DE7414101U - Neigungsfederwaage - Google Patents

Description

Mettler Instrumente AG, Greifensee/Schweiz

Neigungnfederwaage

Die Erfindung bezieht sich auf eine Neigungsfederwaage mit gegenläufig wirkenden Schraubenfedern, wobei der Kraftangriff zwischen den in Serie angeordneten Federn erfolgt.

Bei den bekannten Waagen diser Art erfolgt der Kraftangriff über ein Koppelglied, das die einander zugekehrten Enden (im folgenden bewegliche Enden genannt) zweier Federn verbindet, und die einander abgekehrten Enden (im folgenden feste Enden genannt) sind fest mit dem Chassis der Waage verbunden. Dabei können aus Raumgründen die beiden Federn bei entsprechender Gestaltung des Koppelgliedes nebeneinander anstatt hintereinander angeordnet sein. Ferner kann ein festes Ende einer der Federn verschieblich befestigt sein,

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um eine Nullpunkteinstellung bzw. eine Tarierung vornehmen zu können (eine Waage mit einer derartigen Anordnung ist beispielsweise im schweizerischen Patent 423 290 näher beschrieben) .

Das bisher angewandte Prinzip, die Federn mit ihren festen Enden am Waagenchassis zu fixieren, hat, insbesondere bei Waagen grösserer Genauigkeit, eine Reihe von Nachteilen. Zum einen können sich unterschiedliche Temperaturen der Einspannstellen der festen Federenden nachteilig auf die Wägegenauigkeit auswirken. Zum anderen erfordert diese Anordnung häufig zeitraubende Justierarbeiten bei der Montage, um die genaue Parallelität bzw. Koaxialität der Federn zu gewährleisten, ohne dass Verspannungen auftreten. Ferner war das Auswechseln der Federn häufig eine mühselige Angelegenheit, insbesondere wegen der damit verbundenen Justierprobleme. Schliesslich wurde es als nachteilig empfunden, dass sich beide Federn auf separaten Teilen des Waagenchassis abstützen mussten.

Erfindungsgemäss wird nun eine Waage der eingangs genannten Art im Hinblick auf die beschriebenen Nachteile dadurch wesentlich verbessert, dass die Federn an ihren einander entgegengesetzten Enden auf einem sie in ihrer Längsachse durchsetzenden Halteelement befestigt sind, welches sich nur an seinem einen Ende am Waagenchassis abstützt.Diese Anordnung eröffnet die Möglichkeit, das Halteelement mit den Federn als Baugruppe auszuführen, die mit verhältnis-

massig wenigen Handgriffen auswechselbar ist. Dabei ist die richtige Zentrierung jeweils durch das Halteelement vorgegeben, es können also keine Ausrichtprobleme voneinander entfernter Konsolteile entstehen. Die ganze Baugruppe stützt sich nur noch an einem - entsprechend stark auszuführenden - Konsolteil ab.

Ist mit grösseren Temperaturschwankungen zu rechnen, so kann man ein Halteelement verwenden, dessen Ausdehnungskoeffizient dem der Federn gleichkommt. Eine vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich weiter, wenn das Halteelement im wesentlichen ein Hohlkörper ist, beispielsweise einen Kreisringquerschnitt aufweist. Durch diese Massnahme lässt sich das dynamische Temperaturverhalten sehr verbessern, da dann der Temperaturgradient ähnlich dem der Feder ist (kleinere Wärmekapazität des Halteelementes als bei Verwendung eines Vollqurschnittes).

Die Anordnung der Federn auf einem sie durchsetzenden Halteelement bringt noch einen weiteren Vorteil mit sich. Bisher wurde im Normalfall der Federdraht an der Peripherie unter 90° nach innen abgebogen (1. Abbug) nd im Zentrum (Federachse) um wiederum 90° nach oben (2. Abbug). Es hat sich jedoch gezeigt, dass der 1. Abbug der kritischste ist: Federbrüche treten in der Regel bevorzugt an dieser Stelle auf. Durch die erfindungsgemässe Anordnung wird auch diese Störungsquelle vermieden, es genügt jetzt ein einziger - weniger kritischer - Abbug des Federdrahtes an der Peripherie (nach oben bzw. unten).

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Bei direkt hintereinander angeordneten Federn kann die Anordnung dadurch vereinfacht werden, dass die einander zugekehrten Federenden unlösbar miteinander verbunden sind, beispielsweise durch Verschweissen. Damit wird das Anbringen eines Koppelgliedes am Kraftangriffspunkt'merklich einfacher.

Um eine verspannungsfreie Ausrichtung des Halteelementes mit den Federn zum Koppelglied am Kraftangriffspunkt zu erreichen, kann das Halteelement am Ende der Abstützung am Waagenchassis ein Drehgelenk umfassen.

