DE9113611U1 - Elektrische Waage - Google Patents

Description

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Ulnwober S Zimmerman*

Rosental 7/!I. Aufg.

D-8000 München

Mettler-Toledo AG, CH-8606 Greifensee 31. Oktober 1991

Elektrische Waage

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Waage mit einem Lastaufnehmer, einem Permanentmagnetsystem und einer in dessen Magnetfeld eintauchenden, stromdurchflossenen Spule zur Lastkompensation, wobei das Permanentmagnetsystem mit dem Gehäuse fest verbunden ist.

Die tragenden Teile einer Waage, z.B. der Sockel und auch das Gehäuse der Messzelle, werden im allgemeinen aus einer Aluminiumlegierung hergestellt. Das Permanentmagnetsystem andererseits besteht wenigstens teilweise aus Eisenwerkstoffen. Im Betrieb der Waage erwärmen sich sowohl die aus Aluminium bestehenden Teile als auch und im speziellen die aus Eisenmaterial bestehenden Teile des Permanentmagnetsystems. Bedingt durch die Temperaturänderungen dehnen sich diese Teile wegen ihrer unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten ungleich stark aus und bewirken systemverbiegende Kräfte, welche insbesondere bei hochauflösenden Waagen Messfehler verursachen können. Verbiegungen der Systemteile treten nicht nur dann auf, wenn das Permanentmagnetsystem an mehreren Stellen mit einem Gehäuseteil fest verbunden ist, wie dies beispielsweise in der DE-Al-3713636 gezeigt ist, sondern auch dann wenn zwischen dem Gehäuse und dem Permanentmagnetsystem ein Distanzring (US-A-3,955,638) oder mehrere Distanzhülsen (DE-Al-2749953) eingesetzt sind, die an mehreren Stellen sowohl mit dem Gehäuse als auch dem Permanentmagnetsystem starr verbunden sind.

Aus der E-A2-0291258 ist eine kraftkompensierende Waage bekannt, bei der den Problemen infolge unterschiedlicher Ausdehnung der Messzelle und des Permanentmagnetsystemes begegnet werden soll. Es wird dazu vorgeschlagen, den diese Elemente aufnehmenden Block nicht mehr aus einem einzigen Stück herzustellen, sondern diesen aus einem Verbund von zwei vertikal angeordneten Blechen und einem zwischen den beiden Blechen eingeklemmten Abstandhalter zu erzeugen.

Bei diesen bekannten Waagen ist das Permanentmagnetsystem stets grossflächig mit dem Ständer bzw. dem Gehäuse der Waage verbunden. Unterschiedliche Ausdehnungen der beiden Teile können sich daher systemverbiegend auswirken.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, durch unterschiedliche Wärmedehnung des Permanentmagnetsystems und der Gehäuseteile verursachte Kräfte auf das System soweit wie möglich zu verringern. Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Waage, welche sich dadurch auszeichnet, dass die Verbindung des Permanentmagnetsystems mit dem Gehäuse an einer einzigen Stelle erfolgt.

Die erfindungsgemässe Waage hat den Vorteil, dass durch die Auflage des Permanentmagnetsystems an einer einzigen Stelle trotz unterschiedlicher Ausdehnung der beiden sich an der Verbindungsstelle oder Kontaktstelle berührenden Bereiche äusserst geringe Kräfte auf das System und insbesondere nur in einem sehr begrenzten Bereich übertragen werden können, so dass keine das Messresultat über der Toleranzgrenze beeinflussende Systemverbiegung eintritt.

Die punktsymmetrische Kontaktfläche an der Verbindungsstelle zwischen dem Permanentmagnetsystem und dem Ständer bewirkt eine geringstmögliche, den Ständer verbiegende Krafteinleitung.

Durch die Verwendung einer Schraube als einziges Verbindungselement kann die für die Krafteinleitung wirksame Kontaktfläche auf einen im wesentlichen kreisringförmigen Bereich beschränkt werden. Die Verwendung einer kreisringförmigen Scheibe ermöglicht eine kostengünstige Herstellung und eine einfache Montage.

Anhand illustrierter Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen Grundriss einer Waagenmechanik, teilweise aufgeschnitten, Figur 2 einen Längsschnitt entlang Linie II-II von Figur 1 und Figur 3 einen vergrössert dargestellten Querschnitt einer weiteren Ausführungsform des Permanentmagnetsystems.

Die gezeigten und beschriebenen Beispiele der Messzelle einer oberschaligen elektrischen Waage zeigen nur gerade die für das Verständnis der Erfindung notwendigen Teile. Die Komponenten der elektrischen Steuerung sowie das Waagschalengehäuse, der Wägeraum, die Tastatur und die Waagschale sind der besseren Uebersichtlichkeit halber weggelassen. Die Funktionsweise einer elektromagnetisch kompensierenden Waage wird als bekannt vorausgesetzt. Auf eine nähere Beschreibung wird daher verzichtet.

