DE9311872U1

DE9311872U1 - Wiegevorrichtung für eine elektronische Bandwaage

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Priority date: 1993-06-28
Filing date: 1993-08-09
Publication date: 1993-12-23
Anticipated expiration: 2003-08-10
Also published as: CN2155558Y

Description

Wiegevorrichtung für eine elektronische Bandwaage

Das Gebrauchsmuster betrifft eine Wiegevorrichtung für eine elektronische Bandwaage mit Wiegewalzen, die unter einem Band angebracht sind, einem die Wiegewalzen tragenden Wiegerahmen, einem Balken (balancer), einer Balkenwelle, eine an jedem Ende der Welle befestigte Federbasis, und Federstreifen, welche den Wiegerahmen mit der Federbasis verbinden.

Eine Kraftübertragungseinrichtung ist eine Transformationseinrichtung in einer elektronischen Bandwaage, daher spielen die Präzision und die Stabilität der Transformationseinrichtung eine entscheidende Rolle in der elektronischen Bandwaage. Es gibt derzeit verschiedene elektronische Bandwaagen, deren Transformationseinrichtungen im allgemeinen Hebelkonstruktionen sind. Ein Nachteil der Hebelkonstruktionen besteht darin, daß ein Zustand, der eine exakte Linearität, eine gute Wiederholbarkeit und einen kleinen Rückstellfehler aufweist, bei der Montage gesucht werden muß, daher ist der Justiervorgang sehr schwierig. Ferner sind die Montage- und Justierbedingungen so streng (oder hart), daß Präzision und Stabilität nicht sichergestellt werden können. Im allgemeinen beträgt der erzielte Fehler in solchem Fall 8%.

In DT-2810-185 sind eine Kraftübertragung und ein Umwandlungslasthebel offenbart worden, bei welchen eine zylindrische Kraftübertragungskonstruktion für den Hebel verwendet

wird. Da ein konstanter Abstand zwischen einem belasteten

Punkt und einer Stütze durch die Konstruktion bei Belastung

nicht sichergestellt werden kann, kann ihre Präzision nicht

genau sichergestellt werden.

Ein Ziel des Gebrauchsmusters ist daher die Schaffung einer Wiegevorrichtung für eine elektronische Bandwaage, bei welcher die Wiegepräzision bei Belastung nicht beeinträchtigt wird. Dieses Ziel wird erreicht durch die in Anspruch 1 beanspruchten Merkmale, während andere bevorzugte Konstruktionen in den Unteransprüchen definiert sind.

Eine zylindrische Fläche, die an einem Ende eines Balkens ausgebildet und mit Federstreifen verbunden ist, wird gemäß dem Gebrauchsmuster verwendet, daher kann die Vorrichtung gemäß dem Gebrauchsmuster einen konstanten Abstand zwischen einem belasteten Punkt und dem Rotationszentrum des Balkens während eines Wiegevorgangs völlig sicherstellen. Infolgedessen wird durch die geschilderte Konstruktion die Wiegegenauigkeit der Vorrichtung effektiv sichergestellt.

In der Vorrichtung gemäß dem Gebrauchsmuster wird ein starres Gehäuse verwendet, so daß die gesamte Konstruktion sich während eine Wiegevorgangs nicht deformieren kann, und daher kann auf diese Weise die Wiegegenauigkeit weiter erhöht werden. Einige Verstärkungen sind zwischen Innenwänden des starren Gehäuses angeordnet. Ein Ende einer Verstärkung ist mit einer Oberseite des starren Gehäuses verbunden, und ein anderes Ende ist mit einer vertikalen Seitenwand des Gehäuses verbunden. Insbesondere ist eine außergewöhnliche Verstärkung parallel zu einer Achse des Balkens angeordnet an einer Position, an welcher ein Sensor mit der inneren Oberfläche des Gehäuses verbunden ist. Ein mittlerer Teil der außergewöhnlichen Verstärkung ist ein Hohlraum oder eine Kammer, in welcher der Sensor angebracht ist, und zwei längliche Teile der außergewöhnlichen Verstärkung sind mit der Kammer oder dem

Hohlraum verbunden. Die Festigkeit der Oberfläche des Gehäuses ist offensichtlich bei der Position der außergewöhnlichen Verstärkung vergrößert, so daß eine vertikale Deformation weniger als 0,01 mm, vorzugsweise weniger als 0,005 mm beträgt an der Position, wenn auf die Position eine Belastung ausgeübt wird, die gleich dem anderthalbfachen Skalenendwert des Sensors oder weniger entspricht.

Ein Ausführungsbeispiel des Gebrauchsmusters wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Figur 1 eine schematische Skizze der Kraftübertragungsanalyse des Gebrauchsmusters;

Figur 2 eine Schnittansicht eines Gehäuses und anderer Elemente des Gebrauchsmusters;

Figur 3 eine Schnittansicht bei der Linie A-A in Figur 2, welche die Verbindungsbeziehung der Federstreifen zeigt;

Figur 4 eine schematische Skizze einer Kraftübertragungsvorrichtung nach dem Stand der Technik; und

Figur 5 eine schematische Skizze der Kraftübertragungsanalyse von Figur 4.

