besonderen Gestalt der angewendeten Wägezelle angepasst sein.
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Die
Konstruktion aus 4 erlaubt es, eine Last in einer
geneigten Position auf Grund des Vorhandenseins der Kreuzgelenke
zu wiegen. Des Weiteren ist die Verformung der Wägezelle 1 während des
Wiegens so, dass der Teil 14 der Wägezelle nach unten in Bezug
auf die Grundplatte 22 gebogen wird (oder die Grundplatte 22 und
der Teil 13 werden nach unten in Bezug auf den Teil 14 im
Falle der um 180° gedrehten
Position gedreht). Diese Art des Verbiegens stellt sicher, dass
die Belastung der Schrauben 20 während der Verformung praktisch
unverändert bleibt.
Dies ist der ideale Weg zur Verformung der Zelle, welcher die Genauigkeit
der Messung verbessert.
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6 zeigt
eine alternative Ausführungsform,
welche jedoch gleichwertig zu derjenigen, gezeigt in 4,
ist. Die Wägezelle 40 weist
nun eine horizontale Bohrung 31 auf, an welcher die Wägestruktur
aufgehängt
werden kann, vorzugsweise durch ein Kreuzgelenk. Dies macht den
Einsatz eines zweiten Hilfselements 26 überflüssig. Die Seitenwände des
Elements 21 weisen eine etwas unterschiedliche Gestalt
auf, welche natürlich
völlig
gleichwertig zu derjenigen ist, die in 4 gezeigt
ist.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Wägevorrichtung, welche mit wenigstens
einer Wägezelle 1 des
Biegestabtyps ausgestattet ist, die mittels eines Hilfselements,
welches die Form des Elements 21 aufweist, eingebaut ist.
Die Erfindung betrifft gleichermaßen das Element 21 selbst,
das in Kombination mit einer Wägezelle
des Biegestabtyps verwendet werden soll.