DE8135182U1

DE8135182U1 - Elektronische waage

Info

Publication number: DE8135182U1
Application number: DE19818135182
Authority: DE
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius AG
Priority date: 1981-12-03
Filing date: 1981-12-03
Publication date: 1982-04-15
Also published as: GB2111228A; JPH0229179B2; JPS58108416A; CH660234A5; FR2517825A1

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Waage mit einer Parallelführung für den Lastaufnehmer, mit einem Ubersetzungshebel und mit einem Koppelelement zwischen Lastaufnehmer und "Übersetzungshebel zur Übertragung senkrechter Kräfte.

Waagen dieser Art sind bekannt und z.B. in der DE-PS 26 21 483 oder in einer anderen Ausführung in dem DE-GM 80 08 791 beschrieben. Als Koppelelement zwischen Lastaufnehraer und Übersetzungshebel werden in diesen Waagen dünne Spannbänder (DE-GM 80 08 791) oder Blechstreifen, die an einer oder mehreren Stellen eine durch Prägen, Stanzen oder Ätzen hergestellte Querschnittsverringerung aufweisen, (DE-PS 26 21 483) eingesetzt. Diese Bauelemente sind jedoch in der Handhabung und bei der Montage sehr kritisch. Bereits geringste Abweichungen von der Ebenheit des Koppelelementes oder der Parallelität der Montageflächen führen dazu, daß das Koppelelement bei der Montage verspannt wird. Dies kann z.B. zu einer Veränderung des wirksamen Kraftangriffspunktes mit der Belastung führen, so daß sich der wirksame Hebelarm des Übersetzungshebels belastungsabhängig ändert. Aber auch bei planem Koppelband und parallelen Montageflächen kann sich das Koppelelement durch das Drehmoment der Befestigungsschrauben beim Montieren verspannen und im Extremfall ein knackfroschartiges Verhalten bekommen.

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Aufgabe der Erfindung ist es daher, die eben geschilderten Nachteile konventioneller Koppelelemente in elektronischen Waagen zu vermelden und insbesondere ein Koppelelement anzugeben, daß sich problemlos montieren läßt und das im montierten Zustand eine gut reproduzierbare Kraftübertragung ergibt.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Koppelelement aus einem Rundstab besteht, der In der Nähe seiner Enden je eine, ebenfalls runde Einschnürung aufweist.

Durch die zwei Einschnürungen entstehen zwei definierte Gelenkstellen, wodurch geringfügige Abweichungen von der Parallelität der Montageflächen ausgeglichen werden können. Durch den durchgehend runden Querschnitt spielt das Problem der Ebenheit des Koppelelementes keine Rolle mehr. Auch die Herstellung des runden Koppelelementes ist einfach, da es sich um ein reines Drehteil handelt.

Zweckmäßigerweise beträgt der Durchmesser des Koppelelementes im Bereich der Einschnürung etwa 1/6 des Durchmessers im übrigen Bereich. Diese Dimensionierung bringt ' eine genügende Steifheit des Koppelelementes zwischen den Dünnstellen ohne die Masse des Koppelelementes zu sehr zu erhöhen. Der Übergang vom vollen Querschnitt des Koppelelementes zum eingeschnürten Querschnitt erfolgt zweckmäßigerweise allmählich, um Kerbwirkungen zu vermeiden.

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Die Einspannung des runden Koppelelementes erfolgt vorteilhafterweise an beiden Enden zwischen einer prismatischen Nut und einer ebenen Platte. Dadurch wird das Koppelelement eindeutig in seiner Lage fixiert und es können keine Verspannungen durch das Drehmoment der Befestigungsschrauben beim. Montieren auf das Koppelelement übertragen werden.

Aus der Kinematik der Waage ergibt sich, daß normalerweise vor allem die Einschnürung des Koppelbandes, die

zum Übersetzungshebel hin liegt, auf Biegung beansprucht wird. Vorteilhafterweise wird daher diese Einschnürung dünner und/oder langer ausgeführt, so daß die Biegesteifigkeit dieser Einschnürung geringer ist als die Biegesteifigkeit der Einschnürung, die zum Lastaufnehmer hin liegt.

