DE8230865U1

DE8230865U1 - Elektrische waage

Info

Publication number: DE8230865U1
Application number: DE19828230865
Authority: DE
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius AG
Priority date: 1982-11-04
Filing date: 1982-11-04
Publication date: 1983-04-14
Also published as: JPS59104517A; CH662883A5

Description

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Waage nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation mit einer Waagschale, einem Obersetzungshebel und einer am Übersetzungshebel angebrachten Flachspule, die sich im Feld eines ortsfesten Permanentmagnetsystems befindet, dessen Weicheisenrückschluß einen teilweise geschlossenen Kasten bildet.

Waagen dieser Art sind z.B. aus der DE-OS 31 27 939 bekannt. In der dort gezeigten Ausführungsform liegen Permanentmagnet und Flachspule waagerecht, was eine sehr geringe Bauhöhe erlaubt, jedoch eine Kraftumlenkung durch einen Winkelhebel erforderlich macht. Außerdem erstreckt sich der längere Hebelarm des Winkelhebels in senkrechter Richtung, so daß seine Hebellänge '>nd damit das erreichbare Übersetzungsverhältnis sehr begrenzt ist.

Weiter ist es aus dem DE-GM 80 07 390 bekannt, einen kastenförmigen Magneten mit zwei seitlichen öffnungen (senkrecht zur Hebellängsachse) zu benutzen, in dem sich eine Spule befindet, deren Achse in Richtung der Hebellängsachse verläuft. Diese Bauart bedingt eine zusätzliche dritte öffnung im Weicheisenrückschluß, um die Spule mit dem Übersetzungshebel zu verbinden. Diese Verbindung kann erst nach Montage des Magneten und des Übersetzungshebels in der Waage erfolgen; dabei besteht die Gefahr, daß die empfindlichen Lager des Übersetzungshebels beschädigt werden.

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Aufgabe der Erfindung ist es daher* eine Waage der eingangs genannten Art so auszubilden, daß einfache Bauteile benutzt Werden können, daß eine problemlose Montage möglich ist Und daß die Länge des 0bersetzungshebel3 nicht 5· eingeschränkt ist.

Dies wird erfindungsgeraäß dadurch gelöst, daß die Ebene der Flachspule senkrecht zur (waagerechten) Drehachse des Obersetzungshebels steht und daß der kastenförmige Welchelsenrückschluß mindestens eine, zumindest teilweise offene Seite In der Längsrichtung des Obersetzungshebels zu dessen Drehachse hin aufweist.

Durch die senkrecht stehende Flachspule ergibt sich direkt eine senkrechte Kompensationskraft, so daß auf eine Kraftumlenkung durch einen Winkelhebel verzichtet werden kann. Damit ist auch die Länge des übersetzüngshebels frei wählbar. Durch die Anordnung der Flächspule senkrecht zur Drehachse des Obersetzungshebels - Flachspule und übersetzungshebel also in einer Ebene - kann die offene Seite des kastenförmigen Weicheisenrückschlusses In der Längsrichtung des Obersetzungshebels zu dessen Drehachse hin liegen. Bei der Montage läßt sich dadurch die bereits mit dem Obersetzungshebel verbundene Flachspule leicht in das ebenfalls bereits fertig zusammengesetzte Permanentmagnetsystem hineinschieben.

Die Flachspule weist vorteilhafterweise einen rechteckigen Querschnitt auf, da in diesem Fall keine seitlichen Kraftkomponenten entstehen, die nicht zur resultierenden Kompensationskraft beitragen. Zweckmäßigerweise ist dabei die Flachspule mit ihrer kürzeren Seite so mit dem Obersetzungshebel verbunden, daß sie dessen Verlängerung bildet. In diesem Fall erzeugt die längere Spulenseite die Kompensations-

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kraftj so daß sich eine optimale Ausnutzung des Kompensätionsstromes ergibt. Dadurch, daß die Flachspule in de!? Verlängerung des ObersetzUngshebels angeordnet ist, ragt der Übersetzungshebel nicht in den kastenförmigen Weicheisenrückschluß hineinj die Qröße des kastenförmigen Weichöisenrückschlusses braucht also nur für die Größe der Flachspule und die Große der Permanentmagnete dimensioniert zu sein.

