Wägezelle mit Transportsicherung
Beschreibung:
Die Erfindung bezieht sich auf eine Wägezelle mit Transportsicherung, bestehend aus einem Kraftmesssystem, welches einen gehäusefesten Bereich und einen Lastaufnahmebereich aufweist, die durch einen oberen Lenker und einen unteren Lenker in Form einer Parallelführung miteinander verbunden sind, wobei der gehäusefeste Bereich eine ebene Befestigungsfläche aufweist, und einer Grundplatte, welche eine ebene Gegenfläche zum Befestigen des Kraftmesssystems aufweist.
Wägezellen dieser Art sind allgemein bekannt und beispielsweise in der DE 101 61 517 AI beschrieben.
Die Kraftmesssysteme dieser Wägezellen arbeiten häufig nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation, einem Messprinzip, das fast weglos arbeitet, also unter Last nur sehr wenig nachgibt. Es sind jedoch auch andere, fast weglose Messprinzipien bekannt und im Einsatz wie z. B. schwingende Saiten oder Dehnungsmessstreifen. Für solche, fast weglose Kraftmesssysteme ist es schwierig, die Wägezelle vor zu hohen Belastungen während des Betriebes und während des Transportes durch übliche Überlastanschläge bzw. Transportanschläge zu
schützen. Bei eingebauten Wägezellen ist es daher üblich, zwischen Waagschale und Wägezelle federnde Kraftübertragungselemente einzusetzen, die bei Überlast soweit nachgeben, dass sich die Waagschale auf dem Gehäuse abstützt und Überlastkräfte direkt auf das Gehäuse übertragen werden. Die federnden Kraftübertragungselemente können auch vorgespannt sein, sodass sie sich innerhalb des Messbereiches starr verhalten und erst bei Überlast federnd nachgeben.
Diese Art der Überlastsicherung ist jedoch in manchen Applikationen von Wägezellen nicht möglich, da federnde Zwischeneiemente dort stören oder feste Gehäuseteile als Anschlag fehlen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Wägezelle der eingangs genannten Art anzugeben, die zumindest beim Transport gegen zu große Kräfte und Drehmomente geschützt ist, und deren Kraftmesssystem durch die Transportsicherung praktisch nicht verspannt wird.
Erfϊndungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Grundplatte mindestens eine weitere ebene Fläche aufweist, die mit der ebenen Gegenfläche zum Befestigen des Kraftmesssystems fluchtet, dass an dieser mindestens einen weiteren ebenen Fläche mindestens eine vorkragende Arretierungsplatte mit einer ebenen Fläche befestigt ist, dass der Lastaufnahmebereich des Kraftmesssystems ebenfalls eine ebene Fläche aufweist, die mit der ebenen Befestigungsfläche am gehäusefesten Bereich des Kraftmesssystems fluchtet, und dass zur Transportsicherung eine ebene Sicherungsplatte an den/die vorkragenden Teil(e) der Fläche(n) der Arretierungsplatte(n) und an die ebene Fläche am Lastaufnahmebereich lösbar zu befestigen ist.
In der üblichen Einbaulage einer Wägezelle mit unten liegender waagerechter Grundplatte und darauf von oben befestigtem Kraftmesssystem weist also die Grundplatte auf der Oberseite mindestens zwei waagerechte fluchtende Flächen auf; an einer dieser Flächen ist das Kraftmesssystem befestigt, an der/den anderen Fläche(n) ist/sind die Arretierungsplatte(n) befestigt. Die untere(n) FΙäche(n) der Arretierungsplatte(n) fluchtet dadurch mit den angegebenen Flächen an der Grundplatte. Das Kraftmesssystem weist die ebene waagerechte
Befestigungsfläche an seiner Unterseite auf, die dazu fluchtende Fläche am Lastaufnahmebereich befindet sich daher ebenfalls auf der Unterseite des Lastaufnahmebereichs. Diese Fläche fluchtet dann im eingebauten Zustand des Kraftmesssystems mit der/den unteren Fläche(n) der Arretierungsplatte(n). Dadurch stehen fluchtende Flächen zur Verfügung, an die zur Transportsicherung die ebene Sicherungsplatte von unten her befestigt werden kann ohne dass die Gefahr besteht, dass dies zu einer Verspannung oder sogar Beschädigung des Kraftmesssystems führt. Die Sicherungsplatte verbindet dann den Lastaufnehmer mit der Grundplatte und sorgt so dafür, dass alle äußeren Kräfte und Momente vom Lastaufnehmer direkt in die Grundplatte abgeleitet werden.
