DE8913242U1

DE8913242U1 - Oberschalige elektronische Waage

Info

Publication number: DE8913242U1
Application number: DE8913242U
Authority: DE
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius AG
Priority date: 1988-11-17
Filing date: 1989-11-09
Publication date: 1990-01-04
Anticipated expiration: 1999-11-10

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine oberschalige elektronische Waage mit zwei Lenkern, die als Parallelführung einen Lastaufnehmer mit einem gehäusefesten Systemträger verbinden, mit einem Obersetzungshebel, der mittels zweier Biegefedern mit dem Systemträger verbunden ist, und mit einem Koppelelement, das die der Nasse des Wägegutes entsprechende Kraft vom Lastaufnehmer auf den kürzeren Hebelarm des Übersetzungshebels überträgt während am längeren Hebelarm des Übersetzungshebels die Gegenkraft angreift.

Waagen dieser Art sind z.B. durch die DE-OS 34 22 042 bekannt.

Bei dieser bekannten Ausführung wird der kürzere Hebelarm durch die Formgebung des Übersetzungshebels gebildet und die Biegefedern und das Koppelelement werden als getrennte Teile durch Schrauben mit dem Übersetzungshebel verbunden. Dies ist einmal wegen der Vielzahl der Teile ungünstig, da eich Toleranzen aufsummieren, zum anderen montageintensiv.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine oberschalige

elektronische Waage der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die Anzahl der Teile verringert wird und die Stabilität der Länge des kürzeren Hebelarmes des Übersetzungshebels verbessert wird.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die beiden Biegefedern und das Koppelelement durch einen gemeinsamen Quersteg miteinander verbunden sind und aus einem einzigen Blech bestehen, daß die Dicke des Bleches größer ist als die Länge des kürzeren Hebelarms des Übersetzungshebels und

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daß sowohl im Bereich der beiden Biegefedern als auch im Bereich des Koppelelementes die Materialdicke derart verringert ist, daß der kürzere Hebelarm durch einen in Hebellängsrichtung erzeugten Versatz der Dünnstelle des Koppelelementes gegenüber den Dürlnstellen der Biegefedern gebildet ist.

Das verhältnismäßig dicke Blech ohne Stufen ergibt eine gute Stabilität und erlaubt es, den ganzen kürzeren Hebelarm des Übersetzungshebele innerhalb der Blechdicke unterzubringen. Die Länge des kürzeren Hebelarmes wird nur durch den Versatz der Dünnetellen des Koppelelementes und der Biegefedern innerhalb der Blechdicke bestimmt und läßt sich durch geeignete Fertigungsmethoden sehr genau herstellen.

Insbesondere gehen in die Länge des kürzeren Hebelarms keine Schraubenverbindungen mehr ein; damit ist eine der wesentlichen Ursachen für Hysterese und Langzeitdrift in diesem kraftmäßig hochbelasteten .Bereich ausgeschaltet und auch Toleranzen bei der Montage beeinflussen die Länge des kürzeren Hebelarms nicht mehr.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

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

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Waage und ein Blockschaltbild der zugehörigen Elektronik, Fig. 2 eine Frontansicht auf das Koppelelement, die beiden Biegefedern und den verbindenden Quersteg,

Fig. 3 einen Schnitt durch Bierefedern, Koppelelement und Quersteg in der Ebene des Koppelelementes,

Fig. 4 einen Schnitt durch Biegefedern, Koppelelement und Quersteg in der Ebene einer Biegefeder,

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Fig. 5 eine zweite Ausführungsform des Koppelelementes, der Biegefedern und des Quersteges mit integriertem längeren Hebelarm des Übersetzungshebels und Fig. 6 eine bevorzugte Ausführungsform mit schräg gestellten Biegefedern.

In Fig. 1 ist die Waage im Längsschnitt und die zugehörige Elektronik als Blockschaltbild dargestellt. Das Gehäuse der oberschaligen Waage ist dabei der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Das Wägesystem besteht aus einem Systemträger 1, an dem über zwei Lenker 4 und 5 mit den Gelenkstellen 6 ein Lastaufnehmer 2 in senkrechter Richtung beweglich befestigt ist. Der Lastaufnehmer 2 überträgt die der Masse des Wägegutes auf der Waagschale 3 entsprechende Kraft über ein Koppelelement 9, das im nächsten Absatz näher erläutert wird, auf den kürzeren Hebelarm 8 des Übersetzungshebels. Der Übersetzungshebel ist durch zwei Biegefedern 12, die ebenfalls im nächsten Absatz näher erläutert werden, am Systemträger 1 gelagert. Am längeren Hebelarm 7 des Übersetzungshebels ist ein Spulenkörper mit einer Spule 11 befestigt. Die Spule 11 befindet sich im Luftspalt eines Permanentmagnetsystems 10 und erzeugt die Kompensationskraft. Die Größe des Kompensationsstromes durch die Spule 11 wird dabei in bekannter Weise durch einen Lagensensor 16 und einen Regelverstärker 14 so geregelt, daß Gleichgewicht zwischen dem Gewicht des Wägegutes und der elektromagnetisch erzeugten Kompensationskraft herrscht. Der Kompensationsstrom erzeugt an einem Heßwiderstand 15 eine Meßspannung, die einem Analog/Digital-Wandler 17 zugeführt wird. Das digitalisierte Ergebnis wird von einer digitalen Signalverarbeitungseinheit 18 übernommen und in der Anzeige 19 digital angezeigt.

