WO1997027458A1 - Weighing element - Google Patents

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WO1997027458A1
WO1997027458A1 PCT/EP1997/000332 EP9700332W WO9727458A1 WO 1997027458 A1 WO1997027458 A1 WO 1997027458A1 EP 9700332 W EP9700332 W EP 9700332W WO 9727458 A1 WO9727458 A1 WO 9727458A1
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WO
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swivel body
load
bearing shell
weighing
element according
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Application number
PCT/EP1997/000332
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German (de)
French (fr)
Inventor
Jan Boye
Original Assignee
Schwelm Anlagenbau Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schwelm Anlagenbau Gmbh filed Critical Schwelm Anlagenbau Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G23/00—Auxiliary devices for weighing apparatus
    • G01G23/18—Indicating devices, e.g. for remote indication; Recording devices; Scales, e.g. graduated
    • G01G23/36—Indicating the weight by electrical means, e.g. using photoelectric cells
    • G01G23/37—Indicating the weight by electrical means, e.g. using photoelectric cells involving digital counting
    • G01G23/3728—Indicating the weight by electrical means, e.g. using photoelectric cells involving digital counting with wireless means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G21/00—Details of weighing apparatus
    • G01G21/23—Support or suspension of weighing platforms

Definitions

  • the invention relates to a weighing element with an electrical measuring cell which is arranged between a support part and a load part which can be connected to the load to be weighed and which is connected to a measuring device.
  • the core of such a weighing element is formed, for example, by an electrical measuring cell which consists of a deformation body which is matched to the respective load case and in which certain surfaces deforming under load are provided with strain gauges (DMS) which are used to generate them of a measurement signal in a Wheatstone 'bridge are interconnected. Strains and / or compression of the deformation body lead to changes in the current flow, so that after a corresponding calibration from the degree of deformation detected by the current change, the respective load leading to the deformation can be determined directly.
  • electrical strain gauge measuring cells for example, measuring cells operating on a piezoelectric basis are also used. With the aid of such electrical measuring cells, a very precise weighing can in principle be carried out.
  • the invention is based on the object of creating a weighing element which still delivers reliable measurement results even with large angular deviations from the horizontal.
  • This object is achieved according to the invention in that the support part has a bearing shell and a pivot body mounted in the bearing shell and provided with the measuring cell, the center of curvature of the bearing shell and pivot body being the same and the overall center of gravity of the pivot body being below the center of curvature and that the measuring cell on the top of the swivel body is assigned a curved transmission surface on which the load part is supported with a corresponding counter surface, the center of curvature of the transmission surface and the counter surface being identical to the center of curvature of the bearing shell and the swivel body.
  • Such an arrangement ensures that, with a corresponding size dimension of the bearing shell on the one hand and the counter surface of the load part on the other hand, very large angular deviations from the horizontal are without influence on the introduction of force and thus on the measurement result, since the weight load is transferred to that with the swivel body connected measuring cell on the one hand and the support of the swivel body by the bearing shell on the other hand, always takes place vertically.
  • the swiveling options within the room are determined by the selected shape of the respective surface pairings.
  • the facing surface pairings bearing shell / swivel body and / or transmission surface / counter surface are designed as spherical surfaces. Such a geometric shape of the mutually facing surface pairings results in a possibility of pivoting about horizontal pivot axes oriented in any space.
  • the facing surface pairings bearing shell / swivel body and / or transmission surface / counter surface are designed as cylindrical surfaces .
  • the angular position of the load to be weighed relative to the base of the weighing element can change by a relatively large angle in a swivel plane, while it has smaller swivel angles in a swivel plane oriented perpendicularly thereto.
  • the facing pairings of bearing shell / swivel body and / or transmission surface / counter surface are designed as barrel surfaces.
  • different surface geometries can also be combined in the swivel body. For example, it is conceivable to combine a • spherical surface for one surface pairing with a barrel surface for the other surface pairing.
  • the support part is designed as a housing, which comprises the bearing shell, the swivel body and the load part, and that the load part is provided with an extension projecting out of the housing for load absorption.
  • adjusting means are provided through which the load part and the swivel body can be brought out of contact for relief.
  • This measure has the advantage in particular for applications in which the weighing element according to the invention is arranged on mobile systems, for example vehicles, that the load to be weighed is in contact with the electrical measuring cell on the swivel body only during the weighing process and this contact is eliminated during the pure transport time is so that the mutually assigned surface pairings are subjected to practically no wear.
  • Such adjusting means can be formed on a vehicle, for example, by mechanical or hydraulic lifting elements by means of which either the load, for example, a container or tank, is raised during the journey and held in a lock.
  • means are provided by which the friction between the bearing shell and the swivel body can be reduced at least temporarily.
  • These means can be formed, for example, by spring-supported rolling elements in the bearing shell or in the swivel body, which yield when the swivel body is loaded with the load to be weighed, so that the swivel body can then be supported on the surface of the bearing shell .
  • a fluid for example a gaseous or liquid fluid
  • a fluid for example a gaseous or liquid fluid
  • the pressure is then reduced so that the swivel body again lies on the bearing shell.
  • this liquid is displaced into corresponding expansion spaces.
  • means for controlling the alignment of the swivel body with respect to the vertical and / or the horizontal are provided.
  • mechanical means connected to the swivel body in the form of a pendulum pointer or the like can be used for this purpose, or an optically or optoelectrically "readable" central vial can be connected to the swivel body.
  • a weighing element with the features shown above is suitable for use on mobile devices, in particular for weighing the load on vehicles, at least three weighing elements being arranged between the structure carrying the load and the vehicle frame and at least partially form the support for the structure. If the three weighing elements are combined with the required measuring circuit in the usual manner, then this arrangement of the weighing elements gives the possibility, both when filling and when emptying the Charge to take a weight measurement.
  • the particular advantages of the weighing element according to the invention become clear precisely in this application. In addition to a simple installation option, it also follows that no special requirements for the positional accuracy have to be made during installation.
  • the weighing element according to the invention is that the swivel body can be designed so that commercially available, high-precision measuring cells can be used, which allow a measuring accuracy of about 1 kg with a tare of, for example, 20 tons.
  • This also allows the use of the weighing element according to the invention in connection with tank vehicles for the transport of liquids, since both the filling process and the emptying process can be monitored by gravimetric measurement instead of by volumetric measurement, which is always temperature-dependent.
  • the weighing element according to the invention offers the advantage that, particularly for the application in vehicles which, in practice, rarely find a correspondingly horizontally oriented standing surface when filling and / or emptying, in relation to the weighing plane which is necessarily to be aligned horizontally the self-adjustment of the individual swivel bodies with respect to the horizontal, the weighing process, even with relatively large deviations of the standing plane from the horizontal plane, an exact weighing process is possible. This is also a prerequisite for the system's calibration capability when used on vehicles.
  • Fig. 1 is a schematic drawing to explain the
  • Fig. 2 shows the arrangement. Fig. 1 with an inclined
  • Fig. 5 shows an embodiment. 4 with locking device.
  • a load 1 is shown in FIG. 1, the total weight of which is shown by the arrow 2 acting on the center of gravity G.
  • This load 1 should be by two weighing element 3.1. 3.2 are weighed, with the weighing elements as swivel bodies
  • the load 1 is in each case provided with a load part 4 assigned to the corresponding weighing element, which is provided with a cylindrical counter surface resting on the cylindrical weighing element.
  • the load 1 is here inclined at an angle OC of, for example, 10 ° with respect to the horizontal, while the two weighing elements 3.1 and 3.2 each lie on a horizontal support plane 5, correspondingly offset in height. Since in the arrangement shown, the two weighing elements 3.1 and
  • each of the two weighing elements 3.1 and 3.2 has a proportion of the weight of the load 1 corresponding to the angle of inclination. Since the weighing elements are cylindrical, the forces 6.1 and 6.2 parallel and opposite to Weight 2. From the representation acc. Fig. 1 can now be seen that the load on the two weighing elements
  • FIG. 1 only represent bearing shells with an infinitely large curvature.
  • the two weighing elements 3.1 and 3.2 are assigned in each case with electrical measuring cells to be described in more detail below, for example a measuring cell which works on the strain gauge principle, and if the two electrical measuring cells are connected to a corresponding measuring device 8, then with appropriate summation of the two measured forces 6.1 and 6.2, the weight 2 of the load 1 can be read off directly after appropriate calibration of the overall system.
  • FIG. 2 A possibility can now be derived from FIG. 2 as to how a weighing element can be designed by combining the counter surface 4 of the bearing shell 7 and the swivel body 3, which enables a weighing process that is independent of the inclination.
  • FIG. 3 Such an exemplary embodiment is shown in FIG. 3, the arrangement already being shown at an inclination of 15 ° with respect to the horizontal.
  • a housing 9 for example a cylindrical barrel-shaped or spherical swivel body 3 with a correspondingly shaped bearing shell 7 and a correspondingly shaped counter surface 4 which is fastened to a load part 11 which can be moved in the direction of the axis 10.
