DE8705914U1

DE8705914U1 - Elektrische Waage

Info

Publication number: DE8705914U1
Application number: DE8705914U
Authority: DE
Original assignee: Mettler Instrumente AG
Current assignee: Mettler Instrumente AG
Priority date: 1986-06-06
Filing date: 1987-04-23
Publication date: 1987-10-01
Also published as: US4722409A; DE3713636A1; JPS62199643U; CH670703A5

Description

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23.. April 1987 319b D

METTLER INSTRUMENTE AG> CH-8005 Greifensee Elektrische Waage

Gegenstand der Erfindung ist eine elektrische Waage mit einem auf einem die Waage tragenden Stander aufgesetzten, uförmig ausgebildeten Permanentmagnetsystem und eihfcfr zwischen dessen Schenkeln angeordneten, stromdurchflossenen rechteckigen Spule zur Lastkompensation und einem Lastaufnehmer, der über einen Hebel mit der Spule verbunden ist.

Waagen der genannten Gattung sind bekannt, in der DE-A1-3401857 wird eine Mikrowaage beschrieben, bei der sich zwei an den Enden eines zweiarmigen Hebels befestigte rechteckige Kompensationsspulen mit je zwei Schenkeln im Feld ortsfester Pertnanentmagnetsysteme befinden. Die Permanentmagnetsysteme bestehen aus u-förmigen Eisetirücksch lüssen, de.^en Schenkelenden parallel und in geringem Abstand zu den zwei längeren Schenkeln der Spulen angeordnet sind und eine zentral angeordnete Polplatte aufweisen, die oben auf einem Quader aus magnetischem Material sitzt und in den Rücken der Eisenrückschlüsse eingesetzt ist. Permanentmagnetsysteme der beschriebenen Gattung haben den Nachteil, dass grosse Streufelder und folglich entsprechend grosse Verluste auftreten. Dies bedingt den Einsatz anteilsmässig grosser teurer aktiver Permanentmagnete, durch welche die Verringerung der Bauhöhe der Waage nach unten erheblich begrenzt wird.

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. In der DE-A1-321&Iacgr;163 Wird Versucht, eine geringe BaUhöhe zu; erreichen/ indem die zwischen den gleichnamigen Polen der ■* Platten aus aktiVef.i Magnet mätefi ä I angeordnete Platte aus Weicheisen in ihrem Durchmesser soweit Verringert oder ganz weggelassen wird/ dass die Spule in einen Raum zwischen den beiden Platten aus aktivem Magnetmateriäl hineinragt. Eine solche Ausführung ermöglicht ohne Zweifel eine gewisse Verringerung der Bauhöhe; sie bedingt aber grossvo lumige und grossflächige Magnete. Sie weist zudem magnettechnisch einen sehr geringen Wirkungsgrad auf*

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen.

^5 Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgäbe, eine elektrische Waage zu schaffen, bei der unter Verwendung im Vergleich zum Volumen des Eisenrückschlusses antei Ismässig geringer Mengen aktiven Magnetmaterials eine wesentliche Verringerung der Bauhöhe ohne Ver-

^Q Lust an Genauigkeit möglich ist.

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Permanentmagnetsystem zwei quaderförmige, an der Innenseite der Schenkel des u-förmigen Weicheisenrückschlusses angeordnete Permanentmagnete aufweist und dass die beiden längeren Windungsabschnitte der Spule parallel zu den Permanentmagneten angeordnet sind.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesent- ^£^ 'liehen darin zu sehen, dass die Bauhöhe nur durch die Höhe bzw. axiale Länge der Spule und die Ausmasse des die Spule aufnehmenden Eisenrückschlusses bestimmt wird. Diese Anordnung weist im weiteren ein sehr geringes Streufeld auf, so dass infoLge der geringen Verluste mit sehr wenig Leistung ^-* eine grosse Gegenkraft erzeugt werden kann.

Die Möglichkeit einer sehr hohen Induktion in dem in die Spule hineinragenden Weicheisenteil erlaubt die Ausbildung einer rechteckigen Spule, bei der die kürzeren Wicklungsab-

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schnitte, die aUsserhalb des aktiven L-Uftspaltes zu liegen kommen/ Wesentlich kürzer sind als die Abschnitte, die irinerhfifb des aktiven Luftspaltes liegen*

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen Grundriss eines Wäägengehäuses mit teilweise

aufgeschnittenen Lenkern,
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Figur 2 einen Längsschnitt entlang Linie &Igr;&Idigr;-&Idigr;&Idigr; in Figur 1, Figur 3 eMnen Längsschnitt entlang Linie IH-IIi in Figur

Figur 4 einen Querschnitt entlang Linie IV-IV in Figur 1, Figur 5 eine Ansicht von rechts (Pfeil A) in Figur 1.