Vorzugsweise sind drehbar auf dem Halteelement angeordnete Verstellmittel vorgesehen, um den Endpunkt wenigstens einer der Federn zu Tarierzwecken zu verstellen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist dabei die Anordnung so getroffen, dass das Halteelement in einer Schraube mündet, welche für einen durch einen radialen Anschlag begrenzten Drehbereich eine Höhenverstellung des Halteelementes ermöglicht und eine andere Gewindesteigung als die Verstellmittel aufweist, so dass die Betätigung der Verstellmittel durch kraftschlüssiges Mitnehmen des Halteelementes über einen Stellring in dem erwähnten begrenzten Drehbereich eine Feintarierung bewirkt.

Insbesondere bei Waagen höherer Tragkraft mit Tariereinrichtung ist es von Vorteil, die Federn aufzuteilen, um eine symmetrische Anordnung gedrängter Bauweise zu erreichen. Dementsprechend ist eine vorteilhafte Ausführungsform der Waage dadurch gekennzeichnet, dass die Federn paarweise an

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wenigstens zwei Halteelementen angeordnet sind, wobei zur Erhaltung der gegenseitigen Ausrichtung der verstellbaren Federenden die Verstellmittel durch ein fixierendes Distanzstück miteinander verbunden sind.

Anhand der Zeichnung wird nachstehend ein'Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Für das Beispiel wurde eine Brückenwaage mit 20 kg Tragkraft, mit Tariereinrichtung und optischer Ablesung des Bälkenausschlages gewählt.

In der Zeichnung stellen dar

Figur 1 einen Längsschnitt, in schematischer Form die wesentlichen Elemente der Waage darstellend, Figur 2 einen nicht massstäblichen Querschnitt durch die

Waage in räumlicher Darstellung, und Figur 3 in vergrösserter Darstellung ein Detail aus Figur 2.

Ein Gehäuse 5 bildet den Boden und die Seitenwände. Den oberen Abschluss bildet eine Brücke (Waagschale) 6. Sie ruht über Stützen 7, 7¹, 7¹¹ auf den Lasthebeln 8_e 8¹, die einerseits am Gehäuse gelagert sind (9, 9¹) und andererseits an einem Koppelglied 10 angreifen. Dieses überträgt die Bewegung der Brücke 6 einerseits auf den Waagbalken 11, andererseits auf zwei Federanordnungen 12, 12'. Der Waagbalken 11 ist über ein Schneidenlager 13 im Waagenchassis abgestützt. Ein zweites Schneidenlager 14 bildet über einen Zwischenkoppel 14a die Verbindung zum Koppelglied 10. Am entgegengesetzten Ende des Waagbalkens 11 ist eine

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Glasskale 15 befestigt, die Zahlen und Strichmarken aufweist. Sie wird ausschnittweise in klassischer Art mittels konventioneller, hier nicht gezeigter Projektionsmittel im Ablesefenster einer Mattscheibe 16 abgebildet. Die mit X dargestellten Verbindungsstellen der Hebel 8, 8'

mit dem Gehäuse (9, 9'), den Stützen 7, 7¹, 7" und dem Koppelglied 10 umfassen konventionelle Biegelager. In Figur 2 ist das Koppelglied 10 mit den beiden Federanordnungen 12 und 12' näher gezeigt. Letztere sind gleich aufgebaut, es genügt daher die Beschreibung nur einer der beiden.

Ein im wesentlichen als Rohr ausgebildetes Halteelement 20 weist an seinem oberen Ende einen Aussensechskant 40 auf, dessen Abschlussfläche 42 ballig gedreht ist (Fig. 3). Der Sechskant 40 greift mit etwas seitlichem Spiel in den Innensechskant einer Schraube 44 ein. Diese ist eingeschraubt in einen Schraubkopf 21, der über ein nach oben sich erstreckendes Anssengewinde verfügt. Letzteres dient zum Befestigen der Federanordnung 12 in einer Bohrung eines Konsolteils 22 des Waagenchassis mittels einer Mutter 23. Durch Festhalten des Schraubkopfes 21 (Schlitz 46) und Drehen der Feder 24 kann deren Federkonstante verändert werden (Auf- oder Abschrauben der Feder).

Jede Federanordnung (12, 12') umfasst zwei Federn, eine obere Feder 24 und eine untere Feder 25. An deren einander zugekehrten Seiten ist der Federdraht an der Peripherie aufgebogen,

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und die beiden Enden sind miteinander verschweisst. Die so entstandene Verbindungsstelle ist mittels einer Klemmeinrichtung 26 an einem Auge 27 des Koppelgliedes 10 lösbar befestigt.