  • the housing 9 forms the support part with which the weighing element 3 is fastened on the inclined support plane 5.
  • the bearing shell 7, the swivel body 3 and the mating surface 4 connected to the load part 11 and the transmission surface 12 of the swivel body facing the mating surface 4, on the one hand, and the curvature of the bearing shell 7 and the surface of the swivel body 3 associated therewith are curved such that their center of curvature M is identical.
  • An electrical measuring cell 13 is arranged in the swivel body 3, on which the load part 11 is supported via an intermediate piece 14, the surface of which facing the load part 11 forms the transmission surface 12 and on which the counter surface 4 of the load part 11 rests.
  • the intermediate piece 14 is slidably mounted in the direction of the axis of action 15, so that a load on the intermediate piece in the direction of the axis of action 15 exerts a force on the measuring cell 13.
  • the swivel body 3 with its measuring cell 13 and the intermediate piece 14 is now designed such that its overall center of gravity S is arranged at a distance below the center of curvature M, so that, provided there is no friction between the surfaces in contact, the swivel body 3 always aligns itself automatically that the axis of action 15 is perpendicular.
  • the supply of the measuring cell 13 with electrical current which is immediately the measuring current in a measuring cell implemented in DMS technology, can now either via appropriate cable guides or wirelessly via corresponding transmission elements 18, 19 from the swivel body 3 via not shown here lines connected to the element 19 are transmitted to the measuring device 8.
  • the housing 9 is expediently lowered so that the counter surface 4 of the load part 11 lifts off the corresponding transmission surface 12 of the swivel body 3 and this only under the influence of its own weight rests on the bearing shell 7.
  • a pressure medium channel 20 is provided in the lower area of the housing 9, which opens below the swivel body 3 in the bearing shell 7.
  • the swivel body 3 lifts off the bearing shell 7 and, depending on the inclined position of the housing with respect to the vertical, can be raised under the influence of the deep center of gravity S. adjust the swivel body 3 according to the swivel torque applied. Then the pressure medium supply is switched off, so that the swivel body rests on the bearing shell 7, so that the weighing process can be carried out after the load part 11 has been put on.
  • the swivel body 3 can, depending on the requirements of the application, be designed as a cylinder, as a barrel body, but also as a ball, so that the surface pairs assigned to one another are designed accordingly.
  • a hemisphere is mounted in the housing 9 with its bearing shell 7 designed as a support part in the form of a spherical cap as a swivel body 3, in which an electrical measuring cell is in turn arranged, which is designed in DMS technology.
  • the total center of gravity S of the swivel body 3 is also here at a distance below the center of curvature M of the mutually associated spherical surfaces of the bearing shell 7 and the swivel body 3.
  • the electrical measuring cell 13 is in turn provided on its upper side with a transmission body 14 which has a support surface 12 in the form of a spherical cap on which the load part 11 is supported with a correspondingly shaped spherical counter surface 4.
  • the center of curvature of the support surface 12 and the counter surface 4 is identical to the center of curvature M of the spherical surface of the bearing shell 7 and the assigned surface of the swivel body 3.
  • the load part 11 is passed through a bore 21 in a support part 22, the bore 21 being provided with a conical bearing surface 23, which is assigned a corresponding conical counter surface 24 on the load part 11.
  • 4 shows the arrangement in its weighing function, so that the conical surface 24 of the load part 11 is lifted off the bearing surface 23 of the support part 22 and the load part 11 lies completely over the measuring cell 13 and the swivel body 3 on the housing 9 is supported so that the force introduced into the measuring cell 13 via the load part 11 can be measured in the manner previously described.
  • the housing 9 is lowered so far by appropriate actuating means, for example a hydraulic piston-cylinder arrangement 25, that the load part 11 is supported on the support part 22, then the load part and the swivel body are brought out of contact at the same time and the electrical measuring cell 13 relieved. At the same time, the load resting on the load part 11 is fixed on the support part 22.
  • additional locking means are expedient, by means of which the load can be locked firmly after the housing 9 has been lowered.
  • the support part 7 or the housing 9 with its bearing shell serving as the support part 7 is pressed back into its rest position by means of a return spring after the pressure relief of the piston-cylinder arrangement 25 and is held in this position, so that, for example, when driving Relative movements of these moving parts are excluded.
  • the swivel body 3 is supported to the full extent via the bearing shell 7.
  • means are expediently provided which enable the alignment of the swivel body 3 to be checked with respect to the horizontal and / or the vertical, ie vertical alignment of the axis of action 15.
  • the swivel body is provided with optically and / or electrically "readable” means in the form of a dragonfly or an "artificial horizon".
  • FIG. 5 shows a modification of the embodiment according to the locking options.
  • Fig. 4. Like Fig. 4, Fig. 5 shows the arrangement in its weighing function. While according to the embodiment. FIG. 4, with the piston-cylinder arrangement 25 lowered, the load part 11 is supported on the support part 22 via its conical counter surface 24 and is held here only by gravity, in the embodiment according to FIG. Fig. 5, an additional locking device is provided, such as is useful for example in the arrangement of vehicles for driving.
  • the housing 9 is provided with lateral lugs 27 which are rigidly connected to a locking element 29 via corresponding transmission elements 28.
  • the load part 11 here has a conical pressure surface 30, to which a corresponding conical surface 31 on the locking element 29 is assigned.
  • the dimensions here are such that when the housing 9 is completely lowered, the load part 11 rests with its conical counter surface 24 on the bearing surface 23, as described with reference to FIG. 4, and that the conical surface 31 on the locking element 29 on the associated conical surface is additional Pressure surface 30 rests.
  • the load element 11 is thus fixed in the vertical direction between the two conical surfaces 23 and 31.
  • spring elements 32 which can be constructed, for example, as rubber spring elements, which are arranged on the upper side of the locking element 29 and are attached to a support yoke 22.1 which is fixedly connected to the supporting part 22 support.
  • spring elements 32 which can be constructed, for example, as rubber spring elements, which are arranged on the upper side of the locking element 29 and are attached to a support yoke 22.1 which is fixedly connected to the supporting part 22 support.
  • the housing 9 is lifted via the piston-cylinder unit 25 and first the locking element 29 is brought out of engagement with the load part 11 and the transmission surface 12 of the swivel body 3 on the counter surface 4 of the load part 11 comes to rest brought and the load part 11 is lifted from the bearing surface 23 on the support part 22, so that the load is supported exclusively on the load part 11.

Landscapes

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Abstract

The invention concerns a weighing element comprising an electric measuring cell which is disposed between a support part and a load part which can be connected to the load to be weighed. The measuring cell is connected to a measuring arrangement and the support part (7) comprises a bearing shell and a pivot member (3) which is mounted in the latter and is provided with the measuring cell. The centres of curvature of the bearing shell and pivot member (3) are identical and the overall centre of gravity of the pivot member (3) lies below the centre of curvature. Associated with the measuring cell on the upper side of the pivot member (3) is a curved transfer surface on which the load part is supported by a corresponding counter surface (4). The centres of curvature of the transfer surface and the counter surface (4) are identical to the centres of curvature of the bearing shell (7) and the pivot member (3).

Description

Bezeichnung: WägeelementDescription: weighing element
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein Wägeelement mit einer zwischen einem Stϋtzteil und einem mit der zu wiegenden Last verbind¬ baren Lastteil angeordneten elektrischen Meßzelle, die mit einer Meßeinrichtung in Verbindung steht.The invention relates to a weighing element with an electrical measuring cell which is arranged between a support part and a load part which can be connected to the load to be weighed and which is connected to a measuring device.
