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Brückenabstützung für Waagen Waagbrücken sollen im Idealfall auf dem
zugehörigen Hebelwerk so gelagert sein, daß nur vertikale Kräfte auf das Hebelwerk
übertragen werden können. Horizontale Kräfte sollen dabei nicht auftreten. Aus verschiedenen
Gründen ist dieser Idealfall praktisch nicht erreichbar. Man genügt sich im allgemeinen
damit, daß die auf das Hebelwerk wirkenden Kräfte angenähert senkrecht gerichtet
sind. Die Waagbrücke erhält eine pendelnde Abstützung (oder Aufhängung, künftig
immer nur als Abstützung bezeichnet). Die Waagbrücke ist darm an stabilen Gleichgewicht,
Bei leiner horizontalen Verschiebung der Waagbrücke werden die Abstützkräfte schief,
so daß die Waagbrücke wieder in eine mittlere Lage zurückpendelt. Die hierbei auftretenden
schiefen Kräfte sind unerwünscht. Die wechselnde Kraftrichtung wirkt sich ungünstig
aus auf die Berührungsstelle von Schneide und Pfanne sowie auf den Sitz der Schneide
im zugehörigen Hebel. Auch während des Wiegevorganges und falls sich die Brücke
in Ruhe befindet, können schiefe Kräfte auftreten infolge der Durchbiegung der Waagbrücke
und so die Genauigkeit beeinträchtigen.
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Treten außerdem ,äußere Kräfte hinzu, z. B. der Bremsschub bei einer
Fahrzeugwaage, so kann die Horizontalkomponente so groß werden, daß Bleschädigungen
auftreten, die die Genauigkeit erheblich beeinflussen.
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Die erfindungsgemäße Brückenabstützung verhütet oder vermindert diese
Nachteile. Es sind Elemente vorgesehen, Kugeln zwischen ebenen parallelen Flächen
oder Elemente, die die Funktionen von Kugeln zwischen ebenen parallelen Flächen
erfüllen. Mit Hilfe dieser Elemente ist einerseits die Brücke gegen die Lasthebel
abgestützt, z. B.
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Kugeln zwischen parallelen horizontalen Flächen.
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Andererseits ist die Brücke z. B. durch Kugeln
zwischen
parallelen senkrechten Ebenen gegen Verschiebung in der Horizontalebene gesichert.
Es ist zwar bekannt, Waagbrücken mittels Kugeln gegen das Hebelwerk abzustützen.
Diese Kugeln jedoch liegen zwischen hohlen Flächen. Die Brücke ist dadurch im stabilen
Gleichgewicht, d. h. beim Verschieben entsteht eine Richtkraft, die die Brücke in
die tiefste Stellung zurückschiebt. Auch sind blei der bekannten Anordnung bedeutend
mehr Teile notwendig als bei der erfindungsgemäßen Anordnung. Es ist beispielsweise
ein über den Lasthebel greifendes Joch vorgesehen, das auf Biegung beansprucht wird.
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Die erfindungsgemäße Bauart vermeidet diese schweren, auf Biegung
beanspruchten Teile.
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Fig. 1 zeigt schematisch die neue Anordnung für leine Fahrzeugwaage.
Die Brücke I ist mittels der horizontalen Flächen 2 und der Kugeln 3 auf den horizontalen
Flächen 4 an den Böcken 5 auf die Lastschneiden 6 abgestützt. Eine so gelagerte
Brücke ist irn indifferenten Gleichgewicht, d. h. sie läßt sich in der horizontalen
Ebene mit kleinster Kraft verschieben, ohne daß sich hierbei die Kraftrichtung zwischen
den Böcken 5 und den Lastschneiden 6 irgendwie ändert. Infolge von Montageungenauigkeiten
oder Durchbiegungen der Brücke können geringe Horizontalkräfte auftreten. Diese
werden durch die Kugeln 7 aufgenommen, die zwischen den vertikalen Flächen 8 der
Brücke 1 und den vertikalen Flächen 9 des Fundamentes 10 liegen. Es ist also eine
strenge Trennung in vertikale Kräfte (für die Wiegung zu benutzen) und in horizontale
Kr,äfte (die die Wiegung nicht bleeinflussen sollen) vorhanden. An Stelle der in
Fig. I schematisch angedeuteten vollen Kugeln können andere Elemente verwendet werden,
die genau oder annäherungsweise gleiche Gleichgewichtsbedingungen erfüllen.