Ein besonders guter Schutz für die Einschnürungen des Koppelelementes ergibt sich, wenn das Koppelelement im Bereich der Einschnürung von einem Schutzrohr umgeben ist, das auf der einen Seite im Bereich des vollen Durchmessers des Koppelelementes an diesem befestigt ist und das auf der anderen Seite leicht aufgeweitet ist, so daß es hier das Koppelelement im Bereich des vollen Durchmessers mit geringein Abstand umgibt. Dieses Schutzrohr verhindert damit eine zu starke Biegung der dünnen Einschnürung, sowohl bei der Herstellung der Waage, als auch bei einer evtl. auftretenden Knickbeanspruchung des Koppelelementes in der fertigen Waage«

Das runde Koppelelement weist in allen Richtungen die gleiche Biegesteifigkeit auf. Falls es bei sehr empfindlichen Waagen notwendig sein sollte, die Biegesteifigkeit in der einen, beim Wägen auf Biegung beanspruchten Richtung noch weiter zu verringern, so wird zweckmääigerweise im Bereich der· Einschnürung zusätzlich durch Materialabtrag, z.B. Schleifen, an einander gegenüberliegenden Seiten ein kleiner Bereich geschaffen, der in dieser beim Wägen auf Biegung beanspruchten Richtung.eine ge-

ringere Biegesteifigkeit aufweist.

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

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Pig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine elektronische Waage,

Fig. 2 vergrößert den oberen Teil des Koppelelementes aus Fig. 1 in Seitenansicht,

Fig. 3 einen Teil des Koppelelementes in einer anderen Ausgestaltung im Schnitt,

Fig. 4 einen Teil des Koppelelementes in einer weiteren

Ausgestaltung in Seitenansicht, %

Fig, 5 den Querschnitt des Koppeleieinentes an der j

Stelle V - V in Fig. H und j

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Fig. 6 die Befestigung des Koppelelementes am Übersetzungshebel 7 in Aufsicht.

Die elektronische Waage in Fig. 1 besteht aus einem ge- ] häusefesten Stützteil 1, an dem über zwei Lenker 4 und 5 £ mit den Gelenkstellen 6 ein Lastaufnehmer 2 in senk- | rechter Richtung beweglich befestigt ist. Der Lastauf- ;· nehmer trägt in seinem oberen Teil die Lastschale 3 zur | Aufnahme des Wägegutes und überträgt die der Masse des Wägegutes entsprechende Kraft über ein Koppelelement 9 auf den kürzeren Hebelarm des Übersetzungshebels 7· Der Ubersetzungshebel 7 ist durch ein Kreuzfedergelenk 8 am Stützteil 1 gelagert. Am längeren Hebelarm des Obersetzungshebels 7 greift die Kompensationskraft an, die hier in Form einer Spule 11 und eines Permanentmagnetsystems 10 zur Erzeugung einer elektromagnetischen Kompensationskraft dargestellt ist. Die zugehörige Regelelektronik 1st nicht dargestellt, da sie allgemein bekannt und für die Erfindung nicht wesentlich ist.

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Statt der elektromagnetischen Kompensationskraft kann die Kompensationskraft beispielsweise auch durch ein Federelement erzeugt werden, dessen Auslenkung von Dehnungsmeßstreifen erfaßt und in ein elektrisches Signal umgeformt wird. Auch dieses Verfahren ist allgemein |

bekannt, so daß es nicht im einzelnen erläutert werden muß.