Bei der im Beispiel gezeigten und beschriebenen oberschaligen Waage wird auf die Darstellung des Anzeigeteiles, der Verschalungen und der Waagschale verzichtet. Die elektrischen Teile sind nur soweit dargestellt, als sie Teil der Erfindung oder zu deren Verständnis notwendig sind. Die Ausgestaltung der nichtdargestellten konventionellen Teile wird als bekannt vorausgesetzt.

Auf einem im zentralen Bereich auf der Unter- bzw. Auflageseite mit einer Ausnehmung 1 versehenen Ständer 3 ist ein u-■?^ förmig ausgebildeter, aus Weicheisenblech hergestellter Eisenrückschluss 5 mit nach oben gerichteten Schenkeln 7 und 9 aufgesetzt. Die beiden freien Enden der Schenkel 7,9 sind durch ein dünnes, den Hagnetkreis sch Ii essendes Weicheisenfeinblech 11 miteinander verbunden (in Figur 1 weggelassen). 3-> Auf der Innenseite der Schenkel 7,9 ist in geringem Abstand von den Enden und parallel zu dem die beiden Schenkel 7,9 verbindenden Blech 11 j« ein flacher hochkoerzitiver quadei— förmiger Permanentmagnet 13 auf die Schenkel 7,9 aufgeklebt.

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Zwischen den beiden Magneten 13 ist Unter Freilässung ein§s Zwischenraumes ein Weicheisenkern 15 auf den die Schenkel 7,9 Verbindenden Steg 17 aufgesetzt»

>5 Eine rechteckig ausgebildete Spule 1.9 üm'sc.h L iiigt den iWeicheisenkern 15 unter Bitdung eines geringen Luftspaltes, sowohl bezüglich des WeiCheisenherns 15 als auch bezüglich der Permanentmagnete I³ > die parallel zu den beiden längeren Windungsabschnitten der Spule 19 liegen.

tu Die Spule 19 ist an mindestens einem der kürzeren Schenket, bia. Wicklungsäbschnitte mit dem gabelförmigen Ende eines schwenkbaren zweiarmigen Hebels 21 verbunden und im weseht* liehen axial zum Weicheisenkern 15 beweglich gelagert. Der durch die Spute 19 ausgeführte Weg liegt im Bereich von 1 I 15 bis 2 mm. Der beschriebene Bogen und die sich ergebende

I Spattbreitenanderung kann vernachlässigt werden. I An dem der Spule 19 gegenüberliegenden Ende ist der Hebet 21 I durch zwei in einem Abstand angebrachte Stehlager 25 mit dem I Ständer 3 schwenkbar verbunden. Zwischen den beiden Steh- If £0 lagern 25 greift am kürzeren Arm des Hebels 21 das eine Ende S eines Zugkoppels 23 an, dessen zweites Ende mit dem stirn- I seitig zum Ständer 1 angeordneten Lastaufnehmer 27 verbunden I ist. Der in vertikaler Richtung bewegliche Lastaufnehmer 27 I ist mittels zwei parallel zueinander liegenden Lenkern 2?

I 25 _uncj 31 _am spulenseitigen Ende mit dem Ständer 3 verbunden.

I Die Lenker 29,31 weisen die Gestalt eines H auf und sind an

I den Enden mit Schrauben 33 oben und unten am Lastaufnehmer

I 27 bzw. am Ständer 3 befestigt. Der zentrale Teil der Lenker

I ss?° 29,31, d*h. der Balken des "H" liegt unten eingebettet in i der Ausnehmung 32 und oben in einem abgesetzten Teil 2 des

&ugr; Hebels 21. Durch diese konstruktive Ausgestattung bestimmt

I nur der Eisenrückschluss 5 und der Auflagebereich des Stän-

&iacgr; ders 3 die Bauhöhe des Waagengehäuses; die Lenker 29,31 sind

&Iacgr; 35 voltständig innerhalb der Bauhöhe des EisenrückschLusses 5 H eingebettet.

Damit die Dicke der Lenker 29,31 möglichst gering gehalten werden kann und deren thermisches Verhalten im gesamten Ar-

beitsbereich der Waage einheitlich ist, sind die Lenker 29,31 aus einem Stück gefertigt. Es sind also keine Gelenkstellen aus teuren Materialien mittels Schrauben oder Nieten I fixiert, die ihrerseits aus einem nochmals unterschiedlichen Material bestehen. Die integrierten Gelenkstellen werden |

durch Nuten 34 in der Oberfläche bestimmt, welche die Lenker 29,31 soweit schwächen, dass dort eine Biegung im elastischen Bereich möglich ist.

Zwecks Einstellung der Parallelität der Lenker 29,31 zum f

EckenlastausgLeich kann der Ständer 3 spulenseitig eine parallel zu den Lenkern 29,31 verlaufende Ausnehmung 35 aufweisen (Figur 3). Nach der herstel lerseitig, d.h. im Werk vorgenommenen Parallelitätseinstellung werden die beiden ober- und unterhalb der Ausnehmung 35 liegenden Teile des Ständers 3 st?rnseitig mit Platten 37 endgültig verschraubt.