Das durch das Zusammenwirken zwischen dem Boden des Innensechskantes der Schraube 44 und der balligen Abschlussfläche 42 gebildete Drehgelenk, axial gehalten durch die Kraft der Zugfedern, erlaubt eine selbsttätig Korrektur der Ausrichtung der Federanordnung 12 relativ zum Koppelglied 10 und zum Fusspunkt des Halteelementes (s. unten).

Die untere Feder 25 ist an einer Wandermutter 28 befestigt, wobei wiederum das aufgebogene Federende vertikal an der Mutter 28 angeklemmt ist. Die Wandermutter 28 wird von einem hohlen Gewindebolzen 29 durchsetzt, welcher drehbar auf dem Rohr 20 angeordnet und dessen axiale Beweglichkeit durch einen Stellring 31 und die Kraft der Zugfedern 24, 25 begrenzt ist. Drehfest mit dem Gewindebolzen 29 verbunden ist ein Kugelkettenrad 30.

Das untere Ende des Rohres 20 ist in einer Bohrung 36 eines auf das Waagenchassis geschraubten, einstellbaren Bleches mit Spiel radial geführt.

Zur Sicherung der beiden Wandermuttern 28, 28* gegen Verdrehung dient ein Blechstreifen 33, der in horizontale Schlitze der beiden Muttern eingreift und durch Schraubenfedern 34 lösbar in seiner Lage gehalten wird. Durch diese Massnahme ist eine synchrone Veränderung · des Aus-

zuges beider Federanordnungen 12, 12' beim Tariervorgang gewährleistet, ein Verdrehen der Wandermuttern 28, 28' (und damit der Federn 25, 25V) gegeneinander wird verhindert.

Das Tarieren geschieht wie üblich durch Drehen eines - nicht dargestellten - Drehknopfes, wobei diese Drehung über eine Kugelkette 35 übertragen wird. Beim Beginn des Tarierens wird zunächst durch den Reibungsschluss zwischen Gewindebolzen 29 und Stellring 31 das Halteelement 20 ebenfalls verdreht (und damit, durch die Sechskantverbindung zur

I,] Schraube 44, höhenverstellt), bis ein Anschlag 32/38 das

ψ Rohr 20 anhält. In diser ersten Phase ergibt sich, da die

Schraube 44 eine kleinere Gewindesteigung als die Wander-· mutter 28 aufweist, eine Differenzverstellung, d.h. sine kleinere Verstellung des Federendes (Feintarierung). In der

j zweiten Phase, d.h. bei festgehaltenem Rohr 20, dreht sich

nur noch der Gewindebolzen 29 (gegen die Reibung zum Stellring 31), und das Federende wird viel rascher verstallt (Grobtarierung). Zum genauen Austarieren kann an eine leicht übertriebene Grobtarierung durch Zurückdrehen der Kugelkette 35 eine Feintarierung gemäss der ersten Phase, nur diesmal in Richtung einer zunehmenden Federspahnung, angeschlossen werden.

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Claims (7)

t · lit· It · Schutzansprüche

1. Neigungsfederwaage mit gegenläufig wirkenden Schraubenfedern, wobei der Kraftangriff zwischen den in Serie angeordneten Federn erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn (24, 25) an ihren einander entgegengesetzten Enden auf einem sie in ihrer Längsachse durchsetzenden Halteelement (20) befestigt sind, welches sich nur an seinem einen Ende am Waagenchassi.^ abstützt.

2. Neigungsfederwaage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement im wesentlichen ein Hohlkörper ist.

3ο Neigungsfederwaage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugekehrten Federenden unlösbar miteinander verbunden sind.

4. Neigungsfederwaage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass drehbar auf dem Halteelement (20) angeordnete Verstellmittel (28, 29, 30) vorgesehen sind, um den Endpunkt wenigstens einer der Federn zu Tarierzwecken zu verstellen.

5. Neigungsfederwaage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn paarweise an wenigstens zwei Halteelementen (20, 20') angeordnet sind, wobei zur Erhaltung der gegenseitigen Ausrichtung der verstellbaren Federenden die Verstellmittel (28, 28') durch ein fixierendes Distanzstück (33) miteinander verbunden sind.

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6. Neigungsfederwaage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (20) in einer Gehraube ·£3* mündet, welche für einen durch einen radialen Anschlag (32, 38) begrenzten Drehbereich eine Höhenverstellung deo Halteelementes ermöglicht und eine andere Gewindesteigung als die Verstellmittel (28, 29) aufweist, so dass die Betätigung der Verstellmittel (28, 29, 30) durch kraftschlüssiges Mitnehmen des Halteelementes über einen Stellring (31) in dem erwähnten begrenzten Drehbereich eine Feintarierung bewirkt.

7. Neigungsfederwaage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

ψ dass- das Halteelement (20) am Ende der Abstützung am

Waagenchassis ein Drehgelenk (42, 44) umfasst.