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Fig. 2 zeigt eine Anordnung, bei der volle Kugeln als Wälzkörper
verwendet werden können. Die Kugeln 11 liegen zwischen den ebenen Platten 12 und
I2a in einem Käfig 13; zwei Knebel 14 mit je drei angedrehten Kugeln 15 führen den
Käfig 13 derart, daß der Käfig genau den halben Weg zurücklegt, wie die obere Platte
12 sich gegenüber der unteren. Platte 2a verschiebt.
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Fig. 3 zeigt eine Abstützanordnung mittels ebener Pfannen. Die Stelze
21 ist ein. zylindrischer Kugelausschnitt. Die beiden einer gemeinsamen Kugel 22
angehörenden Enden 23 ruhen auf den ebenen Pfannen 24; eine Hülse 25 ermöglicht
freies Rollen der Stelze 21 innerhalb gewisser Grenzen und verhütet ein Abgleiten
der Stelle 21 von den Pfannen 24.
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Fig. 4 zeigt eine Anordnung mit selbstzentrierenden hohlen Pfannen.
Die Stelze 26 liegt mit ihren kugeligen Enden 27 in je einer hohlkugeligen Pfanne
28. Die Summe der Radien 29 ist kleiner als die Höhe der Stelze 26. Infolgedessen
bleibt die Stelze 26 nach erfolgtem Einbau von selbst zentriert und kann nicht abgleiten.
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Fig. 5 zeigt Konstruktion und Beziehung der Radien, der Pfaaeten
28 und der Stelze 26, so daß (natürlich innerhalb des Reibungswinkels) beim Abrollen
der vertikale Abstand der Pfannen 28 gleichbleibt. Eine solche Abstützung verhält
sich für kleine Winkel wie eine Kugel zwischen horizontalen parallelen Ebenen.
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Fig. 6 und 7 zeigen eine Abstützung, blei der das untere Ende 31
der Stelzen 32 spitz oder annähernd spitz ausgeführt ist. Das obere Ende 33 ist
ein Kugelausschnitt, dessen Zentrum bei der Spitze 31 liegt. Die obere Pfanne 34
ist eben, w,ährend die untere Pfanne 35 eine kegelige Vertiefung aufweist.
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Das obere Ende 36 der Stelze 32 (Fig. 7) ist ebenfalls kugelförmig,
doch liegt das Zentrum dieses Kugelausschnittes über der Spitze 31 bei Punkt 37'.
Die zugehörige Pfanne 38 ist hohikugelig mit einem größeren Radius als das Ende
36. Die Radien haben sinngemäß die gleiche Beziehung wie in Fig. 5 dargestellt.
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Fig. 8 und 9 sind weitere Ausführungsbeispiele für die Gestaltung
der Wälzkörper und Auflager.
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Bei Fig. 8 ist die Fläche 37 der Stelze 32 eben, die Gegenfläche 38
am Auflager 39 ist kugelig gewölbt, während bei Fig. g die Fläche 40 an der Stelze
kugelig hohl ist. Die zugehörige Fläche 41 am Auflager 42 ist stärker als bei Fig.
8 gewölbt.
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Fig. 10 und II zeigen präzis selbstzentrierende Stelzen. Die Stelze
32 hat als Ende einen Rotationskörper 44; dieser ruht in der kegeligen Vertiefung
45 des Auflagers 46. Die Fiorm der Spitze 44 wird nach den Regeln der Verzahnungslehre
geformt, wobei die kegelige Vertiefung 45 als Teil einer Zahnstange zu betrachten
ist, die Wölbung der Spitze 44 als Teil eines Zahnrades mit dem Zentrum in der Mitte
der Stelze 43. Da nur siehr kleine Bewegungen in Frage kommen, kann die Mantellinie
Idier Spitze 44 ein Kreisbogen sein.