Der Kern eines derartigen Wägeelementes wird beispiels¬ weise durch eine elektrische Meßzelle gebildet, die aus einem auf den jeweiligen Lastfall abgestimmten Verformungs¬ körper besteht, bei dem bestimmte, sich unter Last verfor¬ mende Flächen mit Dehnungsstreifen (DMS) versehen sind, die zur Erzeugung eines Meßsignals in einer Wheatstone ' sehen Brücke miteinander verschaltet sind. Dehnungen und/oder Stauchungen des Verformungskörpers führen zu Veränderungen im Stromfluß, so daß nach einer entsprechenden Eichung aus dem Grad der über die Stromänderung erfaßten Verformung unmittelbar die jeweilige zur Verformung führende Auflast feststellbar ist. Neben derartigen elektrischen DMS-Meßzellen finden beispielsweise auch auf piezoelektrischer Basis arbeitende Meßzellen Verwendung. Mit Hilfe derartiger elek¬ trischer Meßzellen läßt sich grundsätzlich eine sehr genaue Wägung durchführen. Fehler ergeben sich jedoch dann, wenn das Wägeelement mit seiner Meßzelle der zu wiegenden Last nicht in genauer senkrechter Ausrichtung zugeordnet werden kann, wie dies beispielsweise bei mobilen Systemen auf Fahrzeugen, Ladebrücken oder dergl. der Fall sein kann, da hier im Betrieb unterschiedliche Schräglagen des Wäge¬ elementes zur Horizontalen auftreten können.The core of such a weighing element is formed, for example, by an electrical measuring cell which consists of a deformation body which is matched to the respective load case and in which certain surfaces deforming under load are provided with strain gauges (DMS) which are used to generate them of a measurement signal in a Wheatstone 'bridge are interconnected. Strains and / or compression of the deformation body lead to changes in the current flow, so that after a corresponding calibration from the degree of deformation detected by the current change, the respective load leading to the deformation can be determined directly. In addition to such electrical strain gauge measuring cells, for example, measuring cells operating on a piezoelectric basis are also used. With the aid of such electrical measuring cells, a very precise weighing can in principle be carried out. Errors occur, however, if the weighing element with its measuring cell cannot be assigned to the load to be weighed in a more precise vertical orientation, as can be the case, for example, with mobile systems on vehicles, loading bridges or the like, since different inclinations of the Weighing element to the horizontal can occur.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Wägeele¬ ment zu schaffen, das auch bei großen Winkelabweichungen von der Horizontalen noch zuverlässige Meßergebnisse liefert. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Stützteil eine Lagerschale und einen in der Lager¬ schale gelagerten, mit der Meßzelle versehenen Schwenk¬ körper aufweist, wobei die Krümmungsmitte von Lagerschale und Schwenkkörper gleich sind und der Gesamtschwerpunkt des Schwenkkörpers unterhalb der Krümmungsmitte liegt und daß der iMeßzelle auf der Oberseite des Schwenkkörpers eine gekrümmte Ubertragungsfläche zugeordnet ist, auf der sich der Lastteil mit einer entsprechenden Gegenfläche abstützt, wobei die Krümmungsmitte der Ubertragungsfläche und der Gegenfläche mit der Krümmungsmitte der Lagerschale und des Schwenkkörpers identisch ist. Durch eine derartige Anordnung ist gewährleistet, daß bei entsprechender Größen¬ abmessung der Lagerschale einerseits und der Gegenfläche des Lastteils andererseits sehr große Winkelabweichungen von der Horizontalen ohne Einfluß auf die Krafteinleitung und damit auf das Meßergebnis sind, da die Übertragung der Gewichtslast auf die mit dem Schwenkkörper verbundene Meßzelle einerseits und die Abstützung des Schwenkkörpers durch die Lagerschale andererseits, immer in der Vertikalen erfolgt. Die Schwenkmöglichkeiten innerhalb des Raumes werden durch die jeweils gewählte Form der jeweiligen Flächenpaarungen bestimmt. In einer bevorzugten Ausgestal¬ tung ist daher vorgesehen, daß die einander zugekehrten Flächenpaaerungen Lagerschale/Schwenkkörper und/oder Uber¬ tragungsfläche/Gegenflache als Kugelflächen ausgebildet sind. Eine derartige geometrische Form der einander zuge¬ kehrten Flächenpaarungen ergibt eine Schwenkmöglichkeit um beliebig im Raum orientierte horizontale Schwenkachsen.The invention is based on the object of creating a weighing element which still delivers reliable measurement results even with large angular deviations from the horizontal. This object is achieved according to the invention in that the support part has a bearing shell and a pivot body mounted in the bearing shell and provided with the measuring cell, the center of curvature of the bearing shell and pivot body being the same and the overall center of gravity of the pivot body being below the center of curvature and that the measuring cell on the top of the swivel body is assigned a curved transmission surface on which the load part is supported with a corresponding counter surface, the center of curvature of the transmission surface and the counter surface being identical to the center of curvature of the bearing shell and the swivel body. Such an arrangement ensures that, with a corresponding size dimension of the bearing shell on the one hand and the counter surface of the load part on the other hand, very large angular deviations from the horizontal are without influence on the introduction of force and thus on the measurement result, since the weight load is transferred to that with the swivel body connected measuring cell on the one hand and the support of the swivel body by the bearing shell on the other hand, always takes place vertically. The swiveling options within the room are determined by the selected shape of the respective surface pairings. In a preferred embodiment it is therefore provided that the facing surface pairings bearing shell / swivel body and / or transmission surface / counter surface are designed as spherical surfaces. Such a geometric shape of the mutually facing surface pairings results in a possibility of pivoting about horizontal pivot axes oriented in any space.
Ergibt sich von der Aufgabenstellung her, daß sich die Ausrichtung der Last gegenüber der Auflageebene nur in einer Schwenkebene verändern kann, ist in einer anderen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die einander zugekehrten Flächenpaarungen Lagerschale/Schwenkkörper und/oder Ubertragungsfläche/Gegenflache als Zylinderflächen ausgebildet sind. Ergibt sich in speziellen Anwendungsfällen, daß die Winkel¬ stellung der zu wiegenden Auflast gegenüber der Standfläche des Wägeelementes sich in einer Schwenkebene um einen rela¬ tiv großen Winkel ändern kann, während sie in einer senk¬ recht hierzu ausgerichteten Schwenkebene geringere Schwenk¬ winkel aufweist, dann kann in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen werden, daß die einander zugekehr¬ ten Flächenpaarungen Lagerschale/Schwenkkörper und/oder Ubertragungsfläche/Gegenflache als Tonnenfläche ausgebildet sind. Je nach der Ausgestaltung können auch unterschiedliche Flächengeometrien im Schwenkkörper jeweils kombiniert wer¬ den. So ist es beispielsweise denkbar, eine • Kugelflache für die eine Flächenpaarung mit einer Tonnenfläche für die andere Flächenpaarung zu kombinieren.It follows from the task that the orientation of the load with respect to the support plane can only change in one swivel plane, in another embodiment of the invention it is provided that the facing surface pairings bearing shell / swivel body and / or transmission surface / counter surface are designed as cylindrical surfaces . In special applications, it can be seen that the angular position of the load to be weighed relative to the base of the weighing element can change by a relatively large angle in a swivel plane, while it has smaller swivel angles in a swivel plane oriented perpendicularly thereto. Then, in a further embodiment of the invention, it can be provided that the facing pairings of bearing shell / swivel body and / or transmission surface / counter surface are designed as barrel surfaces. Depending on the configuration, different surface geometries can also be combined in the swivel body. For example, it is conceivable to combine a • spherical surface for one surface pairing with a barrel surface for the other surface pairing.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das Stützteil als Gehäuse ausgebildet ist, das die Lagerschale, den Schwenkkörper sowie den Lastteil umfaßt und daß der Lastteil mit einem aus dem Gehäuse heraus¬ ragenden Ansatz zur Lastaufnahme versehen ist. Diese Anord¬ nung erlaubt die Herstellung eines in sich geschlossenen Bauelementes, das als Fertigteil montierbar ist und in Konstruktionen unterschiedlicher Bauform integrierbar ist.In a preferred embodiment of the invention, it is further provided that the support part is designed as a housing, which comprises the bearing shell, the swivel body and the load part, and that the load part is provided with an extension projecting out of the housing for load absorption. This arrangement allows the production of a self-contained component that can be assembled as a finished part and that can be integrated into constructions of different designs.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind Stellmittel vorgesehen, durch die der Lastteil und der Schwenkkörper zur Entlastung außer Kontakt bringbar sind. Diese Maßnahme hat insbesondere für Anwendungsfälle, bei denen das erfindungsgemäße Wägeelement an mobilen Systemen, beispielsweise Fahrzeugen angeordnet ist, den Vorteil, daß nur während der Wiegevorgangs die zu wiegende Auflast mit der elektrischen Meßzelle am Schwenkkörper in Kontakt steht und während der reinen Transportzeit dieser Kontakt aufgehoben ist, so daß die einander zugeordneten Flächen¬ paarungen praktisch keinem Verschleiß ausgesetzt sind. Derartige Stellmittel können beispielsweise an einem Fahr¬ zeug durch mechanische oder hydraulische Hubelemente gebildet werden, durch die entweder die Auflast, beispielsweise , ein Behälter oder Tank, während der Fahrt angehoben und in einer Verriegelung gehalten werden. Es ist aber auch möglich, den Tank im Fahrbetrieb in einer entsprechenden Verriegelung zu halten und lediglich für den Wiegevorgang das Gehäuse anzuheben, so daß der Lastteil mit einem entspre¬ chenden Gegeneleraent an der Auflast oder aber auch der Schwenkkörper an der Gegenfläche des Lastteils zur Anlage kommt, so daß sich die zu wiegende Auflast während dieser Zeit auf der Meßzelle abstützt. Zweckmäßigerweise ist hier¬ bei vorgesehen, daß im Bereich des Gehäuses Mittel zur Zentrierung der Last und/oder des Lastteils im Belastungszu¬ stand vorgesehen sind.In a further advantageous embodiment of the invention, adjusting means are provided through which the load part and the swivel body can be brought out of contact for relief. This measure has the advantage in particular for applications in which the weighing element according to the invention is arranged on mobile systems, for example vehicles, that the load to be weighed is in contact with the electrical measuring cell on the swivel body only during the weighing process and this contact is eliminated during the pure transport time is so that the mutually assigned surface pairings are subjected to practically no wear. Such adjusting means can be formed on a vehicle, for example, by mechanical or hydraulic lifting elements by means of which either the load, for example, a container or tank, is raised during the journey and held in a lock. However, it is also possible to hold the tank in a corresponding lock during driving operation and only to raise the housing for the weighing process, so that the load part with a corresponding counter element on the load or else the swivel body on the counter surface of the load part to the system comes, so that the load to be weighed is supported on the measuring cell during this time. It is expediently provided here that means for centering the load and / or the load part in the load state are provided in the region of the housing.