In einer Ausnehmung 38 am Ständer 3 ist ein Print 39 mit der Elektronik der Waage (ohne Auswerteten I) eingesetzt. Am spulenseitigen Ende des Prints 39 sitzt ein Temperaturfühler 41, z.B. ein Widerstand, mit dem die für die Wägegenauigkeit sehr wichtige Temperatur im Magnetkreis, d. h. im Weicheisen des Eisenrückschlusses 5, in nächster Nähe genau erfasst werden kann. Dazu ragt der Fühler 41 in eine Bohrung 42 im

Eisenrückschluss hinein.

Der Ständer 3 mit den darum herum angebauten und oben beschriebenen Teilen bildet eine autonome, funktionsfähige Waage, die als Ganzes in ein entsprechendes Gehäuse einbaubar ist und im wesentlichen nur noch mit dem geeigneten Auswerteteil verbunden werden muss.

Im folgenden wird kurz die Funktionsweise der Waage erläutert: fi Eine Kraft f/ Welche Von oben auf den Lastaufriahrneteil 27 ' I wirkt/ erzeugt eine Verschiebung des Lastaufnahmetei les 27 | nach Unten. Diese Verschiebung erfolgt im Parallelogramm,- | gebildet durch die beiden Lenker 29/31 sowie den feststehen-

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den Ständer 3 und den LastaufnahmeteiL 27. Hit dem am Lastaufnahmeteil 27 befestigten Koppel. 25, der zudem mit dem Hebel 21 verbunden ist, wird der Hebel 21 um das als Gelenk wirkende Stehlager 25 geschwenkt. Durch die sehr ungleich langen Arme des Hebels 21 ergibt sich ein Verschiebeweg der Spule 19, der ein Vielfaches des Verschiebeweges des Lastaufnahmeteiles 27 ausmacht. Durch den Strom in der Spule 19 wird eine Kraft erzeugt, die die Verschiebung rückgängig

macht.
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Die Positionsbestimmung der Spule 19 und die Auswertung der Wägung sind nicht Gegenstand der Erfindung und werden nicht weiter beschrieben.

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Claims

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1. Elektrische Waage mit einem auf den die Waage tragenden ⁵ Ständer aufgesetzten, u-förmig ausgebildeten Permanentmagnetsystem und einer zwischen dessen Schenkeln angeordneten, stromdurchflossenen rechteckigen Spule zur Lastkompensation und einem Lasta-ufnehmer, der über einen Hebel mit der Spule verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,

^ dass das Permanentmagnetsystem zwei quaderförmige, an der Innenseite der Schenkel (7,9) des u-förmigen Weicheisenrückschlusses (5) angeordnete Permanentmagnete (13) aufweist und dass die beiden längeren Windungsabschnitte der Spule (19) parallel zu den Permanentmagneten (13) angeordnet sind,

2. Wapge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (1P) ar mindestens einem der kürzeren Windungsab-

I schnitte mit einem Hebel (21) verbunden ist, welcher He-

I ²⁰ bei (21) parallel zu und in geringem Abstand zum oberen i von zwei mit integrierten Biegestellen versehenen Lenkern

I (29,31) angeordnet ist.

I

3. Waage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn-

I ²⁵ zeichnet, dass am Weicheisenrückschluss (5) ein die Spule I (19) durchdringender, rechteckförmiger Weicheisenkern

I (15) befestigt ist.

I

4. Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn-

\ ³⁰ zeichnet, dass die Höhe der Spule (19) kleiner oder I gleich ist wie die Höhe der Permanentmagnete (13).

I

5. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die

I Breite des Weicheisenrückschlusses (5) im wesentlichen

',_ , ' &igr;/ der; La&eegr;gender Permanent mag riete (13) entspr &iacgr; cht.

6« Waage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis S-, dadurch gekennzeichnet/ dass die Enden der Schenkel (7,9)

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des Weicheisenrückschlusses (5) durch ein Weicheisenfeinblech (11) miteinander verbunden sind.

7. Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (21) spulenseitig oben einen Absatz aufweist, in dem der obere Lenker (29) angeordnet ist.

8. Waage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenker (29,31) H-förmig ausgebildet sind, wobei jeweils

in einem Abstand von den freien Enden eine Nut 134) als Biegestelle angebracht ist, und dass die Lenker (29,31) ausserhalb der Nuten (34) mit dem Lastaufnehmer (27) bzw. dem Ständer (3) durch Schrauben (33) verbunden sind. 15

9. Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ständer (3) und dem Hebel (21) ein Teile der Waagenelektronik enthaltender Print (39) eingesetzt ist.

10.Waage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass aro Print (39) ein Temperaturfühler (41) angebracht ist, der in eine Bohrung (42) im Eisenrückschluss (5) hineinragt.

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