LU83680A1 - Biegekoppel fuer waagen - Google Patents

Description

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Mettler Instrumente AG, Greifensee (Schweiz)

Biegekoppel für Waagen

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Biegekoppel für Waagen, insbesondere für höher auflösende Waagen, mit wenigstens zwei Einspannenden, mit zwei parallelen Biegegelenken, und mit einem sich zwischen den Biegegelenken er-5 streckenden Steg von zumindest angenähert rechteckigem Querschnitt.

Ein derartiger Biegekoppel ist z.B. aus der US-Patent~ schrift 4,280,577 bekannt geworden. Er dient typischerweise zum Herstellen einer kraftübertragenden, in der Re-10 gel auf Zug beanspruchten Verbindung zwischen einem Lastaufnehmer und einem Uebersetzungshebel, insbesondere bei 'wegamen Waagen (beispielsweise bei solchen mit elektromagnetischer Lastkopensation oder solchen mit einer schwingenden Saite als Messglied). 1

Biegekoppel der hier betrachteten Art sollen Biegegelenke mit einer möglichst kleinen Federkonstanten sowie mit möglichst genau definiejrt.er Biegelinie haben, wobei die \ - 2 -

Erfüllung dieser Forderungen umso wichtiger wird, je höher die Anforderungen an die Waage sind bezüglich Messgenauigkeit und Anzeigeauflösung. Dabei muss natürlich das Biegegelenk noch stark genug sein, um die erwarteten (Zug-5 oder gar Druck-)Kräfte in Längsrichtung des Koppels sicher übertragen zu können. Darüber hinaus sollte der Biegekop-• . pel noch in der Lage sein, Einspannmomente der Befesti gungsstellen aufzunehmen, und er sollte kleinere Messfehler in den Bauteilen und Verschiebungen aus Temperatur-10 änderungen vertragen können - dies alles, ohne dass daraus Verspannungen und damit Verschlechterungen der Wägegenauigkeit resultieren.

Es lag nahe, zur Erfüllung dieser Forderungen, also zur Erzielung einer möglichst grossen Biegsamkeit auch in 15 Querrichtung, ein Kreuzbiegegelenk in Betracht zu ziehen (wie es für Saitenwaagen beispielsweise aus der US-Patent-schrift 3,779,072 bekannt wurde) oder aber wenigstens eine Verjüngung in Querrichtung vorzusehen, wie sie aus der eingangs erwähnten US-Patentschrift 4,280,577 bekannt ist, 20 aber auch, für die Lenker eines Hebelwerks einer Waage, in der deutschen Offenlegungsschrift 24 48 554 offenbart ist.

Massnahmen der eben genannten Art vermochten jedoch nicht zu befriedigen. Ist die Federkonstante der Verjüngung in 25 der Querrichtung grösser als diejenige des (Haupt-)Biegegelenks, so ist die Eiegehärte in der Querrichtung zu •gross - seitliche Kräfte oder Momente resultieren in einer Verspannung des Koppels. Ist die Federkonstante der Verjüngung in der Querrichtung dagegen gleich oder klei-30 ner als diejenige des (Kaupt-)Biegegelenks, so ergibt sich eine zu grosse Weichheit auch in der Haupt-Biegerichtung und daraus eine belastungsabhängige Verschiebung der Hauptbiegelinie, woraus Unlinearitäten resultieren.

Schliesslich wird, wenn die Federkonstante in Querrich tung kleiner ist, die Belastbarkeit in der Zug- bzw. Druck richtung zu niedrig (Lastübertragung 1).

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Die vorliegende Erfindung resultierte also aus der Auf-5 gabestellung, einen Biegekoppel zu finden, der bei genü-= _ gender (Druck- oder Zug-)Festigkeit in der Längsrichtung eine kleine Federkonstante der (Haupt-)Biegegelenke mit einer grossen Nachgiebigkeit in der Querrichtung verbindet, ohne dass infolge von Querbelastungen die Waagenfunk-10 tion beeinträchtigende Verschiebungen der Biegelinie und/ oder Verspannungen auftreten.

Erfindungsgemäss wird hierzu vorgeschlagen, dass sich bei einem Biegekoppel der eingangs umschriebenen Art die kleinere Rechteckdimension parallel zu den Achsen der Biege-15 gelenke erstreckt. Diese Gestaltung bewirkt, dass der

Steg in Querrichtung als Biegefeder wirkt, deren Feder ·« konstante - je nach der Länge des Steges - sehr klein gehalten werden kann, sodass die gewünschte Nachgiebigkeit in Querrichtung ohne störende Nebeneffekte erreicht wird 20 (die Biegehärte des Steges in der Ebene der Achsen der Biegegelenke ist kleiner als quer dazu).