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind Mittel vorgesehen, durch die zumindest zeitweise die Reibung zwischen der Lagerschale und dem Schwenkkörper reduzierbar ist. Diese Mittel können beispielsweise durch über Federn abgestützte Rollelemente in der Lagerschale oder im Schwenk¬ körper gebildet werden, die bei einer Belastung der Schwenk¬ körpers mit der zu wiegenden Last nachgeben, so daß sich der Schwenkkörper dann auf der Fläche der Lagerschale ab¬ stützen kann. In einer anderen Ausgestaltung ist es auch möglich, im Bereich unterhalb des Schwenkkörpers in die Lagerschale Zuleitungen einmünden zu lassen, durch die ein Fluid, beispielsweise ein gasförmiges oder flüssiges Fluid unter Druck eingeführt werden kann, so daß wiederum die Reibung zwischen der Oberfläche der Lagerschale und der Oberfläche des Schwenkkörpers reduziert ist, so daß sich der Schwenkkörper infolge seines unterhalb des Krüm¬ mungsmittelpunktes liegenden Gesamtschwerpunktes entspre¬ chend horizontal ausrichten kann. Vor Beginn des eigentli¬ chen Wiegevorganges wird dann der Druck zurückgenommen, so daß der Schwenkkörper wiederum auf der Lagerschale auf¬ liegt. Es ist aber auch möglich, die Lagerschale mit einer Flüssigkeit zu füllen, die eine höhere Dichte aufweist als der Schwenkkörper, so daß der Schwenkkörper aufschwimmt. Bei einer Belastung des Schwenkkörpers während des Wiege¬ vorganges wird diese Flüssigkeit in entsprechende Ausdeh¬ nungsräume verdrängt. So ist es beispielsweise möglich, bei einem aus Stahl hergestellten Schwenkkörper als Flüssig¬ keit eine entsprechend geringe Menge Quecksilber als Fluid vorzusehen.In a further advantageous embodiment of the invention, means are provided by which the friction between the bearing shell and the swivel body can be reduced at least temporarily. These means can be formed, for example, by spring-supported rolling elements in the bearing shell or in the swivel body, which yield when the swivel body is loaded with the load to be weighed, so that the swivel body can then be supported on the surface of the bearing shell . In another embodiment, it is also possible in the region below the swivel body to have feed lines open into the bearing shell, through which a fluid, for example a gaseous or liquid fluid, can be introduced under pressure, so that in turn the friction between the surface of the bearing shell and The surface of the swivel body is reduced, so that the swivel body can align itself horizontally as a result of its overall center of gravity lying below the center of the curve. Before the actual weighing process begins, the pressure is then reduced so that the swivel body again lies on the bearing shell. However, it is also possible to fill the bearing shell with a liquid which has a higher density than the swivel body, so that the swivel body floats. If the swivel body is loaded during the weighing process, this liquid is displaced into corresponding expansion spaces. For example, it is possible to provide a correspondingly small amount of mercury as a fluid in a swivel body made of steel as the liquid.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß Mittel zur Kontrolle der Ausrichtung des Schwenkkörpers in bezug auf die Vertikale und/oder die Horizontale vorgesehen sind. Hierzu können je nach Einsatz¬ fall und vorgesehener Schwenkmöglichlichkeit mit dem Schwenk¬ körper verbundene mechanische Mittel in Form eines Pendelzei¬ gers oder dergl. eingesetzt werden oder aber auch eine optisch oder optoelektrisch "ablesbare" Zentrallibelle mit dem Schwenkkörper verbunden sein. Auch Systeme, die nach Art eines künstlichen Horizontes eine etwaige Abweichung des Schwenkkörpers gegenüber der gewünschten horizontalen bzw. exakten vertikalen Ausrichtung feststellen lassen, sind zweckmäßig, wobei diese Systeme, bei denen anstatt einer Luftblase in einer nach oben konvex gewölbten Dose eine Metallkugel in einer nach unten gewölbten Dose vorge¬ sehen ist, wobei über magnetisch-induktive Messungen Abwei¬ chungen von der horizontalen Ausrichtung des Schwenkkörper feststellbar sind.In a further advantageous embodiment of the invention it is provided that means for controlling the alignment of the swivel body with respect to the vertical and / or the horizontal are provided. Depending on the application and the possibility of swiveling, mechanical means connected to the swivel body in the form of a pendulum pointer or the like can be used for this purpose, or an optically or optoelectrically "readable" central vial can be connected to the swivel body. Systems which, in the manner of an artificial horizon, allow a possible deviation of the swivel body from the desired horizontal or exact vertical orientation, are also expedient, whereby these systems, in which instead of an air bubble in an upwardly convex can, a metal ball in an after can be seen below arched can, deviations from the horizontal orientation of the swivel body can be determined by means of magnetic-inductive measurements.
Ein Wägeelement mit den vorstehend wiedergegebenen erfin¬ dungsgemäßen Merkmalen eignet sich in besonderer Ausgestal¬ tung der Erfindung zur Verwendung an mobilen Einrichtungen, insbesondere zum Wiegen der Ladung auf Fahrzeugen, wobei mindestens drei Wägeelemente zwischen dem die Ladung tragen¬ den Aufbau und dem Fahrzeugrahmen angeordnet sind und zumin¬ dest zum Teil das Auflager für den Aufbau bilden. Werden die drei Wägeelemente mit der erforderlichen Meßschaltung in üblicher Weise summierend verknüpft, dann wird durch diese Anordnung der Wägezelemente die Möglichkeit gegeben, sowohl bei der Befüllung als auch bei der Entleerung der Ladung, eine Gewichtsmessung vorzunehmen. Gerade bei diesem Anwendungsfall werden die besonderen Vorteile des erfin¬ dungsgemäßen Wägeelementes deutlich. Neben einer einfachen Einbaumöglichkeit ergibt sich ferner, daß beim Einbau keine besonderen Anforderungen an die Lagegenauigkeit gestellt werden müssen. Dies ist insbesondere bei Fahrzeugen von besonderer Bedeutung, da der üblicherweise verwendete Zwi¬ schenrahmen, insbesondere aber der Fahrzeugrahmen selbst, nicht vollständig starr ist, sondern eine gewisse Verwin- dungselastizität aufweist. Andererseits ermöglicht die Verwendung elektrischer Meßzellen in DMS-Technik eine sehr genaue Messung. Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Wägeelementes besteht hierbei darin, daß der Schwenkkörper so ausgebildet werden kann, daß handelsüblich hochgenaue Meßzellen eingesetzt werden können, die bei einer Tara von beispielsweise 20 to eine Meßgenauigkeit von etwa 1 kg ermöglichen. Dies erlaubt damit auch die Anwendung des erfindungsgemäßen Wägeelementes in Verbindung mit Tankfahr¬ zeugen zum Transport von Flüssigkeiten, da sowohl der Füll¬ ungsvorgang als auch der Entleerungsvorgang statt durch eine volumetrische Messung, die immer temperaturabhängig ist, durch eine gravimetrische Messung überwacht werden kann. Gerade für den Anwendungsfall bei Fahrzeugen, die in bezug auf die notwendigerweise horizontal auszurichtende Wägeebene in der Praxis in den seltensten Fällen eine ent¬ sprechend horizontal ausgerichtete Standfläche beim Befüllen und/oder beim Entleeren vorfinden, bietet das erfindungsge¬ mäße Wägeelement den Vorteil, daß durch die Selbst]ustierung der einzelnen Schwenkkörper in bezug auf die Horizontale der Wiegevorgang auch bei verhältnismäßig großen Abweichun¬ gen der Standebene gegenüber der Horizontalebene ein exakter Wiegevorgang möglich ist. Dies ist auch eine Voraussetzung für die Eichfähigkeit des Systems bei der Verwendung an Fahrzeugen.In a particular embodiment of the invention, a weighing element with the features shown above is suitable for use on mobile devices, in particular for weighing the load on vehicles, at least three weighing elements being arranged between the structure carrying the load and the vehicle frame and at least partially form the support for the structure. If the three weighing elements are combined with the required measuring circuit in the usual manner, then this arrangement of the weighing elements gives the possibility, both when filling and when emptying the Charge to take a weight measurement. The particular advantages of the weighing element according to the invention become clear precisely in this application. In addition to a simple installation option, it also follows that no special requirements for the positional accuracy have to be made during installation. This is particularly important in the case of vehicles, since the commonly used intermediate frame, but in particular the vehicle frame itself, is not completely rigid, but rather has a certain torsional elasticity. On the other hand, the use of electrical measuring cells in strain gauge technology enables a very precise measurement. The particular advantage of the weighing element according to the invention is that the swivel body can be designed so that commercially available, high-precision measuring cells can be used, which allow a measuring accuracy of about 1 kg with a tare of, for example, 20 tons. This also allows the use of the weighing element according to the invention in connection with tank vehicles for the transport of liquids, since both the filling process and the emptying process can be monitored by gravimetric measurement instead of by volumetric measurement, which is always temperature-dependent. The weighing element according to the invention offers the advantage that, particularly for the application in vehicles which, in practice, rarely find a correspondingly horizontally oriented standing surface when filling and / or emptying, in relation to the weighing plane which is necessarily to be aligned horizontally the self-adjustment of the individual swivel bodies with respect to the horizontal, the weighing process, even with relatively large deviations of the standing plane from the horizontal plane, an exact weighing process is possible. This is also a prerequisite for the system's calibration capability when used on vehicles.
Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Schemazeichnung zur Erläuterung desThe invention is explained in more detail with reference to schematic drawings of exemplary embodiments. Show it: Fig. 1 is a schematic drawing to explain the
Kräfteverlaufs bei der Verwendung von zwei Wägeelementen bei horizontaler Aufstands¬ fläche,Force curve when using two weighing elements with a horizontal contact surface,
Fig. 2 die Anordnung gem. Fig. 1 mit geneigterFig. 2 shows the arrangement. Fig. 1 with an inclined
Aufstandsfläche,Footprint,
Fig. 3 eine erste Ausführungsform für eine Wäge¬ element,3 shows a first embodiment for a weighing element,
Fig. 4 eine zweite Ausführungsform für ein Wäge¬ element,4 shows a second embodiment for a weighing element,
Fig. 5 eine Ausführungsform gem. Fig. 4 mit Ver¬ riegelungseinrichtung.Fig. 5 shows an embodiment. 4 with locking device.
In Fig. 1 ist eine Last 1 dargestellt, deren Gesamtgewicht durch den am Schwerpunkt G angreifenden Pfeil 2 wiedergege¬ ben ist. Diese Last 1 soll durch zwei Wägeelement 3.1. 3.2 gewogen werden, wobei die Wägeelemente als SchwenkkörperA load 1 is shown in FIG. 1, the total weight of which is shown by the arrow 2 acting on the center of gravity G. This load 1 should be by two weighing element 3.1. 3.2 are weighed, with the weighing elements as swivel bodies
3.1 und 3.2 beispielsweise zylinderförmig ausgebildet sind. Die Last 1 ist jeweils mit einem dem entsprechenden Wägeele¬ ment zugeordneten Lastteil 4 versehen, das mit einer auf dem zylindrischen Wägeelement aufliegenden zylindrischen Gegenfläche versehen ist. Die Last 1 ist hierbei unter einem Winkel OC von beispielsweise 10° gegenüber der Horizontalen geneigt ausgerichtet, während die beiden Wäge¬ elemente 3.1 und 3.2 entsprechend höhenversetzt jeweils auf einer horizontalen Auflageebene 5 aufliegen. Da bei der dargestellten Anordnung die beiden Wägeelemente 3.1 und3.1 and 3.2 are cylindrical, for example. The load 1 is in each case provided with a load part 4 assigned to the corresponding weighing element, which is provided with a cylindrical counter surface resting on the cylindrical weighing element. The load 1 is here inclined at an angle OC of, for example, 10 ° with respect to the horizontal, while the two weighing elements 3.1 and 3.2 each lie on a horizontal support plane 5, correspondingly offset in height. Since in the arrangement shown, the two weighing elements 3.1 and
3.2 die Last 1 jeweils in seitlichen Abstand zur Wirkungsli¬ nie der Gewichtskraft 2 abstützen, wirkt auf jedes der beiden Wägeelemente 3.1 und 3.2 ein dem Neigungswinkel jeweils entsprechender Anteil des Gewichtes der Last 1. Da die Wägeelemente zylindrisch ausgebildet sind, verlaufen die Kräfte 6.1 und 6.2 parallel und entgegengerichtet zur Gewichtskraft 2. Aus der Darstellung gem. Fig. 1 ist nun zu erkennen, daß die Auflast auf die beiden Wägeelemente3.2 support the load 1 at a lateral distance from the efficiency of the weight force 2, each of the two weighing elements 3.1 and 3.2 has a proportion of the weight of the load 1 corresponding to the angle of inclination. Since the weighing elements are cylindrical, the forces 6.1 and 6.2 parallel and opposite to Weight 2. From the representation acc. Fig. 1 can now be seen that the load on the two weighing elements
3.1 und 3.2 in der Summe unabhängig von der Größe des Nei¬ gungswinkels C< der Last 1 ist, so daß auch bei Absenkung der Auflageebene 5.2 und damit einer Reduzierung des Winkels 0( die Summe der Auflagekräfte 6.1 und 6.2 sich nicht ändert.3.1 and 3.2 in total is independent of the size of the inclination angle C <of the load 1, so that even when the support plane 5.2 is lowered and the angle 0 is reduced (the sum of the support forces 6.1 and 6.2 does not change.
Sieht man nun, wie in Fig. 2 dargestellt, anstelle der horizontalen Auflageebene 5.1 und 5.2 in bezug auf die Wägeelemente 3.1 und 3.2 jeweils entsprechend gekrümmte Lagerschalen 7.1 und 7.2 vor, so ändert dies nichts an dem vorstehend beschriebenen Kräfteverlauf, wenn sich die Aufstandsebene 5.3, auf der die beiden Lagerschalen 7.1 und 7. 2 befestigt sind, in ihrem Neigungswinkel gegenüber der Horizontalen verändert. Die Aufstandsebenen 5.1 undIf, as shown in FIG. 2, instead of the horizontal support planes 5.1 and 5.2 with respect to the weighing elements 3.1 and 3.2, respectively, correspondingly curved bearing shells 7.1 and 7.2 are provided, this does not change the above-described course of forces if the contact plane 5.3 , on which the two bearing shells 7.1 and 7.2 are attached, changed in their angle of inclination with respect to the horizontal. The uprising levels 5.1 and
5.2 in Fig. 1 stellen hierbei lediglich Lagerschalen mit unendlich großer Krümmung dar. Versieht man nun die beiden Wägeelemente 3.1 und 3.2 jeweils in ihrer Zuordnung mit nachstehend noch näher zu beschreibenden elektrischen Me߬ zellen, beispielsweise einer Meßzelle die nach dem Dehnme߬ streifenprinzip arbeitet, und verbindet man die beiden elektrischen Meßzellen mit einer entsprechenden Meßeinrich¬ tung 8, dann kann unter entsprechender Summation der beiden gemessenen Kräfte 6.1 und 6.2 über die Meßeinrichtung 8 das Gewicht 2 der Last 1 nach entsprechender Eichung des Gesamtsystems unmittelbar abgelesen werden.5.2 in FIG. 1 only represent bearing shells with an infinitely large curvature. If the two weighing elements 3.1 and 3.2 are assigned in each case with electrical measuring cells to be described in more detail below, for example a measuring cell which works on the strain gauge principle, and if the two electrical measuring cells are connected to a corresponding measuring device 8, then with appropriate summation of the two measured forces 6.1 and 6.2, the weight 2 of the load 1 can be read off directly after appropriate calibration of the overall system.
Aus Fig. 2 kann nun eine Möglichkeit abgeleitet werden, wie unter Zusammenfassung der Gegenfläche 4 der Lagerschale 7 und des Schwenkkörpers 3 ein Wägeelement konzipiert werden kann, das einen neigungsunabhängigen Wiegevorgang ermöglicht.A possibility can now be derived from FIG. 2 as to how a weighing element can be designed by combining the counter surface 4 of the bearing shell 7 and the swivel body 3, which enables a weighing process that is independent of the inclination.
Ein derartiges Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 dargestellt, wobei die Anordnung bereits unter einer Neigung von 15° gegenüber der Horizontalen wiedergegeben ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind in einem Gehäuse 9 ein beispiels¬ weise zylindrischer tonnenförmiger oder kugelförmiger Schwenk¬ körper 3 mit einer entsprechend geformten Lagerschale 7 sowie einer entsprechend geformten Gegenfläche 4 angeordnet, die an einem in Richtung der Achse 10 bewegbaren Lastteil 11 befestigt ist. Das Gehäuse 9 bildet hierbei den Stützteil, mit dem das Wägeelement 3 auf der geneigt ausgerichteten Auflageebene 5 befestigt ist.Such an exemplary embodiment is shown in FIG. 3, the arrangement already being shown at an inclination of 15 ° with respect to the horizontal. With this Exemplary embodiments are arranged in a housing 9, for example a cylindrical barrel-shaped or spherical swivel body 3 with a correspondingly shaped bearing shell 7 and a correspondingly shaped counter surface 4 which is fastened to a load part 11 which can be moved in the direction of the axis 10. The housing 9 forms the support part with which the weighing element 3 is fastened on the inclined support plane 5.