Die Herstellung des kastenförmigen Weicheisenrückschlusses und seine Montage am Wägesystem ist besonders einfach, wenn er aus einem U-förmig gebogenen Stanz-Biege-Teil und einer ebenen Platte zusammengesetzt ist. Die Verbindung dieser beiden Teile erfolgt vorteilhafterweise so, daß die ebene Platte rechteckige Ausnehmungen aufweist, in die entsprechende Nasen des U-förmig gebogenen Stanz-Biege-Teils hineinragen. Durch ein Anstauchen dieser Nasen ergibt sich eine einfache und dauerhafte Verbindung der beiden Teile.

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung besteht der kastenförmige Weicheisenrückschluß aus einer ebenen Platte und aus einem Stanz-Biege-Teil, das nicht nur an zwei Seiten - wie in der ersten Ausgestaltung - sondern an drei Seiten abgewinkelt ist. Die verbleibende offene Seite des kastenförmigen Weicheisenrückschlusses ist dabei in Längsrichtung des Ubersetzungshebels zu dessen Drehachse hin angeordnet. Die zusätzlich geschlossene hintere Seite des Weicheisenrückschlusses ergibt eine verbesserte magnetische Abschirmwirkung, besonders nach hinten. Auch wenn sich in der hinteren Seite evtl. notwendige, kleinere Löcher oder Ausnehmungen befinden, bleibt doch eine Verbesserung der Abschirmwirkung bestehen.

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In einer dritten vorteilhaften Ausgestaltung besteht der kastenförmige Weicheisenrückschluß aus einer· ebenen Flatte und aus einem Stanz-Biege-Teil, das an vier Seiten abgewinkelt ist. Dadurch würde eigentlich ein allseitig gesehlossener Kasten entstehen. Da jedoch in der vierten abgewinkelten Seite - diejenige in Längsrichtung des Obersetzungshebels zu dessen Drehachse hin - eine Ausnehmung ausgestanzt ist, verbleibt eine öffnung, durch die die Flachspule eingeschoben werden kann. Diese Ausgestaltung verbessert die magnetische AbSchirmwirkung nochmals, besonders nach vorn zum Obersetzungshebel hin. Die Verbindung zwischen Platte und Stanz-Biege-Teil erfolgt in allen Ausgestaltungen vorteilhafterweise über rechteckige Ausnehmungen und entsprechende Nasen, wie bereits bei der ersten Ausgestaltung beschrieben.

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

Fig. 1 die elektrische Waage in einem Längsschnitt, wobei auch die wesentlichen elektrischen Baugruppe als Blockschaltbild eingezeichnet sind,

Fig. 2 einen Schnitt durch das Permanentmagnetsystem und die Flachspule längs der Linie A-A in Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der beiden Teile des kastenförmigen Weicheisenrückschlusses aus Flg. vor der Montage und
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Fig. H eine perspektivische Ansicht der beiden Teile des kastenförmigen Weicheisenrückschlusses in einer anderen Ausgestaltung vor der Montage*

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Die elektronische Waage in Fig. 1 besteht aus einem gehäusefesten Stützteil 1, an dem über zwei Lenker 4 und 5 mit den Gelenkstellen 6 ein Lastaufnehmer 2 in senkrechter Richtung beweglich befestigt ist. Der Lastaufnehmer 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 Obersetzungshebels 7. Der Übersetzungshebel 7 §

ist durch ein Kreuzfedergelenk 8 am Stützteil 1 gelagert. | Am längeren Hebelarm des Obersetzungshebels 7 ist die Flachspule 10 befestigt. Das Permanentmagnetsystem, in dessen magnetischen Feld sich die Flachspule befindet, besteht aus mindestens zwei quaderförmigen Permanentmagneten 11 und 12, die an einer weichmagnetischen Platte 20 befestigt sind. Den weiteren magnetischen Rückschluß bildet ein U-förmig gebogenes Teil 21, das in Fig. 1 nur mit seinen beiden angeschnittenen Schenkeln oben und unten erkennbar ist. Dieses Permanentmagnetsystem wird weiter unten anhand der Fig. 2 und 3 noch näher beschrieben.