In einer bevorzugten Ausführungsform weisen mindestens der Steg und die Einspannenden gleiche Materialdicke auf. Dabei ist zweckmässigerweise zwischen dem Steg und den 25 Einspannstellen je eine Verdrehung um 90 Grad vorgesehen. Diese Ausbildung hat den Vorteil einer besonders einfachen Herstellung, wobei von Blechstreifen geeigneten Materials ausgegangen werden kann.

Die Verdrehungen sind vorzugsweise zwischen dem Steg und 30 den Biegegelenken angeordnet. Damit ist der Biegebereich in der Querrichtung eindeutig abgegrenzt und auf den Be- c - 4 - reich zwischen den beiden (Haupt-)Biegegelenken beschränkt.

Mindestens bei höheren Auflösungen der Waage ist es zweckmässig, wenn an den Biegegelenken die Materialstärke reduziert ist. Mit geeigneten, vorzugsweise spanlos arbei-'5 tenden Verforinungsmethoden lässt sich so die gewünschte niedrige Federkonstante sowie eine eindeutig positionierte Biegelinie recht genau erreichen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der nicht massstüblichen Zeichnung erläutert. In der 10 Zeichnung ist

Figur 1 eine Draufsicht, und

Figur 2 eine Seitenansicht des Biegekoppels.

Der symmetrisch gestaltete Biegekoppel 10 ist aus einem Metallstreifen konstanter Materialstärke, beispielsweise 15 aus einem Material mit weitgehender Unempfindlichkeit des Elastizitätsmoduls gegenüber Temperaturschwankungen, gefertigt. Zwei Einspannenden 12 weisen je ein Loch 14 zum Befestigen auf. Benachbart zu den Einspannenden 12 sind die Biegegelenke 15 angeordnet: Die Breite wurde etwas 20 verringert, und symmetrische, bogenartige Verjüngungen 16 bewirken die gewünschte niedrige Federkonstante der Biegegelenke 15.

Der Mittelabschnitt des Biegekoppels 10 wird von eimen Steg 18 gebildet, der auf der Ebene durch die Biegegelen-25 ke 15 und durch die Einspannenden 12 senkrecht steht. Zwischen dem Steg 18 und den Biegegelenken 15 befindet sich je eine Verdrehung 20 um 90 Grad, deren ursprüngliche Breite und Dicke der Materialstärke des Metallstreifens entspricht.

30 Die Herstellung des Biegekoppels erfolgt mittel geläufiger Techniken: Zuerst wird ein Rohling gestanzt. Sodann - 5 - werden die Biegegelenke geformt, was z.B. durch Prägen erfolgen kann* anschliessend wird der Biegekoppel eingespannt und der Steg 18 um 90 Grad verdreht. Daran mag sich noch ein Vergüten des fertigen Biegekoppels anschliessen.

' 5 Auf die Darstellung einer Waage einschliesslich des Ein baus des bzw. der Biegekoppel in eine Waage wurde verzichtet, da dies nichts zum Verständnis der Erfindung beigetragen hätte. Es darf in diesem Zusammenhang auf die vorveröffentlichte, oben genannte US-Patentschrift 4,280, 10 577 verwiesen werden, welche einen typischen Anwendungs fall eines Biegekoppels der gattungsgemässen Art offenbart.

Die erfindungsgemässen Biegekoppel sind insbesondere, aber nicht ausschliesslich, für hochauflösende Präzisionswaa-15 gen geeignet.

Anders als im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel könnte man auch von Rundmatierial ausgehen, dem dann durch z.B. Quetschen die gewünschten Formen verliehen werden. Auch sind Biegekoppel gemäss der Erfindung denkbar, deren Steg 20 einen flachelliptischen Querschnitt hat.

Normalerweise werden die Biegekoppel über zwei Einspannenden verfügen, In manchen Fällen kann es jedoch zweckmässig sein, deren mehr vorzusehen (z.B. drei Einspannenden in V- oder U-Anordnung).

Claims (6)

1. Biegekoppel für Waagen, mit wenigstens zwei Einspannenden, mit zwei parallelen Biegegelenken, und mit einem sich zwischen den Biegegelenken erstreckendem Steg von zumindest angenähert rechteckigem Querschnitt, da- - _ 5 durch gekennzeichnet, dass sich die kleinere Rechteck dimension parallel zu den Achsen der Biegegelenke (15) erstreckt.

2. Biegekoppel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (18) und die Einspannenden (12) gleiche

10 Materxalstärke aufweisen.

3. Biegekoppel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er zwischen dem Steg (18) und den Einspannenden (12) je eine Verdrehung (20) um 90 Grad aufweist.

4. Biegekoppel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehungen (20) zwischen dem Steg (18) und den Biegegelenken (15) angeordnet sind. ^ 5. Biegekoppel nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass an den Biegegelenken (15) 20 die Materialstärke reduziert ist.

6. Biegekoppel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Stegs die Form einer flachen Ellipse aufweist. i