Durch die angegebene Geometrie mit den fluchtenden Flächen an der Oberseite der Grundplatte und der Unterseite des Kraftmesssystems lassen sich diese fluchtenden Flächen sehr präzise herstellen - z. B. in einer vorteilhaften Ausgestaltung durch gemeinsames Überfräsen - , sodass im Zusammenspiel mit den ebenen Flächen an der/den Arretierungsplatte(n) und an der Sicherungsplatte eine fast toleranzfreie Ausrichtung der zu fixierenden Flächen erreicht wird. Durch diese auf die Minimierung von Toleranzketten ausgerichtete Gestaltung unterscheidet sich die angegebene Transportsicherung von üblichen Transportsicherungen mit geringen Anforderungen, bei denen Flächen, deren Parallelität und Hδhengleichheit Toleranzen aus mehreren Fertigungs- und Montageschritten aufweisen, gegeneinander fixiert werden.
Wenn im Vorstehenden und im Folgenden von „ebenen Flächen" die Rede ist, so sind damit nicht nur durchgehende Flächen gemeint, sondern auch Flächen, die aus mehreren fluchtenden Teilflächen zusammengesetzt sind. Wird beispielsweise das Kraftmesssystem durch vier Schrauben an der Grundplatte befestigt, so kann z. B. das Kraftmesssystem an der Unterseite vier „Füße" aufweisen, deren Unterseiten zusammen die ebene Befestigungsfläche bilden. Diese Ausführungsform der unterteilten Fläche wird häufig aus Fertigungsgesichtspunkten gewählt, um bei der Endbearbeitung nur relativ kleine Flächen mit der notwendigen geringen Toleranz und hohen Oberflächengüte bearbeiten zu müssen.
Vorteilhafterweise weist die Grundplatte drei weitere fluchtende Flächen zum Befestigen von drei Arretierungsplatten auf. Dadurch stützt sich die
Sicherungsplatte auf drei beabstandeten Flächen ab und kann sehr gut Drehmomente auf die Grundplatte ableiten.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Sicherungsplatte unverlierbar in der Wägezelle gehalten und wird im gelösten Zustand durch Federn, die sich an der Grundplatte oder an der/den Arretierungsplatte(n) abstützen, auf Distanz zum Lastaufnehmer gehalten. Dadurch steht die Sicherungsplatte jederzeit für die Transportsicherung zur Verfügung und kann nicht verloren gehen oder vertauscht werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die unverlierbare Sicherungsplatte so dimensioniert und in der Wägezelle gehalten, dass sie im gelösten Zustand einen Überlastanschlag bildet. Dadurch sichert sie das Kraftmesssystem nicht nur beim Transport sondern auch während des Betriebes.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der schematischen Figuren beschrieben. Dabei zeigt:
Figur 1 einen vertikalen Längsschnitt durch die Wägezelle, Figur 2 einen vertikalen Querschnitt durch die Wägezelle längs der Linie Ϊl-TL in Figur 1,
Figur 3 die Grundplatte der Wägezelle in Aufsicht,
Figur 4 die Grundplatte der Wägezelle mit montierten Arretierungsplatten,
Figur 5 die Grundplatte der Wägezelle mit montierten Arretierungsplatten und mit der Sicherungsplatte und
Figur 6 die Sicherungsplatte alleine.
Im vertikalen Längsschnitt durch die Wägezelle in Figur 1 erkennt man eine Grundplatte 1 und ein Kraftmesssystem 2. Das Kraftmesssystem weist einen gehäusefesten Bereich 3 auf, der mit seiner unteren, ebenen Befestigungsfläche 4 an einer ebenen Gegenfläche 5 der Grundplatte 1 mittels Befestigungsschrauben 6 befestigt ist. Weiter weist das Kraftmesssystem einen Lastaufnahmebereich 7 auf, der über einen oberen Lenker 8 und einen unteren Lenker 9 in Form einer Parallelführung mit dem gehäusefesten Bereich 3 verbunden ist. Am Lastaufnahmebereich 7 ist ein Lasteinleitungsteil 10 mittels Schrauben 11 befestigt. Das Lasteinleitungsteil 10 wiederum trägt die zu messende
Last, bzw. an ihm sind weitere kraftübertragende Elemente wie z. B. eine Rollenbahn befestigt (nicht dargestellt). Am Lasteinleitungsteil sind in der Figur außerdem Membranen 12 angedeutet, die einen Schutz vor eindringender Flüssigkeit bzw. eindringendem Staub sicherstellen.