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Fig. II zeigt eine ,ähnliche Anordnung, doch sind Vertiefung und
Spitze vertauscht. Fig. 10 und 11 sind Ausführungsbeispiele, die sich ,an eine Evolventenverzahnung
anlehnen; natürlich ist diese Anlehnung an jede landere Verzahnungsart möglich.
Die in Fig. 10 und 11 angeführte Form der Wälzkörper ergibt eine geringe gleitende
Reibung. Durch die Wahl des Wälzkreisdurchmessers kann der Grad der Reibung vom
Mindestwert aufwärts nach Wunsch gewählt werden. Unter Umständen ist eine gewisse
Reibung erwünscht, am: die Schwingungen der Waagbrücke zu dämpfen.
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Es zeigen als Ausführungsbeispiel die Fig. 12, 13, 14, 15, 16 und
17 eine vollständige Hebel- und Brückenabstützung. In dem Lasthebel 59 befestigt
sind die Lastschneide 60 und die Stützschneide 61.
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Die Stützschneide 6I stützt sich ab auf die Pfanne 62, diese wiederum
ist, abgestützt durch die zwei Stelzen 63, weiche ihrersieits auf der Grundplatte
64 ruhen, mittels der Platte 65 und den zwei Schrauben 66 in senkrechter Lage festgehalten.
Auf der Lastschneide 60 liegt die Lastpfanne 67, auf diese gelagert sind die Pendelstelzen
68; auf das obere kugelige Ende dieser Pendelstelzen 68 stützt sich mittels der
Zwischenlage 69 (falls nötig, aus gehärtetem Material) und der Platte 70 die nicht
gezeichnete Brücke ab. Das obere Ende der Pendelstelzen 68 ist durch die Brille
71 geführt,
derart, daß das obere Ende der Pendelstelzen 68 auf
der Platte 69 abrollen kann, o'hne daß jedoch eine größere Verschiebung möglich
ist. Die Lastpfanne 67 (Fig. 16, I7) weist außer der für die Aufnahme der Schneide
60 bestimmten Kerbe 72 zwei Bohrungen 73 auf. Im kegeligen Grund dieser Bohrungen
73 ruht das ebenfalls kegelige Ende 74 der Pendelstelzen 68, jedoch ist der Kegelwinkel
der Pendelstelzen 68 spitzer als der Grund der Bohrungen 73, und der Durchmesser
der Pendelstelzen 68 ist etwas kleiner als der Durchmesser der Bobrungen 73.
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Als Stützpfanne 62 wird zweckmäßig die gleiche Pfanne verwendet,
doch paßt das obere Ende der Stelzen 63 dann ohne Spiel in die Bohrungen 73, ebenso
weist das kegelige Ende der Stelzen 63 den gleichen Kegelwinkel wie die Bohrungen
73 auf.
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Die Achse 75 des Pfannengrundes 72 verläuft schief zur gemeinsamen
Achse 76 der Bohrungen 73. Damit ist ,die Lagerung statisch bestimmt. Herstellungsungenauigkeiten
von Stelzen und Bohrungen 73 sowie Durchbiegungen der Brücke werden ausgeglichen,
da die Lastpfanne 67 sich um die Kerbe 72 entsprechend einstellen kann.
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Die Waagpfannen sind immer aus gehärtetem Stahl hergestellt, so auch
die Lastpfanne 67. Damit ist auch die notwendige Härte für den Sitz der beschriebenen
Abstützorgane, in diesem Fall die Pendelstelzen 68, vorhanden. Die Pendelstelzen
68 sind aus selbstverständlichen Gründen ebenfalls aus gehärtetem Stahl. Die Zwischenlage
69 kann ebenfalls aus gehärtetem Stahl bestehen, es ist dies jedoch nicht immer
notwendig, da der große Radius am oberen Ende der Pendelstelzen 68 unter Umständen
die Verwendung von ungehärtetem Material zuläßt. Die Abstützplatten 64 und 70 müssen
biegungssteif genug oder dementsprechend unterlegt sein. Das auf diese Platten wirkende
Biegemoment ist jedoch infolge des verhältnismäßig kleinen Abstandes 77 gering.