Die Bauart des schon erwähnten Koppelelementes 9 und der Biegefedern 12 erkennt man genauer aus den Figuren 2 bis 4.

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Fig. 2 ist eine Frontansicht, Fig. 3 ein Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2 und Fig.,4 ein Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 2. In den Figuren 3 und 4 ist dabei das Blech, aus dem das Koppelelement 9, die Biegefedern 12 und der Quersteg 8 herausgearbeitet sind, der Deutlichkeit halber übertrieben dick gezeichnet. (Übliche Dimensionen sind: Blechdicke 2...5 mm, kürzerer Hebelarm 0,1...1 mm). Die Kontur der beiden Biegefedern 12, des Koppelelementes 9 und des Quersteges 8, wie sie in Fig. 2 zu erkennen ist, , ist z.B. durch Stanzen aus einem Blech hergestellt, ebenso die Löcher 20 im Quersteg 8 zum Anschrauben an den längeren Hebelarm 7 des Übersetzungshebels (mittels Schrauben 21 in Fig. 1), die Löcher 22 in den Biegefedern 12 zum Anschrauben an den Systemträger 1 (mittels Schrauben 23 in Fig. 1) und die Löcher 24 im Koppelelement 9 zum Anschrauben an den Lastaufnehmer 2 (mittels Schrauben 25 in Fig. 1). Die beiden Dünnstellen 26 und 27 für das Koppelelement 9, die die eigentlichen Gelenkstellen bilden, sind z.B. durch Fräsen, Erodieren oder Prägen hergestellt. In gleicher Weise weisen die beiden Biegefedern 12 je eine Dünnstelle 28 auf, die Dünnstellen 26 und 27 einerseits und 28 andererseits befinden sich verschieden tief im Blech: Die Dünnstellen 26 und 27 liegen in den Fig. 3 und 4 links von der strichpunktierten Mittelebene 29 des Bleches, die Dünnstellen 28 rechts von der Mittelebene. Der kürzere Hebelarm des Übersetzungshebels ist damit durch diesen tiefenmäßigen Versatz der Dünnstellen gegeben und sehr genau fertigbar. Gegebenenfalls kann durch Vermessen dieses Teiles vor der Montage eine Selektion oder eine-Einteilung in verschiedene

Klassen vorgenommen werden.

Der längere Hebelarm 7 ist demgegenüber sehr viel weniger belastet und daher bezüglich seiner Stabilität und seiner Ankopplung unkritischer, außerdem muß für eine gleiche relative Hebelarmänderung eine sehr viel größere Dimensions-

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änderung herbeigeführt werden als beim kürzeren Hebelarm. Daher reichen häufig auch weniger als die dargestellten vier Schrauben 21 zur Befestigung, so daß der Quersteg 8 (Fig. 2) entsprechend weniger Löcher 20 aufweisen kann. Es ist auch eine andere Art der Befestigung, wie z.B. Kleben, möglich.

Bisher war davon ausgegangen, daß das Teil 8/9/12 aus einem Blech hergestellt wird. Selbstverständlich kann dieses Teil mitsamt den Dünnstellen auch als Guß- oder Schmiedeteil bzw. durch Warmpressen hergestellt werden. In diesem Fall bietet es sich an, den längeren Hebelarm des Übersetzungshebels (Teil 7 in Fig. 1) mit in das Teil für den kürzeren Hebelarm und die Gelenke zu integrieren. Dies ist in Fig.5 gezeigt. Das Koppelelement 30 mit den Dünnstellen 31, der Quersteg 32 und die Biegefedern 33 mit den Dünnstellen sind entsprechend der ersten Ausgestaltung in den Fig. 1 bis 4 ausgebildet. An den Quersteg 32 ist zusätzlich ein Fortsatz 35 als längerer Hebelarm angeformt. Im hinteren Bereich bietet dieser Fortsatz eine Anschraubfläche 36 für die Spule der elektromagnetischen Kraftkompensation; das bewegliche Teil 37 für den Lagensensor ist ebenfalls integriert .

In den Figuren sind die Dünnstellen 26,31 des Koppelelementes 9,30 auf derselben vertikalen Höhe gezeichnet wie die Dünnstellen 28,34 der Biegefedern 12,33. Dies ist jedoch nicht notwendig, vielmehr kann ein geringer vertikaler Versatz vorgesehen sein. Dies ist bei manchen Waagentypen für die Justierung der Ecklastfreiheit günstig.