Vom Kraftmesssystem 2 sind weiterhin ein Übersetzungshebel 13 erkennbar, an dessen Ende eine Spule 14 befestigt ist. Diese Spule taucht in den Luftspalt eines Permanentmagnetsystems 15 ein und erzeugt die lastproportionale Gegenkraft.
Weiter ist ein Gehäuse 16 angedeutet, das an der Grundplatte 1 befestigt ist und zusammen mit einem Bodenblech 17 das Kraftmesssystem umgibt.
Die bisher beschriebenen Teile der Wägezelle sind allgemein bekannt, sodass auf eine detaillierte Erläuterung verzichtet werden kann.
Bei der erfindungsgemäßen Wägezelle weist die Grundplatte 1 zusätzlich zur ebenen Gegenfläche 5 zum Befestigen des Kraftmesssystems drei weitere ebene Flächen 18, 19 und 20 auf, die am besten in Figur 3 erkennbar sind. Figur 3 zeigt die Grundplatte der Wägezelle in Aufsicht und ist gegenüber Figur 1 und 2 verkleinert. Die Flächen 18, 19 und 20 fluchten untereinander und fluchten auch mit der Gegenfläche 5 zum Befestigen des Kraftmesssystem. Die Flächen 5, 18, 19 und 20 sind vorteilhafterweise in einem einzigen Arbeitsgang - beispielsweise durch Überfräsen - hergestellt. Dadurch sind die Fertigungstoleranzen für die Ebenheit und für die gleiche Höhe dieser Flächen sehr gering. - Die Flächen 18 und 19 befinden sich neben dem Lastaufnahmebereich des Kraftmesssystems 2, das in Figur 3 strichpunktiert angedeutet ist; die Fläche 20 befindet sich unter dem Kraftmesssystem, jedoch ist an dieser Stelle des Kraftmesssystems eine Öffnung 21 im unteren Lenker 9 (siehe Figur 1), sodass oberhalb der Flächen 18, 19 und 20 Platz für den Einbau von Arretierungsplatten 22, 23 und 24 vorhanden ist.
An den Flächen 18, 19 und 20 werden Arretierungsplatten 22, 23 und 24 befestigt, die in den Figuren 1, 2 und 4 erkennbar sind. Die Figur 4 ist dabei eine Aufsicht auf die Grundplatte mit montierten Arretierungsplatten. Die Arretierungsplatten 22, 23 und 24 weisen eine ebene Unterseite 26, 27 und 28 auf, die Oberseite kann beliebig ausgestaltet sein. Die Arretierungsplatten liegen etwa mit der Hälfte ihrer Fläche auf den Flächen 18, 19 und 20 der Grundplatte auf und
sind dort beispielsweise - wie in Figur 1 und 2 gezeichnet — mittels Befestigungsschrauben 25 befestigt; es ist jedoch auch eine Befestigung mittels Nieten möglich. Der restliche Teil der Arretierungsplatten kragt vor und ragt in eine Ausnehmung 31 in der Grundplatte hinein. - Da die Flächen 18, 19 und 20 an der Grundplatte mit der Gegenfläche 5 an der Grundplatte fluchten, fluchten also auch die Unterseiten 26, 27 und 28 der Arretierungsplatten mit der Gegenfläche 5 zum Befestigen des Kraftmesssystems an der Grundplatte.
Das Kraftmesssystem 2 weist auf seiner Unterseite ebenfalls fluchtende ebene Flächen auf und zwar die Befestigungsfläche 4 am gehäusefesten Bereich 3 und eine ebene Fläche 29 am Lastaufnahmebereich 7. Diese Flächen 4 und 29 werden vorteilhafterweise ebenfalls in einem Arbeitsgang - z. B. durch Überfräsen — hergestellt. Wird das Kraftmesssystem nun mit der Befestigungsfläche 4 an der Gegenfläche 5 an der Grundplatte befestigt, so fluchten alle beschriebenen Flächen untereinander. Insbesondere fluchten die Fläche 29 an der Unterseite des Lastaufnahmebereiches des Kraftmesssystems und die vorkragenden Bereiche an der Unterseite 26, 27 und 28 der Arretierungsplatten miteinander und bilden damit eine gemeinsame Ebene zum Befestigen einer ebenen Sicherungsplatte 30. Die Sicherungsplatte 30 ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung in Figur 6 in Aufsicht alleine gezeigt; im eingebauten Zustand ist sie in den Figuren 1, 2 und 5 erkennbar. Die Sicherungsplatte 30 ist T-förmig ausgebildet und weist vier Bohrungen 33, 33' auf. Die drei Bohrungen 33 dienen dabei zum Befestigen der Sicherungsplatte an den vorkragenden Teilen der Arretierungsplatten 22, 23 und 24, die Bohrung 33' dient dem Befestigen der Sicherungsplatte an der Fläche 29 des Lastaufnahmebereiches 7 des Kraftmesssystems. Als Befestigungsmittel 32 sind dabei in Figur 1 und 2 Schrauben vorgesehen, die für diese lösbare Verbindung optimal sind, es sind jedoch auch andere Befestigungsmittel denkbar. Die Sicherungsplatte 30 muss nur auf der Oberseite eben sein, um zusammen mit den fluchtenden Flächen am Lastaufnahmebereich des Kraftmesssystems und an den Arretierungsplatten beim Befestigen praktisch keine Verspannung in das Kraftmesssystem einzubringen.