Die Lagerschale 7, der Schwenkkörper 3 sowie die mit dem Lastteil 11 verbundene Gegenfläche 4 und die der Gegenfläche 4 zugekehrte Ubertragungsfläche 12 des Schwenkkörpers einer¬ seits und die Krümmung der Lagerschale 7 sowie die dieser zugeordnete Fläche des Schwenkkörpers 3 sind so gekrümmt, daß ihre Krümmungsmitte M identisch ist.The bearing shell 7, the swivel body 3 and the mating surface 4 connected to the load part 11 and the transmission surface 12 of the swivel body facing the mating surface 4, on the one hand, and the curvature of the bearing shell 7 and the surface of the swivel body 3 associated therewith are curved such that their center of curvature M is identical.
Im Schwenkkörper 3 ist eine elektrische Meßzelle 13 angeord¬ net, auf der sich der Lastteil 11 über ein Zwischenstück 14 abstützt, dessen dem Lastteil 11 zugekehrte Fläche die Ubertragungsfläche 12 bildet und auf der die Gegenfläche 4 des Lastteils 11 aufliegt. Das Zwischenstück 14 ist hierbei verschiebbar in Richtung der Wirkungsachse 15 gelagert, so daß eine Auflast auf das Zwischenstück in Richtung der Wirkungsachse 15 auf die Meßzelle 13 eine Kraft ausübt.An electrical measuring cell 13 is arranged in the swivel body 3, on which the load part 11 is supported via an intermediate piece 14, the surface of which facing the load part 11 forms the transmission surface 12 and on which the counter surface 4 of the load part 11 rests. The intermediate piece 14 is slidably mounted in the direction of the axis of action 15, so that a load on the intermediate piece in the direction of the axis of action 15 exerts a force on the measuring cell 13.
Der Schwenkkörper 3 mit seiner Meßzelle 13 und dem Zwischen¬ stück 14 ist nun so ausgebildet, daß sein Gesamtschwerpunkt S mit Abstand unterhalb der Krümmungsmitte M angeordnet ist, so daß, Reibungslosigkeit zwischen den sich berührenden Flächen vorausgesetzt, der Schwenkkörper 3 sich selbsttätig immer so ausrichtet, daß die Wirkungsachse 15 senkrecht verläuft.The swivel body 3 with its measuring cell 13 and the intermediate piece 14 is now designed such that its overall center of gravity S is arranged at a distance below the center of curvature M, so that, provided there is no friction between the surfaces in contact, the swivel body 3 always aligns itself automatically that the axis of action 15 is perpendicular.
Wird nun über den Lastteil 11 in eine Kraft in Richtung des Pfeiles 2 eingeleitet, so wird diese aufgrund der geome¬ trischen Verhältnisse zwischen dem Lastteil 11 und der Lagerschale 7 in Richtung der Wirkungsachse 15 übertragen (die Pfeile 17 zeigen jeweils die vom Schwenkkörper 3 aus¬ gehenden Reaktionskräfte) , so daß die Kraft 2 in senkrechter Richtung auf die Meßzelle 13 weitergeleitet wird.If a force is now introduced in the direction of arrow 2 via the load part 11, this is transmitted in the direction of the axis of action 15 on account of the geometric relationships between the load part 11 and the bearing shell 7 (The arrows 17 each show the reaction forces emanating from the swivel body 3), so that the force 2 is transmitted in a vertical direction to the measuring cell 13.
Die Versorgung der Meßzelle 13 mit elektrischem Strom, der bei einer in DMS-Technik ausgeführten Meßzelle sogleich der Meßstrom ist, kann nun entweder über entsprechende Kabelführungen oder auch drahtlos über entsprechende Ubertra- gungselemente 18, 19 vom Schwenkkörper 3 über hier nicht näher dargestellte, mit dem Element 19 verbundene Leitungen auf die Meßeinrichtung 8 übertragen werden.The supply of the measuring cell 13 with electrical current, which is immediately the measuring current in a measuring cell implemented in DMS technology, can now either via appropriate cable guides or wirelessly via corresponding transmission elements 18, 19 from the swivel body 3 via not shown here lines connected to the element 19 are transmitted to the measuring device 8.
Damit sich der Schwenkkörper 3 vor dem Wiegevorgang in seiner horizontalen Ausrichtung innerhalb des Gehäuses 9 einstellen kann, wird zweckmäßigerweise das Gehäuse 9 abge¬ senkt, so daß die Gegenfläche 4 des Lastteils 11 von der entsprechenden Ubertragungsfläche 12 des Schwenkkörpers 3 abhebt und dieser nur noch unter dem Einfluß seines Eigen¬ gewichtes auf der Lagerschale 7 ruht. Um nun hier eine möglichst genaue Ausrichtung der Wirkungsachse 15 des Schwenk¬ körpers 3 in der Vertikalen zu erzielen, ist es zweckmäßig, wenn die Reibung zwischen dem Schwenkkörper 3 und der Lager¬ schale 7 aufgehoben, zumindest reduziert wird. Hierzu ist im unteren Bereich des Gehäuses 9 ein Druckmittelkanal 20 vorgesehen, der unterhalb des Schwenkkörpers 3 in der Lagerschale 7 ausmündet. Wird über diesen Druckmittelkanal 20 ein Druckfluid, beispielsweise Luft oder eine Flüssigkeit eingepreßt, dann hebt der Schwenkkörper 3 von der Lager¬ schale 7 ab und kann sich je nach der Schrägstellung des Gehäuses in bezug auf die Vertikale unter der Einwirkung des vom tiefliegenden Schwerpunkt S auf den Schwenkkörper 3 entsprechend ausgeübten Schwenkmomentes einstellen. An¬ schließend wird die Druckmittelzufuhr abgeschaltet, so daß der Schwenkkörper wieder auf der Lagerschale 7 aufliegt, so daß nach dem Aufsetzen des Lastteils 11 der Wiegevorgang durchgeführt werden kann. Bei der dargestellten Ausführungsform kann der Schwenkkör¬ per 3 je nach den Anforderungen des Einsatzfalles als Zylin¬ der, als Tonnenkörper aber auch als Kugel ausgebildet sein, so daß die einander zugeordneten Flächenpaarungen entspre¬ chend ausgebildet sind.So that the swivel body 3 can adjust itself in its horizontal orientation within the housing 9 before the weighing process, the housing 9 is expediently lowered so that the counter surface 4 of the load part 11 lifts off the corresponding transmission surface 12 of the swivel body 3 and this only under the influence of its own weight rests on the bearing shell 7. In order to achieve a vertical alignment of the axis of action 15 of the swivel body 3 as precisely as possible, it is expedient if the friction between the swivel body 3 and the bearing shell 7 is eliminated, or at least reduced. For this purpose, a pressure medium channel 20 is provided in the lower area of the housing 9, which opens below the swivel body 3 in the bearing shell 7. If a pressure fluid, for example air or a liquid, is injected via this pressure medium channel 20, then the swivel body 3 lifts off the bearing shell 7 and, depending on the inclined position of the housing with respect to the vertical, can be raised under the influence of the deep center of gravity S. adjust the swivel body 3 according to the swivel torque applied. Then the pressure medium supply is switched off, so that the swivel body rests on the bearing shell 7, so that the weighing process can be carried out after the load part 11 has been put on. In the embodiment shown, the swivel body 3 can, depending on the requirements of the application, be designed as a cylinder, as a barrel body, but also as a ball, so that the surface pairs assigned to one another are designed accordingly.
In Fig. 4 ist eine abgewandelte Ausführungsform dargestellt, bei der jedoch gleiche Bauelemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Bei dieser Ausführungsform ist im Gehäuse 9 mit seiner als Stützteil ausgebildeten Lagerschale 7 in Form einer Kugelkalotte als Schwenkkörper 3 eine Halbkugel gelagert, in der wiederum eine elektrische Meßzelle angeordnet ist, die in DMS-Technik ausgebildet ist. Der Gesamtschwer¬ punkt S des Schwenkkörpers 3 liegt auch hier mit Abstand unterhalb der Krümmungsmitte M der einander zugeordneten Kugelflächen der Lagerschale 7 und des Schwenkkörpers 3. Die elektrische Meßzelle 13 ist auf ihrer Oberseite wiederum mit einem Ubertragungskörper 14 versehen, der eine Stützflä¬ che 12 in Form einer Kugelkalotte aufweist, auf der sich der Lastteil 11 mit einer entsprechend geformten kugeligen Gegenfläche 4 abstützt. Die Krümmungsmitte der Stützfläche 12 und der Gegenfläche 4 ist identisch mit der Krümmungs¬ mitte M der Kugelfläche der Lagerschale 7 und der zugeordne¬ ten Fläche des Schwenkkörpers 3.4 shows a modified embodiment in which, however, the same components are provided with the same reference numerals. In this embodiment, a hemisphere is mounted in the housing 9 with its bearing shell 7 designed as a support part in the form of a spherical cap as a swivel body 3, in which an electrical measuring cell is in turn arranged, which is designed in DMS technology. The total center of gravity S of the swivel body 3 is also here at a distance below the center of curvature M of the mutually associated spherical surfaces of the bearing shell 7 and the swivel body 3. The electrical measuring cell 13 is in turn provided on its upper side with a transmission body 14 which has a support surface 12 in the form of a spherical cap on which the load part 11 is supported with a correspondingly shaped spherical counter surface 4. The center of curvature of the support surface 12 and the counter surface 4 is identical to the center of curvature M of the spherical surface of the bearing shell 7 and the assigned surface of the swivel body 3.