Auch bei Waagen mit zwei oder mehr Übersetzungshebeln kann die Lagerung der weiteren Hebel und die Verbindung untereinander sinngemäß in der beschriebenen Weise erfolgen.

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Bei der bevorzugten Ausführungsform nach Fig. 6 sind die Löcher 42 im Quersteg 38 weiter von der vertikalen Mittellängsachse nach außen hin versetzt und die Biegefedern 41 mit ihren Dünnstellen 48 und Löchern 49 sind unter einem Winkel bezüglich der vertikalen Mittellängsachse angeordnet. Das Koppelelement 39 mit seinen Dünnstellen 43,44,45, 46 und seinen Löchern 47 entspricht der Ausführung nach Fig. 2. Der zwischen den Löchern 42 gebildete relativ breite Quersteg 38 bildet eine Art Joch für das Koppelelement 39 und die schräg angreifenden Biegefedern 41. Dadurch wird eine geringere Durchbiegung des Quersteges 38 und eine bessere Endkoppelung der Befestigung des langen Hebelarmes 7 erreicht. ■'■

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Claims

Ansprüche:

1. Oberschalige elektronische Waage mit zwei Lenkern (4,5), die als Parallelführung einen Lastaufnehmer (2) mit einem gehäusefest&n Systemträger (1) verbinden, mit mindestens einem Übersetzungshebel (7/8,32/35), der mittels zweier Biegefedern (12) mit dem Systemträger (l) verbunden ist, und mit einem Koppelelement (9), das die der Masse des Wägegutes entsprechende Kraft vom Lastaufnehmer (2) auf den kürzeren Hebelarm des Übersetzungshebels überträgt während am längeren Hebelarm des Übersetzungshebels die Gegenkraft angreift, dadurch gekennzeichnet. daß die beiden Biegefedern (12,41) und das Koppelelement (9,39) durch einen gemeinsamen Quersteg (8,32,38) miteinander verbunden sind und aus einem einzigen Blech bestehen, daß die Dicke des Bleches größer ist als die Länge des kürzeren Hebelarms des Übersetzungshebels und

daß sowohl in Bereich der beiden Biegefedern (12,33,41) als auch in Bereich des Koppelelementes (9,30) die Materialdicke derart verringert ist, daß der kürzere Hebelana durch einen in Hebellängsrichtung erzeugten Versatz der Dünnstelle (26,31) des Koppelelementes (9,30,39) gegenüber den Dünnstellen (28,34,48) der Biegefedern (12,33,39) gebildet ist.

2. Oberschalige elektronische Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dünnstellen (28,48)

der beiden Biegefedern (12,41) etwas hinter der Mittelebene (29) des Bleches liegen, während die Dünnstelle(n) (26,27,43,46) des Koppelelementes (9,39) etwas vor der Mittelebene (29) des Bleches liegt/liegen. 15

3. Oberschalige elektronische Waage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dünnstellen (26,27,28, 43,46,48) Fräsungen bilden.

4. Oberschalige elektronisch« Waage nach einen der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet. daß die Dünnstellen (26,27,28,43,46,48) Erodierungen bilden.

5. Oberschalige elektronische Waage nach einen der

Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet. daß die Dünnstellen (26,27,28,43,46,48) Prägungen bilden.

6. Oberschalige elektronische Waage nach einen der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech (8/9/12,30/32/33) mit den Dünnstellen (26,27,28, 31,34,43,46,48) als Gußteil ausgebildet ist.

7. Oberschalige elektronische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet. daß die Länge des kürzeren Hebelarms des Übersetzungshebele 1 mm oder weniger beträgt.

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8. Oberschalige elektronische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Bleches 2 mm oder mehr beträgt.

J. Ober schal ige elektronische Waage nach einem der

Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech im Bereich des Quersteges (8,38) an den längeren Hebelarm (7) des Übersetzungshebels angeschraubt ist.

10. Oberschalige elektronische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech (30,32,33) und der längere Hebelarm (35) des Übersetzungshebels einstückig ausgebildet sind.

11. Oberschalige elektronische Waage nach einem der Ansprüche l bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dünnstelle (26,31,43) des Koppelelementes (9,30,38) gegenüber den Dunnetellen (28,34,48) der Biegefedern (12,33,38) in vertikaler Richtung versetzt ist.

12. Oberschalige elektronische Waage nach eines der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegefedern (41) mit ihren Dünnstellen (48) unter einem Winkel am Quersteg (38) angreifen, dessen Winkel-Schnittpunkt in der Längsachse des Koppelelementes (39) liegt.

13. Oberschalige elektronische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet. da3 die Löcher (42) des Quersteges (48) außerhalb des durch die Biegefedern (41) mit Dünnstellen (48) gebildeten Winkels angeordnet sind.

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