Durch die im Vorstehenden beschriebene Geometrie müssen also nur zueinander fluchtende Flächen an der Grundplatte und am Kraftmesssystem sowie Arretierungsplatten und eine Sicherungsplatte mit jeweils einer ebenen Fläche präzise gefertigt werden, um die praktisch verspannungsfreie Transportsicherung
des Kraftmesssystems zu ermöglichen. Für diese Fertigungsschritte gibt es relativ einfache Verfahren, die eine hohe Präzision ergeben, sodass sich der Aufwand für die Transportsicherung trotz der hohen Anforderungen in Grenzen hält.
Die Befestigungsmittel 32 sind von außen zugänglich. Die entsprechenden Öffnungen in der Grundplatte 1 und im Bodenblech 17 sind bei Nichtbenutzung durch übliche Verschlusskappen 34 verschlossen.
Die Sicherungsplatte 30 ist in der in den Figuren dargestellten vorteilhaften Ausführungsform unverlierbar in der Wägezelle gehalten: Nach Lösen der Befestigungsmittel 32 ist die Sicherungsplatte in der Ausnehmung 31 in der Grundplatte gehalten und wird durch Federn 35 nach unten gedrückt (zusätzlich zum Eigengewicht) und dadurch auf Distanz zum Lastaufnahmebereich 7 des Kraftmesssystems gehalten. Dadurch ist eine Beeinflussung des Kraftmesssystems durch die Sicherungsplatte ausgeschlossen.
Wird die Dicke der Sicherungsplatte geringfügig kleiner gewählt als die Tiefe der Ausnehmung 31 in der Grundplatte, so kann die gelöste Sicherungsplatte gleichzeitig einen Überlastanschlag für den Lastaufnahmebereich bilden.
Die im Vorstehenden beschriebene und in den Figuren dargestellte vorteilhafte Ausführungsform ist selbstverständlich nur eine unter vielen Möglichen. Die Sicherungsplatte kann z. B. dreieckig oder rechteckig ausgebildet sein statt der beschriebenen T-Form. Statt der drei Arretierungsplatten können auch zwei etwas großflächigere Arretierungsplatten neben dem Lastaufnahmebereich angeordnet sein (an den Positionen 22 und 23 in Figur 4). Oder die Arretierungsplatten werden zu einer einzigen Arretierungsplatte zusammengefasst, die beispielsweise eine U-Form aufweisen kann.
Bezugszeichenliste
1 Grundplatte 2 Kraftmesssystem 3 Gehäusefester Bereich des Kraftmesssystems 4 Ebene Befestigungsfläche von 3 5 Ebene Gegenfläche an der Grundplatte zum Befestigen des Kraftmesssystems 6 Befestigungsschrauben 7 Lastaufnahmebereich des Kraftmesssystems 8 Oberer Lenker 9 Unterer Lenker 10 Lasteinleitungsteil 11 Schrauben 12 Membran 13 Übersetzungshebel 14 Spule 15 Permanentmagnetsystem 16 Gehäuse 17 Bodenblech 18 Ebene Fläche an der Grundplatte 19 Ebene Fläche an der Grundplatte 20 Ebene Fläche an der Grundplatte 21 Öffnung im unteren Lenker 9 22 Arretierungsplatte 23 Arretierungsplatte 24 Arretierungsplatte 25 Befestigungsschraube 26 Unterseite der Arretierungsplatte 22 27 Unterseite der Arretierungsplatte 23 28 Unterseite der Arretierungsplatte 24 29 Ebene Fläche am Lastaufnahmebereich des Kraftmesssystems 30 Sicherungsplatte 31 Ausnehmung in der Grundplatte 32 Befestigungsmittel, z. B. Schrauben
, 33' Bohrungen in der Sicherungsplatte Verschlusskappen Federn