Das Koppelelement 9 besteht aus einem Rundstab, der in der Nähe seines oberen und unteren Endes je eine runde Einschnürung 12 und 13 aufweist. Diese Einschnürungen erzeugen je einen Bereich geringerer Biegesteifigkeit, die die eigentlichen Gelenkstellen des Koppelelementes darstellen. Einzelheiten erkennt man in Fig. 2, in der der obere Teil des Koppelelementes 9 vergrößert in Seitenansicht dargestellt ist. Der Rundstab hat oben einen Bereich mit vollem Durchmesser, der zur Einspannung am Übersetzungshebel 7 vorgesehen ist. Es folgt ein Obergangsbereich 14, innerhalb dessen der Durchmesser allmählich abnimmt. Danach kommt der Bereich der Einschnürung 12, der einen wenigstens näherungsweise konstanten, geringen Durchmesser aufweist. In einem zweiten Ubergangsbereich 15 steigt der Durchmesser wieder allmählich auf den vollen Durchmesser des Rundstabes. Die untere, In Fig. 2 nicht gezeigte Einschnürung 13 ist entsprechend gestaltet. Die Dimensionen des Koppelelementes und der Einschnürungen richten sich nach der Größe, Höchstlast und Auflösung der Waage. Dabei soll das Koppelelement einmal möglichst robust sein, damit es bei der Montage leicht zu handhaben ist, und damit es beispielsweise bei Stoßen auch größere Kräfte ohne Beschädigung übertragen kann. Auf der anderen Seite soll das Koppelelement mög-

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liehst biegeweich sein, damit es bei Verbiegung durch Bauteiltoleranzen oder bei Auslenkung des beweglichen Teils der Waage aus der Soll-Einschwinglage möglichst geringe Reaktionskräfte auf das Wägesystem überträgt. Als Kompromiß dieser entgegengesetzten Anforderungen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Durchmesser des Koppelelementes im Bereich der Einschnürung etwa um den Paktor 6 geringer zu wählen als den Durchmesser des Koppeleleraentes im übrigen Bereich.

Bei einer Waagengeometrie wie in Fig. 1, wo das Koppel= element an einem sehr kurzen Hebelarm des Übersetzungshebels 7 angreift, wird bei Auslenkung des beweglichen Teils der Waage vor allem die obere Einschnürung 12 auf Biegung beansprucht- Es ist daher vorteilhaft, diese obere Einschnürung 12 etwas langer als die untere Einschnürung 13 zu wählen, wie in Pig. I gezeigt. Selbstverständlich kann derselbe Effekt auch durch einen geringeren Durchmesser der oberen Einschnürung gegenüber der unteren Einschnürung 13 erreicht werden.

Die Einspannung des Koppelelementes 9 am übersetzungshebel 7 zeigt Fig. 5· Der Übersetzungshebel 7 weist eine prismatische Nut 17 auf, in die das Koppelelement 9 bei der Montage gelegt wird und dadurch seitlich fixiert wird. Dann wird eine ebene Platte 16 aufgelegt und mit zwei Schrauben 18 seitlich neben dem Koppelelement festgeschraubt. Durch diese Befestigungsart kann bei der Montage kein Drehmoment auf das Koppelelement übertragen werden.

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Eine andere Ausgestaltung des Koppelelementes mit einem zusätzlichen Schutzrohr zeigt Fig. 3- Vergrößert dargestellt ist hier die Umgebung einer Einschnürung im Schnitt. Das Schutzrohr 20 ist an seinem einen Ende 21 beispielsweise durch Kleben oder durch Laserschweißen am Koppelelement befestigt. Von dort ragt es über den Bereich der Einschnürung 12 hinaus bis in den Bereich, wo das Koppelelement wieder seinen vollen Durchmesser aufweist. In diesem Bereicrh 22 ist das Schutzrohr leicht aufgeweitet, so daß hier ein umlaufender dünner Spalt zwischen Koppelelement und Schutzrohr entsteht. Dadurch wird eine zu starke Biegebeanspruchung aes eingeschnürten Bereiches des Koppelelementes verhindert, ohne daß die Bewegungsfreiheit für die geringen, beim normalen Wägebetrieb auftretenden Biegungen behindert wird.

Auch ohne dieses Schutzrohr ist selbstverständlich in der fertigen Waage ein Schutz des Koppelelementes gegen Ausknicken möglich. Dazu kann z.B. der Lastaufnehmer 2 in Pig. I waagerechte Rippen mit einer senkrechten Bohrung aufweisen, durch die das Koppelelement hir.durchgeführt wird.