Figur 4 zeigt eine bekannte Kraftübertragungseinrichtung eines Hebeltyps mit Wiegewalzen 2 zum Auflagern eines Bandes 1, einem Wiegerahmen 4 zum Stützen der Wiegewalzen 2, einem Balken (balancer) 3, einer Balkenwelle 8 (in Figur 4 ist nur eine Hälfte gezeigt), einem Federstreifen 5, der den Wiegerahmen 4 mit der Federbasis 9 verbindet, und einem Sensor 6, der zwischen dem Vorderende des Balkens 3 und dem Fundament eines Bandförderers amgebracht ist.

In der bekannten Vorrichtung sind die Verbindung zwischen den Federstreifen und der Federbasis sowie die Verbindung zwischen einem Wiegesensor und einem Balken angeordnet, wie in

Figur 4 gezeigt. Es ist jedoch kein Patentdokument oder technische Fachliteratur betreffend den Verbindungsaufbau zwischen dem Federstreifen und dem Sensor gefunden worden. Nach Untersuchen und Prüfen hat der Anmelder herausgefunden, daß der Planverbindungsaufbau zum Verbinden eines Federstreifens mit einem Wiegesensor in einer Kraftübertragungseinrichtung einer der objektiven Gründe ist, welche sich auf die Wiegegenauigkeit und -Stabilität einer elektronischen Bandwaage auswirken. Daher muß er verbessert werden.

Figur 5 zeigt eine bekannte Kraftübertragung, bei welcher ein Zentrum 0 der Balkenwelle die Hebeldrehachse ist. W' ist das anfängliche Gewicht, das auf einen Punkt A' wirkt. F' ist die Kraft, die auf das Balkenende B' im Fall freier Belastung wirkt. W' ist das Gewicht, das auf einen Punkt B wirkt, wenn der Hebel geneigt worden ist und der Sensor elastisch verformt worden ist. Fi und F2 sind die Kraftkomponenten von F. a ist der Gewichtsarm und b ist der Übertragungsarm, &agr; ist der Drehwinkel des Hebels, und &thgr; ist der Winkel, der gebildet wird durch die Bewegung der Verbindungsposition von A' nach A, wenn der Federstreifen belastet wird.

Gemäß dem Hebelgesetz wird die übertragene Kraft F mit folgenden Gleichungen berechnet:

Wi · a = Fi · b ( 1 )

Wi = W · cos (&agr; + &thgr;) (2 )

Fi = F · cos ia (3)

Durch Einsetzen der Gleichungen (2), (3) in die Gleichung (1) ergibt sich die folgende Gleichung:

cos (a + &thgr;) a

cos ^a b

In Gleichung (4) ist F eine Funktion der Variablen &agr;, &thgr; und W. Obwohl der Winkel &agr; in der Praxis kleiner ist als 0,2° und der Winkel &thgr; viel kleiner ist als der Winkel &agr;, ist der Fehler eines Kraftmomentes eine objektive Tatsache. Da die Wiegegenauigkeit und -Stabilität der elektronischen Bandwaagen immer strenger verlangt werden, darf der obige Fehler nicht vernachlässigt werden. In dem Fall des Vorhandenseins des obigen Fehlers wird die herkömmliche Vorrichtung im allgemeinen durch Einstellen der Drehachsenposition behoben. Dies ist einer der Gründe dafür, daß die Stabilität der herkömmlichen technischen Einrichtung sehr schwierig sicherzustellen ist.

Figur 1 zeigt eine Ausführungsform des Gebrauchsmusters. In dieser Ausführungsform sind Wiegewalzen 2 jeweils auf zwei Seiten unter einem Band 1 angebracht. Ein Wiegerahmen 4 ist mit den Wiegewalzen 2 starr verbunden. Eine Welle 8 ist drehbar gelagert an einem starren Gehäuse, das an einem Bandförderer befestigt ist. Wie deutlich in Figur 1 gezeigt, weist eine Federbasis 9 eine zylindrische Gestalt auf. Ein Ende des Federstreifens ist an der zylindrischen Federbasis durch Schrauben befestigt, und sein anderes Ende ist an dem Wiegerahmen 4 befestigt. Die Federstreifen 5 sind auf die Peripherie der zylindrischen Federbasis 9 gewickelt, daher kann ein konstanter Abstand AO, der sich von einem Punkt A zu dem Rotationszentrum 0 erstreckt, sichergestellt werden, wenn die Vorrichtung gemäß dem Gebrauchsmuster belastet wird. Der Fehler des Wiegewertes, der erzeugt wird durch die Variation des Hebelarmes, kann durch diese Vorrichtung eliminiert werden. Dies ist auch ein wichtiger Maßstab zur Erhöhung der Wiegegenauigkeit gemäß dem Gebrauchsmuster. Natürlich kann diese Konstruktion auch für das Ende benutzt werden, an dem der Sensor mit dem Balken verbunden ist, wobei der Vorteil darin liegt, daß die Wiegegenauigkeit weiter erhöht werden kann.

Wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt, ist der Balken 3 in dieser Ausführungsform des Gebrauchsmusters durch Lager drehbar an einem starren Gehäuse 13 gelagert. Das starre Gehäuse 13

weist eine rechteckige Gestalt auf, und seine obere Fläche kann eine flache Fläche sein, vorzugsweise eine sphärische Fläche. Eine Seite des Gehäuses ist offen (Figuren 1, 2 und 3), Verstärkungen 14 sind gleichmäßig angeordnet an Verbindungsstellen, an denen die Seitenwände des Gehäuses vertikal mit seiner oberen Fläche verbunden sind. Wie in Figur 2 gezeigt, ist eine außergewöhnliche Verstärkung 15, die parallel ist zu der Achse des Balkens, an einer Position angeordnet, wo der Sensor an der oberen Fläche des Gehäuses angebracht ist. Die Verstärkung 15 weist einen Hohlraum oder eine Kammer auf, in deren Mittelabschnitt der Sensor aufgenommen wird.

Der Einfachheit halber ist der Hohlraum oder die Kammer in Figur 2 nicht im einzelnen gezeigt. Die gesamte Festigkeit und Starrheit des Gehäuses sind offensichtlich durch diese Verstärkungen verstärkt. Wenn das Gehäuse mit einem Gewicht, welches gleich dem Anderthalbfachen des Vollausschlags des Sensors ist, an der Stelle belastet wird, an welcher der Sensor angebracht ist, beträgt die vertikale Deformation des Gehäuses weniger als 0,01 mm, vorzugsweise weniger als 0,005 mm. Das Gehäuse ist an dem Fundament eines Förderers durch Schrauben 17 befestigt (Figur 2), die nicht im einzelnen gezeigt sind. Wie in Figur 2 gezeigt, sind die Federstreifen 5 an der Federbasis 9 auch durch einige Schrauben befestigt. Das Ziel des Gebrauchsmusters wird erreicht durch Kombinieren der zylindrischen Flächenkonstruktion mit dem starren Gehäuse. Obwohl die zylindrische Flächenkonstruktion die Wiegegenauigkeit hinsichtlich der geometrischen Konstruktion sicherstellen kann, verursacht jedoch die Deformation der Konstruktion selbst auch einen Wiegefehler, wenn die gesamte Starrheit und Festigkeit der Vorrichtung nicht fest genug sind. Daher müssen die Festigkeit und Starrheit der Konstruktion erhöht werden, um auf diese Weise sicherzustellen, daß die statische Genauigkeit innerhalb 0,02 und die dynamische Genauigkeit innerhalb 0,1 liegt (das Meßverfahren erfüllt die Auflage 50 von OIML).

Es ist offensichtlich für den Fachmann, daß verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Rahmen des Gebrauchsmusters abzuweichen, und das Gebrauchsmuster soll nicht als beschränkt auf das angesehen werden, was in der Zeichnung gezeigt und in der Beschreibung beschrieben ist.

Claims

Schutzansprüche :

1. Wiegevorrichtung für eine elektronische Bandwaage mit Wiegewalzen, die unter einem Band angebracht sind, einem die Wiegewalzen tragenden Wiegerahmen, einem Balken und einer Balkenwelle, eine an jedem Ende der Welle befestigte Federbasis, und Federstreifen, welche den Wiegerahmen mit der Federbasis verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Außenfläche der Federbasis (9) zylindrisch geformt ist, daß ein Ende der Federstreifen (5) fest an der zylindrischen Fläche angebracht ist, während ihr anderes Ende an dem Wiegerahmen (4) befestigt ist, daß die Enden des Balkens (3) jeweils drehbar gelagert sind an den Seitenwänden eines starren Gehäuses (13), und daß ein Ende eines Wiegesensors (6) mit dem starren Gehäuse (13) verbunden ist und sein anderes Ende mit dem Balken (3) verbunden ist.

2. Wiegevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Balkens (3) zum Verbinden mit dem Sensor (6) zylindrisch geformt ist.

3. Wiegevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das starre Gehäuse (13) ein rechteckiges Gehäuse ist und darin Verstärkungen angeordnet sind.

4. Wiegevorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Fläche des starren Gehäuses (13) eine flache Fläche ist.

5. Wiegevorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Fläche des starren Gehäuses (13) eine sphärische Fläche ist.

6. Wiegevorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verstärkung (15) parallel zu der Achse des Balkens (3) in dem Gehäuse (13) und durch eine Position hindurch angeordnet ist, wo der Sensor (6) mit dem Gehäuse (13)
verbunden ist, wobei der Sensor (6) bei der Position von der
Verstärkung (15) umgeben ist, so daß die vertikale Deformation bei der Position weniger als 0,01 mm beträgt, vorzugsweise weniger als 0,005 mm, wenn auf das Gehäuse (13) bei der Position eine Kraft ausgeübt wird, die anderthalb mal so groß ist wie ein Skalenendwert des Sensors.