Der Lastteil 11 ist durch eine Bohrung 21 in einem Tragteil 22 hindurchgeführt, wobei die Bohrung 21 mit einer konischen Lagerfläche 23 versehen ist, der am Lastteil 11 eine entspre¬ chende konische Gegenfläche 24 zugeordnet ist. In Fig. 4 ist die Anordnung in ihrer Wiegefunktion dargestellt, so daß die konische Fläche 24 des Lastteils 11 von der Lager¬ fläche 23 des Tragteils 22 abgehoben ist und der Lastteil 11 sich voll über die Meßzelle 13 und den Schwenkkörper 3 auf dem Gehäuse 9 abstützt, so daß die über den Lastteil 11 in die Meßzelle 13 eingeleitete Kraft in der zuvor beschrie¬ benen Weise gemessen werden kann. Wird nun das Gehäuse 9 über entsprechende Stellmittel, beispielsweise eine hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung 25, so weit abgesenkt, daß sich der Lastteil 11 auf dem Tragteil 22 abstützt, dann wird zugleich der Lastteil und der Schwenkkörper außer Kontakt gebracht und die elektrische Meßzelle 13 entlastet. Zugleich wird die auf dem Lastteil 11 aufliegende Last am Tragteil 22 fixiert. Bei einer Anordnung auf einem Fahrzeug sind zusätzliche Verriegelungsmittel zweckmäßig, durch die die Auflast nach dem Absenken des Gehäuses 9 fest zu verriegeln ist.The load part 11 is passed through a bore 21 in a support part 22, the bore 21 being provided with a conical bearing surface 23, which is assigned a corresponding conical counter surface 24 on the load part 11. 4 shows the arrangement in its weighing function, so that the conical surface 24 of the load part 11 is lifted off the bearing surface 23 of the support part 22 and the load part 11 lies completely over the measuring cell 13 and the swivel body 3 on the housing 9 is supported so that the force introduced into the measuring cell 13 via the load part 11 can be measured in the manner previously described. If the housing 9 is lowered so far by appropriate actuating means, for example a hydraulic piston-cylinder arrangement 25, that the load part 11 is supported on the support part 22, then the load part and the swivel body are brought out of contact at the same time and the electrical measuring cell 13 relieved. At the same time, the load resting on the load part 11 is fixed on the support part 22. In an arrangement on a vehicle, additional locking means are expedient, by means of which the load can be locked firmly after the housing 9 has been lowered.
Ferner ist es zweckmäßig, wenn der Stützteil 7 bzw. das Gehäuse 9 mit seiner als Stützteil 7 dienenden Lagerschale nach der Druckentlastung der Kolben-Zylinder-Anordnung 25 über eine Rückstellfeder in seine Ruhelage zurückgedrückt und in dieser gehalten wird, so daß beispielsweise im Fahr¬ betrieb Relativbewegungen dieser beweglichen Teile ausge¬ schlossen sind.Furthermore, it is expedient if the support part 7 or the housing 9 with its bearing shell serving as the support part 7 is pressed back into its rest position by means of a return spring after the pressure relief of the piston-cylinder arrangement 25 and is held in this position, so that, for example, when driving Relative movements of these moving parts are excluded.
Bei der Ausführungsform gem. Fig. 4 kann, wie bereits für die Ausführungsform gem. Fig. 3 beschrieben, durch die Einleitung eines Fluids zwischen Lagerschale 7 und Schwenk¬ körper 3 in dem zuvor beschriebenen entlasteten Zustand die horizontale Ausrichtung des Schwenkkörpers 3 bewirkt werden, und anschließend über das Stellmittel das Gehäuse 9 mit dem Lastteil 11 in Kontakt gebracht und die gesamte Anordnung so weit angehoben werden, daß der Lastteil 11 sich ausschließlich auf dem Schwenkkörper 3 abstützt.In the embodiment according to Fig. 4 can, as already for the embodiment according to. 3 described, the introduction of a fluid between the bearing shell 7 and the swivel body 3 in the previously described relieved state brings about the horizontal alignment of the swivel body 3, and then brings the housing 9 into contact with the load part 11 via the actuating means and the entire arrangement are raised so far that the load part 11 is supported exclusively on the pivot body 3.
Anstelle der Einleitung eines Fluids zur Verminderung der Reibung zwischen Schwenkkörper 3 und Lagerschale 7 ist auch die Möglichkeit gegeben, im Gehäuse 9 im Bereich der Lagerschale 7 federbelastete Kugelrollkörper 26 vorzusehen, auf denen sich bei entlasteter Meßzelle 13 der Schwenkkör¬ per 3 abstützt und in die erforderliche Vertikalausrichtung der Wirkungsachse 15 rollen kann. Bei belasteter Meßzelle 13 erfolgt die Abstützung des Schwenkkörpers 3 in vollem Umfange über die Lagerschale 7. Bei beiden Ausführungsformen sind zweckmäßigerweise Mittel vorzusehen, die eine Kontrolle der Ausrichtung des Schwenk¬ körpers 3 in bezug auf die Horizontale und/oder die Vertika¬ le, d. h. vertikale Ausrichtung der Wirkungsachse 15 möglich ist. Hierzu ist der Schwenkkörper mit optisch und/oder elektrisch "ablesbaren" Mitteln in Form einer Libelle oder eines "künstlichen Horinzontes" versehen.Instead of introducing a fluid to reduce the friction between the swivel body 3 and the bearing shell 7, there is also the possibility of providing in the housing 9 in the region of the bearing shell 7 spring-loaded ball rolling bodies 26 on which the swivel body 3 is supported when the measuring cell 13 is unloaded and into which required vertical alignment of the axis of action 15 can roll. When the measuring cell 13 is loaded, the swivel body 3 is supported to the full extent via the bearing shell 7. In both embodiments, means are expediently provided which enable the alignment of the swivel body 3 to be checked with respect to the horizontal and / or the vertical, ie vertical alignment of the axis of action 15. For this purpose, the swivel body is provided with optically and / or electrically "readable" means in the form of a dragonfly or an "artificial horizon".
Fig. 5 zeigt hinsichtlich der Verriegelungsmöglichkeiten eine Abwandlung der Ausführungsform gem. Fig. 4. Fig. 5 zeigt ebenso wie Fig. 4 die Anordnung in ihrer Wiegefunktion. Während bei der Ausführungsform gem. Fig. 4 sich bei abge¬ senkter Kolben-Zylinder-Anordnung 25 der Lastteil 11 über seine konische Gegenfläche 24 auf dem Tragteil 22 abstützt und hier nur durch Schwerkraft gehalten ist, ist bei der Ausführungsform gem. Fig. 5 eine zusätzliche Verriegelung vorgesehen, wie sie beispielsweise bei der Anordnung an Fahrzeugen für den Fahrbetrieb zweckmäßig ist. Hierzu ist das Gehäuse 9 mit seitlichen Ansätzen 27 versehen, die über entsprechende Ubertragungselemente 28 starr mit einem Verriegelungselement 29 verbunden sind. Der Lastteil 11 weist hierbei eine konische Andruckfläche 30 auf, der eine entsprechende konische Fläche 31 am Verriegelungselement 29 zugeordnet ist. Die Abmessungen sind hierbei so getrof¬ fen, daß bei vollständig abgesenktem Gehäuse 9 der Lastteil 11 mit seiner konischen Gegenfläche 24 auf der Lagerfläche 23 aufliegt, wie anhand von Fig. 4 beschrieben und daß zusätzliche die konische Fläche 31 am Verriegelungselement 29 auf der zugehörigen konischen Andruckfläche 30 aufliegt. Das Lastelement 11 ist somit in vertikaler Richtung zwischen den beiden konischen Flächen 23 und 31 fixiert.5 shows a modification of the embodiment according to the locking options. Fig. 4. Like Fig. 4, Fig. 5 shows the arrangement in its weighing function. While according to the embodiment. FIG. 4, with the piston-cylinder arrangement 25 lowered, the load part 11 is supported on the support part 22 via its conical counter surface 24 and is held here only by gravity, in the embodiment according to FIG. Fig. 5, an additional locking device is provided, such as is useful for example in the arrangement of vehicles for driving. For this purpose, the housing 9 is provided with lateral lugs 27 which are rigidly connected to a locking element 29 via corresponding transmission elements 28. The load part 11 here has a conical pressure surface 30, to which a corresponding conical surface 31 on the locking element 29 is assigned. The dimensions here are such that when the housing 9 is completely lowered, the load part 11 rests with its conical counter surface 24 on the bearing surface 23, as described with reference to FIG. 4, and that the conical surface 31 on the locking element 29 on the associated conical surface is additional Pressure surface 30 rests. The load element 11 is thus fixed in the vertical direction between the two conical surfaces 23 and 31.