Eine weitere Ausgestaltung des Koppelelementes 9 zeigen Fig. 4 und 5· Hler ist zusätzlich zur runden Einschnürung 12 durch Abschleifen an einander gegenüberliegenden Stellen ein kleiner Bereich 19 (Fig.3) entstanden, der keinen runden Querschnitt mehr aufweist, wie Fig. zeigt. Dadurch weist diese Einschnürung 12 in der durch die Abflachungen bestimmten Richtung eine besonders geringe Biegesteifigkeit auf. Dies erschwert zwar die Handhabung des Koppelelementes wieder etwas, aber bei besonders hohen Anforderungen an die Blegeweichnelt d^s Koppelelementes kann dies trotzdem der beste Kompromiß zwischen den obenangegebenen entgegengesetzten Anforderungen an das Koppelelement sein.

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Zusammenfassung

Elektronische Waage

Für elektronische Waagen mit einem parallelgeführten Lastaufnehmer, der über ein Koppelelement (9 in Pig.l) mit einem Übersetzungshebel verbunden ist, schlägt die Erfindung vor, dieses Koppelelement aus einem Rundstab herzustellen, der in der Nähe seiner Enden je eine, ebenfalls runde Einschnürung (12,13) aufweist. Durch diese Geometrie ergibt sich ein robustes Koppelelement, das verringerte Anforderungen an die Qualität der Befestlgungsstellen mit guten wägetechnischen Eigenschaften verbindet (Fig. 1).

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Claims

Sartorius GmbK Akte SW 8110 Weender Landstraße 94-108 Kö/kl D-3400 Göttingen Elektronische Waage Ansprüche:

1. Elektronische Waage mit einer Parallelführung für den Lastaufnehmer, mit einem Übersetzungshebel und mit einem Koppelelement zwischen Lastaufnehmer und Ubersetzungshebel zur übertragung senkrechter Kräfte, dadurch gekennzeichnet,

- daß das Koppelelement (9) aus einem Rundstab besteht, der in der Nähe seiner Enden je eine, eben-.falls runde Einschnürung (12,13) aufweist.

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2. Elektronische Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß im Bereich der Einschnürung (12,13) der Durchmesser des Koppelelementes (9) etwa 1/6 des Durchmessers im übrigen Bereich beträgt.

3. Elektronische Waage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

- daß der übergang vom vollen Querschnitt des Koppelelementes (9) auf den eingeschnürten Querschnitt allmählich erfolgt.

4. Elektronische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

- daß das Koppelelement (9) an seinen Enden zwischen einer prismatischen Nut (17) und einer ebenen Platte (16) eingeklemmt ist.

5. Elektronische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

- daß der Durchmesser der Einschnürung (12) des Koppelelementes auf der Seite des Übertragungshebels (7) geringer ist als der Durchmesser der Einschnürung (13) auf der Seite des Lastaufnehmers.

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6. Elektronische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Länge der Einschnürung (12) des Koppelelementes auf der Seite des Übertragungshebels (7) größer ist als die Länge der Einschnürung (13) auf der Seite des Lastaufnehmers.

7· Elektronische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

- daß das Koppelelement im Bereich der Einschnürung von einem Schutzrohr (20) umgeben ist, das auf der einen Seite (21) im Bereich des vollen Durchmessers des Koppelelementes an diesem befestigt ist und das auf der anderen Seite (22) leicht aufgeweitet 1st, so daß es hier das Koppelelement im Bereich des vollen Durchmessers mit geringem Abstand umgibt.

8. Elektronische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

- daß im Bereich der runden Einschnürung (12,13) zusätzlich durch Materialabtrag an einander gegenüberliegenden Seiten ein kleiner Bereich (19) geschaffen ist, der .in der durch die Abflaehungen bestimmten Richtung eine geringere Biegesteifigkeit aufweist.

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