Ler Kompensationsstrom für die Flachspule 10 wird von einem Regelverstärker 14 geliefert und dieser über bewegliche Zuleitungen 13 zugeführt. Die Größe des Kompensationsstromes wird in bekannter Weise durch den Lagensensor und den Regelverstärker 14 so geregelt, daß Gleichgewicht zwischen dem Gewicht des Wägegutes und der elektromagnetischen Kompensationskraft herrscht. Der Kompensationsstrom erzeugt an einem Meßwiderstand 16 eine Meßspannung, die einem Analog/Digital-Wandler 17 zugeführt wird. Das digitalisierte Ergebnis wird von einem Mikroprozessor 18 übernommen und in der Anzeige 19 digital angezeigt.

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Pig. 2 zeigt das Permanentmagnetsystem und die Flachspule 10 im Schnitt. Als tragendes Teil des Permanentmagnetsystems dient eine Weicheisenplatte 20, die mit Schrauben 22 am Stützteil 1 befestigt ist. Auf dieser Weicheisenplatte 20 ist ein U-formig gebogenes Teil 21 aus Weicheisen befestigt. Die&e Befestigung erfolgt gemäß Fig. 3 durch vorstehende Nasen 26 im U-formig gebogenen Teil 21, die in entsprechene rechteckige Ausnehmungen 25 in der ebenen Platte 20 hineinragen. In be- kannter Weise werden dann durch einen Stauehvorgang die Nasen 26 so auseinandergedrückt, daß sie sich in den Ausnehmungen 25 verkeilen und eine feste Verbindung entsteht. In Fig. 3 sind -zier solcher Verbindungsstellen vorgesehen, ihre Anzahl kann jedoch auch höher gewählt werden.

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Die Platte 20 und das U-förmig gebogene Teil 21 bilden den magnetischer Rückschluß für die vier Permanentmagnete 11, 12, 23 und 24, die von innen an diesem magnetischen Rückschluß befestigt sind. Die Magnetisierungsrichtung ist in Fig. 2 durch Pfeile angedeutet: Die beiden oberen Permanentmagnete 11 und 23 sind in einer Richtung magnetisiert, die beiden unteren Permanentmagnete 12 und 24 in der entgegengesetzten Richtung. Die Windungen der Flachspule 10 befinden sich also mit ihren oberen und unteren Schenkeln in magnetischen Feldern entgegengesetzter Richtung, so daß der in beiden Schenkeln in entgegengesetzter Richtung fließende Kompensationsstrom überall eine senkrechte Kompensationskraft gleicher Richtung erzeugt.

Statt der vier Permanentmagnete 11, 12, 23 und 24 auf beiden Seiten der Flachspule 10 reichen selbstverständlich

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auch zwei Permanentmagnete (beispielsweise 11 und 12), die entsprechend dicker ausgebildet sind.

Die Flachspule 10 ist auf einen Spulenkörper 27 (Fig. 2) gewickelt, der aus einem Blech besteht, aus dem zwei Blechstreifen abgewinkelt sind. Selbstverständlich sind auch andere Spulenkörper oder auch freitragende Spulen möglich.

Die Platte 20 und das U-förmig gebogene Teil 21 d^s magnetischen Rückschlusses bilden einen Kasten, der zwei offene Seiten in Längsrichtung des Obersetzungshebels aufweist in Fig. 1 also links und rechts . Durch diese offenen Selten kann der Obersetzungshebel 7 mit der Flachspule 10 bei der Montage leicht in das Permanentmagnetsystem eingeschoben werden. Weitere Öffnungen im magnetischen Rückschluß sind nicht nötig. Bei entsprechender Ausgestaltung des Stützteiles 1 und mit einem Lagensensor 15, der z.B. zwischen Flachspule 10 und Drehgelenk 8 am Obersetzungshebel 7 befestigt ist, läßt sich auch das Permanentmagnetsystem bei der Montage über das sonst fertig montierte Wägesystem schieben. In diesem Fall kann auch die in Fig. nicht sichtbare Seite des Weicheisenrückschlusses recbts hinten durch ein zusätzliches abgewinkeltes Blechteil verschlossen werden. Dieses Stanz-Biege-Teil 21' weist dann drei abgewinkelte Seiten auf. Auf diese Weise ergibt sich eine verbesserte magnetische Abschirmung. Aber auch wenn sich der Lagensensor 15 rechts von der Flachspule 10 - gemäß der in Fig. 1 gezeichneten Lage - befindet, kann das zusätzliche Blechfce.il beibehalten werden, es muß nur ein kleines Loch aufweisen, durch das Lagensensor und Spulenkörper verbunden werden können.