Die für den Fahrbetrieb erforderliche Haltekraft wird durch Federelemente 32 aufgebracht, die beispielsweise als Gummi¬ federelemente aufgebildet sein können, die auf der Oberseite des Verriegelungselementes 29 angeordnet sind und sich an einem mit dem Tragteil 22 fest verbundenen Stützjoch 22.1 abstützen. Im Fahrbetrieb ist das Gehäuse 9 so weit abge¬ senkt, daß die Gegenfläche 4 des Lastteils 11 nicht mehr im Eingriff mit der Ubertragungsfläche 12 des Schwenkkör¬ pers 3 steht. Über die Federkörper 32 und das Verriegelungs- element 29 wird hierbei der Lastteil 11 zwischen dem Trag¬ teil 22 und dem damit fest verbundenen Joch 22.1 eingeklemmt und während des Fahrbetriebs formschlüssig fixiert.The holding force required for driving is applied by spring elements 32, which can be constructed, for example, as rubber spring elements, which are arranged on the upper side of the locking element 29 and are attached to a support yoke 22.1 which is fixedly connected to the supporting part 22 support. When driving, the housing 9 is lowered so much that the counter surface 4 of the load part 11 is no longer in engagement with the transmission surface 12 of the swivel body 3. Via the spring body 32 and the locking element 29, the load part 11 is clamped between the support part 22 and the yoke 22.1 firmly connected therewith and fixed positively during the driving operation.
Soll nun der Wiegevorgang durchgeführt werden, dann wird über die Kolben-Zylinder-Einheit 25 das Gehäuse 9 angehoben und zunächst das Verriegelungselement 29 außer Eingriff mit dem Lastteil 11 gebracht und die ,Ubertragungsfläche 12 des Schwenkkörpers 3 an der Gegenfläche 4 des Lastteils 11 zur Anlage gebracht und der Lastteil 11 von der Lagerfläche 23 am Tragteil 22 abgehoben, so daß sich die Auflast aus¬ schließlich über den Lastteil 11 abstützt. If the weighing process is now to be carried out, then the housing 9 is lifted via the piston-cylinder unit 25 and first the locking element 29 is brought out of engagement with the load part 11 and the transmission surface 12 of the swivel body 3 on the counter surface 4 of the load part 11 comes to rest brought and the load part 11 is lifted from the bearing surface 23 on the support part 22, so that the load is supported exclusively on the load part 11.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Wägeelement mit einer zwischen einem Stützteil und einem mit der zu wiegenden Last verbindbaren Lastteil angeordneten elektrischen Meßzelle, die mit einer Meßeinrichtung in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützteil (7) eine Lagerschale und einen in der Lagerschale gelagerten, mit der Meßzelle (13) versehenen Schwenkkörper (3) aufweist, wobei die Krümmungsmitte (M) von Lagerschale und Schwenkkörper (3) gleich sind und der Gesamtschwerpunkt (S) des Schwenkkörpers (3) unterhalb der Krümmungsmitte (M) liegt und daß der Meßzelle (13) auf der Oberseite des Schwenkkörpers (3) eine gekrümmte Ubertragungsfläche (12) zugeordnet ist, auf der sich der Lastteil (11) mit einer entsprechenden Gegenfläche (4) abstützt, wobei die Krümmungsmitte der Ubertragungsfläche (12) und der Gegenfläche (4) mit der Krümmungsmitte (M) der Lagerschale (7) und des Schwenkkörpers (3) identisch ist.1. Weighing element with an electrical measuring cell arranged between a support part and a load part that can be connected to the load to be weighed, which is connected to a measuring device, characterized in that the support part (7) has a bearing shell and a bearing in the bearing shell, with the measuring cell (13) provided swivel body (3), the center of curvature (M) of the bearing shell and swivel body (3) being the same and the overall center of gravity (S) of the swivel body (3) being below the center of curvature (M) and that the measuring cell (13) a curved transmission surface (12) is assigned to the top of the swivel body (3), on which the load part (11) is supported with a corresponding counter surface (4), the center of curvature of the transmission surface (12) and the counter surface (4) with the Center of curvature (M) of the bearing shell (7) and the swivel body (3) is identical.
2. Wägeelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugekehrten Flächenpaarungen Lagerschale/ Schwenkkörper und/oder Ubertragungsfläche/Gegenflache als Kugelflächen ausgebildet sind.2. Weighing element according to claim 1, characterized in that the facing surface pairings bearing shell / swivel body and / or transmission surface / counter surface are designed as spherical surfaces.
3. Wägeelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich¬ net, daß die einander zugekehrten Flächenpaarungen Lager¬ schale/Schwenkkörper und/oder Ubertragungsfläche/Gegenflache als Zylinderflächen ausgebildet sind.3. Weighing element according to claim 1 or 2, characterized gekennzeich¬ net that the facing surface pairings bearing shell / swivel body and / or transmission surface / counter surface are formed as cylindrical surfaces.
4. Wägeelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugekehrten Flächenpaa¬ rungen Lagerschale/Schwenkkörper und/oder Ubertragungsfläche/ Gegenfläche als Tonnenflächen ausgebildet sind.4. Weighing element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the mutually facing surface pair bearing bearings / swivel body and / or transmission surface / counter surface are formed as barrel surfaces.
5. Wägeelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützteil als Gehäuse (9) ausgebildet ist, das die Lagerschale (7) , den Schwenkkörper (3) sowie den Lastteil (11) umfaßt und daß der Lastteil (11) mit einem aus dem Gehäuse (9) herausragenden Ansatz zur Lastauf¬ nahme versehen ist.5. Weighing element according to one of claims 1 to 4, characterized in that the supporting part is designed as a housing (9) which the bearing shell (7), the swivel body (3) and comprises the load part (11) and that the load part (11) is provided with a projection protruding from the housing (9) for load absorption.
6. Wägeelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Stellmittel (25) vorgesehen sind, durch die Lastteil (11) und der Schwenkkörper (3) zur Entlastung außer Kontakt bringbar sind.6. Weighing element according to one of claims 1 to 5, characterized in that adjusting means (25) are provided by the load part (11) and the swivel body (3) can be brought out of contact for relief.
7. Wägeelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Gehäuses (9) Mittel7. Weighing element according to one of claims 1 to 6, characterized in that in the region of the housing (9) means
(23, 24) zur Fixierung des Lastteils (11) im Entlastungszu¬ stand vorgesehen sind.(23, 24) are provided for fixing the load part (11) in the relief state.
8. Wägeelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (20; 25; 26) vorgesehen εind, durch die zumindest zeitweise die Reibung zwischen der Lagerschale (7) und dem Schwenkkörper (3) reduzierbar ist.8. Weighing element according to one of claims 1 to 7, characterized in that means (20; 25; 26) are provided, by means of which the friction between the bearing shell (7) and the swivel body (3) can be reduced at least at times.
9. Wägeelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Kontrolle der Ausrichtung des Schwenkkörpers (3) in bezug auf die Vertikale und/oder Horizontale vorgesehen sind.9. Weighing element according to one of claims 1 to 8, characterized in that means for controlling the alignment of the swivel body (3) are provided with respect to the vertical and / or horizontal.
10. Wägeelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verwendung an mobilen Einrichtungen, insbesondere zum Wiegen der Ladung auf Fahrzeugen, minde¬ stens drei Wägeelemente zwischen dem die Ladung tragenden Aufbau und dem Fahrzeugrahmen angeordnet sind und daß die Wägeelemente zumindest zum Teil jeweils ein Auflager für den Aufbau bilden.10. Weighing element according to one of claims 1 to 9, characterized in that for use on mobile devices, in particular for weighing the load on vehicles, at least three weighing elements are arranged between the load-bearing structure and the vehicle frame and that the weighing elements at least partly form a support for the structure.
11. Wägeelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (25) zur Entlastung gem. Anspruch 6 als Verriegelungsmittel zur starren Verriegelung von Aufbau und Fahrzeugrahmen ausgebildet sind. 11. Weighing element according to claim 10, characterized in that the means (25) according to the relief. Claim 6 are designed as locking means for rigid locking of the body and vehicle frame.
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