Im Grundriss des in Figur 1 dargestellten Teiles einer Waage, im folgenden kurz Messzelle 1 genannt, ist mit Bezugszeichen 3 der Ständer bezeichnet, welcher die mechanischen Teile trägt und mit 5 der obenliegende Lenker, welcher an seinem vorderen Ende 7 mit einem Lastaufnehmer 9 verschraubt ist. Sein hinteres Ende 11 ist mit dem Ständer 3 verbunden. Ein zweiter untenliegender Lenker 13, der im wesentlichen gleich ausgebildet ist wie der obere Lenker 5, ist mit seinem vorderen Ende unten am Lastaufnehmer 9 befestigt; sein hinteres Ende ist wie dasjenige am oberen Lenker 5 mit dem Ständer 3 verbunden. An einem Uebersetzungshebel 15 ist eine im vorliegend beschriebenen Beispiel kreiszylindermantelförmige Spule 17 befestigt, welche in einen ebenfalls kreiszylindermantelförmigen Luftspalt eines Permanentmagnetsystems (Magnetkreises) 19 aus Weicheisen eintaucht. An seinem anderen, der Spule 17 gegenüberliegenden Ende ist der Hebel 15 durch zwei in einem Abstand angebrachte Stehlager 21 mit dem Ständer 3 schwenkbar verbunden. Zwischen den beiden Stehlagern 21 greift am kürzeren Arm des Hebels 15 das eine Ende eines Zugkoppels 23 an, dessen zweites Ende mit dem stirnseitig zum Ständer 3 angeordneten Lastaufnehmer 9 verbunden ist.

Die den Lastaufnehmer 9 tragenden Lenker 5 und 13 weisen im Beispiel eine im wesentlichen H-förmige Gestalt auf. Selbstverständlich könnten die Lenker auch z.B. Y-förmig ausgebildet sein.

Der zur Uebersetzung der über den Lastaufnehmer 9 eingeleiteten Kraft F dienende Hebel 15 wird durch eine im Mantel des topfförmig ausgebildeten Magnetkreises 19 angebrachte Oeffnung 25 zur Spule 17 geführt und letztere am Ende des Hebels 15 befestigt. Im Magnetkreis 19 ist ein ringförmiger Magnet 27 eingesetzt, in welchen die Spule 17 konzentrisch eintaucht. Koaxial zur ringförmigen Spule 17 ist am Boden 29 des topfförmigen Magnetkreises 19 ein Eisenkern 31 angeordnet. Der Magnetkreis 19 ist mit einer einzigen Schraube 33, welche vorzugsweise koaxial zur Achse A der Spule 17 liegt, am Ständer 3 befestigt. Der Boden 29 des Magnetkreises 19 liegt nur mit dem kreisringförmigen Bereich ausserhalb der Schraube 33 am Ständer 3 an. In der Ausführung gemäss Figur 2 ist zwischen dem Ständer 3 und dem Boden 29 eine kreisringförmige Scheibe 35 eingelegt. Anstelle einer Scheibe 35 kann am Ständer 3 und/oder am Boden 29 im Bereich der Bohrung für die Schraube 33 eine entsprechende kreisringförmige Erhöhung 137 angebracht sein (vgl. Figur 3), welche einen Auflagebereich von genau definierter Geometrie und Ausdehnung darstellt. Die flächenmässige Ausdehnung der

Erhöhung 137 bzw. der kreisringförmigen Scheibe 35 ist vorzugsweise derart klein bemessen, dass die Auflagefläche für den Magnetkreis 19 einerseits gerade ausreicht, diesen sicher mit dem Ständer 3 zu verbinden, andererseits aber gering genug ist, um das System verbiegende Kräfte einzuleiten.

In der Ausführung der Erfindung gemäss den Figuren 1 und 2 ist der Magnetkreis 19 oben durch einen flachen Deckel 39 verschlossen.

Die Ausführungsform der Erfindung gemäss Figur 3 weist einen Magnetkreis 119 auf, der aus dem kreisringförmigen Magneten 127 und je einem oben und unten aufgesetzten schalenförmigen Teil 141 und 143 besteht. Der Hebel 115 durchdringt seitlich den Schalenteil 143 und ist mit der Spule 117 verbunden.

Der Magnetkreis 19,119 und die Spule 17,117 können selbstverständlich auch rechteckig ausgeführt sein.

Claims (6)

-&ogr; - Schutzansprüche

1. Elektrische Waage mit einem Lastaufnehmer, einem Permanentmagnetsystem und einer in dessen Magnetfeld eintauchenden, stromdurchflossenen Spule zur Lastkompensation, wobei das Permanentmagnetsystem mit dem Ständer der Waage fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des Permanentmagnetsystems (19) mit der Messzelle (3) an einer einzigen Stelle erfolgt.

2. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche an der Verbindungsstelle punktsymmetrisch ausgebildet ist.

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

dass die Verbindung durch eine Schraube (33) erfolgt.

4. Waage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube

(33) durch ein Loch im Boden des Ständers (3) in ein Gewinde am Boden (29) des Permanentmagnetsystems (19) eingedreht ist.

5. Waage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass

die Kontaktfläche zwischen dem Permanentmagnetsysem (19,119) und dem Ständer (3,105) durch einen am Permanentmagnetsystem und/oder am Ständer (3,103) angebrachten Wulst (137) kreisringförmig ausgebildet ist.

6. Waage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche von einer kreisringförmigen Scheibe (35) gebildet wird.