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Eine weitere Verbesserung der Abschlrmwlrküng läßt sich
durch eine Ausgestaltung des kastenförmigen WeicheisehrückschlUsses gemäß Flg. *t erzielen. Das Stanz-Biege-TeIl 28 weist hierbei an allen vier Seitön abgewinkelte
Bleche auf. Im vorderen abgewinkelten Blech ist eine recht- | eckige Ausnehmung 29 vorhanden, durch die nach der Montage | des kastenförmigen Weicheisenrückschlusses die Flachspule 10 i eingeschoben werden kann. Die hintere, in Flg. ¹J nicht sieht- I bare Seite des kastenförmigen Weicheisenrückschlusses ist | entweder ganz geschlossen oder weist nur ein kleines Loch für \ die Befestigung der Abtastung am Spulenkörper auf. Die Ver- I bindung zwischen dein Stanz-Biege-Teil 28 und der ebeneh Platte 20 erfolgt wieder durch vorstehende Nasen 26 am Stanz-Blege- j Tell 28, die in entsprechende Ausnehmungen 25 in der ebenen

Platte 20 hineinragen und dort verkeilt werden. Trotz der

guten magnetischen Abschirmwirkung benötigt auch diese Ausgestaltung nur einfache Teile, die eine leichte Montage ermöglichen.

Die Erfindung wurde im vorstehenden am Beispiel einer elektrischen Waage mit Parallelführung und Obersetzungshebel erläutert. Die erfindungsgemäßen Vorteile ergeben sich jedoch
auch bei einer elektrischen Waage mit Wägebrücke und nachgeschalteten Ubersetzungshebel(n).

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Claims

Sartorius GmbH Akte SW 8210 Weender Landstraße 94-108 Κδ/kl D-3400 Gottingen Elektrische Waage Ansprüche:

1. Elektrische Waage nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation mit einer Waagschale, einem Übersetzungshebel und einer am Übersetzungshebel angebrachten Flachspule, die sich im Feld eines ortsfesten Permanentmagnetsystems befindet, dessen Weicheisenrückschluß einen teilweise geschlossenen Kasten bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene der Flachspule (10) senkrecht zur Drehachse des Übersetzungshebels (7) steht und daß der kastenförmige Weicheisenrückschluß (20,21,28) mindestens eine, zumindest teilweise offene Seite in der Längsrichtung des Ubersetzungshebels (7) zu dessen Drehachse hin aufweist.

2. F,lektrische Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachspule (10) einen rechteckigen Querschnitt besitzt.

3. Elektrische Waage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet. daß die Flachspule (10) an ihrer kürzeren Seite so mit dem tJbersetzungshebel (7) verbunden ist, daß sie dessen Verlängerung bildet.

4. Elektrische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der kastenförmige Weicheisenrückschluß (20,21,28) auf beiden Seiten in der Längsrichtung des Übersetzungshebels wenigstens teilweise offen ist.

5. Elektrische Waage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der kastenförmige Weicheisenrückschluß aus einem U-förmig gebogenen Stanz-Biege-Teil (21) und einer ebenen Platte (20) besteht.

6. Elektrische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der kastenförmige Weicheisenrückschluß aus einem Stanz-Biege-Teil (21^f), das an drei Seiten abgewinkelt ist* und einer ebenen Platte (20) besteht, wobei die offene Seite des Kastens in der Langsrichtung des Übersetzungshebels (7) zu dessen Drehachse hin angeordnet ist.

7· Elektrische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß der kastenförmige Weicheisenrückschluß aus einem Stanz-Eiege-Teil (28), das an vier Seiten abgewinkelt 1st, und einer ebenen Platte (20) besteht, wobei die in der Längsrichtung des Übersetzungshebels (7) zu dessen Drehachse hin befindliche Seite eine Ausnehmung (29) aufweist, die mindestens dem Querschnitt der Flachspule (10) entspricht*

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ßlektrieche Waage nach einem der Ansprüche 5 bis 1, dadurch gekennzeichnet _§ daß die ebene Platte (20) rechteckige Ausnehmungen (25) aufweist, lh die entsprechende Nasen (2(5) des U-formig gebogenen Stanz-Biege-Teiles (21) bzw. des an drei Seiten abgewinkelten Stanz-Biege-Teiles (21¹) bzw. des an vier Seiten abgewinkelten Stänz-Biege-Teiles (28) hineinragen.

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