Die beschriebene Anordnung gibt also mit einem Minimum an Teilen eine höchsten Anforderungen
entsprechende Brückenabstützung.
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Ein zweites Ausführungsbeispiel zeigen die Fig. 18 bis 23. Hebel
59 sowie Lastschneide 60 und Stützschneide 61 sind gleich wie bei der Fig. 12 bis
17. Anders sind die Pfannen. Die Lastpfanne 78 sowie die Stützpfanne 79 haben ebenfalls
Blohrungen 80. Die gemeinsame Achse dieser Bohrungen jedoch verläuft parallel zum
Pfannengrund 72. Der Boden 81 der Bohrungen ist jedoch gewölbt. Ebenso sind die
Seitenwände der Bohrungen kegelig ausgeführt, so daß das untere Ende 83 der Stelzen
82 auf der Zylinderfläche abwälzen kann.
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Das untere Ende 83 der Pendelstelzen 82 ist eben, das obere Ende 84
ist kugelig. Es liegt für eine indifferente Brückenabstützung der Mittelpunkt dieser
Kugel auf der Höhe des Pfannengrundes 72.
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Die Lastpfanne 78 gibt mit den Stelzen 82 und deren kugeligem Ende
84 ,eine zylindrische Abwälzfläche, deren Achse irn Pfannengrund 72 liegt.
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Damit ist eine indifferente Pendelung quer zur Schneide vorhanden.
D'er Radius des Bodens 81 der Bohrungen 80 ist überdies so bemessen, daß für Bewegungen
längs der Schneide das Metazentrum der gesamten Abwälzung auf der Höhe des Pfannengrundes
72 liegt. Damit ist auch längs der Schneide die Abstützung indifferent. Die oberen
Enden 84 der Pendelstelzen 82 sind im Joch 85 gelagert. Dieses hat zwei schwach
kegelige Bohrungen 86 mit lebenem Boden. Quer zur gemeinsamen Jochachse hat die
obere Fläche ,des Joches eine dachförmige oder zylindrische Rippe 87. Diese liegt
auf der Grundplatte 88, welche die Brücke abstützt. Zwei Schrauben 89 sichern die
Lage des Joches 85, gestatten jedoch die Bewegung um die Rippe 87. Die Stützpfanine
79 ist ähnlich, wie bei Fig. I2 bis x7 beschrieben, abgestützt.
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Ist der Sitz der Lastschneide 90 im Hebel 91 offen (Fig. 24), so
kann die Ausführung noch etwas einfacher sein. In diesem Fall weist die Last pfanne
92, wie schon beschrieben, zwei Bohrungen auf, deren gemeinsame Achse jedoch rechtwinklig
quer zum Pfannengrund 93 liegt. Das untere Ende von zwei Pendelstelzen 94 ist in
den Bohrungen 95 gelagert. Gleiche Bohrungen weist die obere Platte 96 auf.
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Ebenfalls für offenen Sitz der Lastschneide geeignet ist leine Ausführung
ähnlich Fig. 18. Die Last- oder Stützpfanne hat in diesem Fall nur eine Bohrung
und eine Stelze, die in der -Mittie der Pfanne angeordnet ist. Das bei Fig. 18 erwähnte
Joch 85 ist in diesem Fall nicht nötig.
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Die beschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen indifferente Abstützung
der Waagbrücke. Natürlich kann die beschriebene Abstützung aus bestimmten Gründen
auch nur annähernd indifferent, d. h. leicht stabil oder labil ausgeführt werden.
In den meisten Fällen wird man aus den eingangs erwähnten Gründen eine indifferente
oder leicht stabile Lagerung vorziehen.
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Als Anschlag gegen horizontale Verschiebung (an Stelle der K'ugeln
7, Fig. I) werden zweckmäßig gleiche Teile wie für die Abstützung benutzt. Es können
aber auch andere im Waagenbau übliche Elemente verwendet werden.