WO2005024357A2 - Gehäuselose wägezelle - Google Patents

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WO2005024357A2
WO2005024357A2 PCT/EP2004/009680 EP2004009680W WO2005024357A2 WO 2005024357 A2 WO2005024357 A2 WO 2005024357A2 EP 2004009680 W EP2004009680 W EP 2004009680W WO 2005024357 A2 WO2005024357 A2 WO 2005024357A2
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WO
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load cell
housing
cell according
foot
head
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Andreas Kuchel
Jörg Herrnring
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Sartorius Hamburg Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G19/00—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups
    • G01G19/08—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for incorporation in vehicles
    • G01G19/12—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for incorporation in vehicles having electrical weight-sensitive devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G3/00—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances
    • G01G3/12—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing
    • G01G3/14—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing measuring variations of electrical resistance
    • G01G3/1402—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
    • G01G3/1408—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being of the column type, e.g. cylindric

Definitions

  • the invention relates to a housing-free load cell with a load cell body comprising a head, a torso and a foot, the head being offset from the torso by at least one upper, rotationally symmetrical recess that runs symmetrically around the Langsach.se of the load cell body, the recess being towards the torso has a tapering surface and a surface tapering towards the head, the fuselage is essentially cylindrical, and the fuselage is offset from the foot by at least one lower, rotationally symmetrical recess that runs around the longitudinal axis of the load cell body, the recess extending towards the foot Surface and a surface running towards the fuselage.
  • Load cells for example pendulum load cells for use in road vehicle wagons, generally consist of a measuring element stuck with strain gauges, which is referred to below as the load cell body.
  • the load cell body is made of a high-strength metallic material, usually steel, and comprises a head, a foot and a fuselage arranged between them.
  • Strain gauges are arranged on the surface of the load cell body at a suitable location, usually on the essentially cylindrical body. These strain gauges, usually constant or karma strain gauges, are usually electrically connected as a full heatstone bridge. To protect the strain gauges from water or.
  • a separate housing is arranged around the load cell body against moisture or dirt.
  • a calibration chamber is also attached to this housing, in which electronics for electrical calibration of the load cell, for example for determining the zero point, the characteristic value, the temperature behavior, etc., and optionally a signal processing device are located. This . Calibration chamber is also used for. Protection of electronic components from moisture and dirt.
  • Load cell body is provided a transverse through hole, in the middle of which a membrane has been retrofitted, to which the strain gauges are glued. It is also known, instead of a through hole and a separate membrane, to provide two transverse holes lying on the same axis, the depth of which is less than the radius of the fuselage, and which form a web between them, which has the function of the membrane and on which the strain gauges are glued ,
  • moisture and dirt can still collect at various points on the load cell body, including in the transverse holes, and damage the load cell body, for example due to corrosion. Moisture can accumulate, particularly in the area of the rotationally symmetrical punctures that separate the trunk from the head or foot.
  • a balancing chamber is still required to accommodate the balancing electronics.
  • the present invention is based on the object of creating a housing-free load cell which is particularly resistant to environmental influences and has a high measurement accuracy.
  • the previously derived and shown object is first achieved in that, in the case of a housing-free load cell with the features of the preamble of patent claim 1, at least the The majority of the surface of the upper recess and / or the majority of the surface of the lower recess has an oblique profile, such that when the load cell is installed as intended, water can flow onto the load cell body, whereby the angle ⁇ x between the inclined part of the surface of the upper recess that runs towards the trunk and the vertical peripheral surface of the trunk and / or the angle ⁇ 2 between the inclined part of the surface of the lower recess that runs towards the foot and the peripheral surface of the foot j is sometimes greater than 90 ° and is in particular between 93 ° and 120 °. A value of 117.5 ° has proven to be particularly suitable.
  • the surface line of the upper recess and / or the lower recess always has a bevel in the area that runs downwards, which ideally extends to the edge of the fuselage or. of the foot. In this area Impinging water or accumulating moisture flows away in this way, and dirt particles are also washed away. This significantly reduces the risk of corrosion in the area of the punctures.
  • the angle ⁇ 2 between the surface of the lower recess running towards the fuselage and the vertical peripheral surface of the fuselage and / or the angle ⁇ i between the surface of the upper recess and the peripheral surface running towards the head of the head is in each case greater than 90 ° and in particular is between 93 ° and 120 °, as a result of which an inclined surface is also formed in the upper region of the punctures, on which water can flow off more easily than on a horizontal surface.
  • a value of 117.5 ° has proven particularly suitable.
  • the surface of the upper recess which runs towards the trunk can also have an oblique course in the region which is not covered by the head, and / or the area of the lower recess that runs towards the fuselage can also have an oblique course in the area that is not covered by the foot. Covered is the area of the inclined surfaces which, when the load cell body is viewed from above or. from underneath is covered by the head or foot and is therefore not visible.
  • the upper recess and / or the lower recess in longitudinal section have an at least partially curved, in particular circular, elliptical or parabolic, course of the surface line. having .
  • Other courses of the surface line are also conceivable, as long as it is ensured that there is sufficient slope of the surfaces in the area of the recess so that moisture can drain off optimally.
  • the transition region between the surface of the upper recess that runs towards the trunk and the vertical peripheral surface of the trunk and / or the transition region between the surface of the lower recess that runs towards the foot and the peripheral surface of the foot is in each case chamfered or rounded , Accordingly, it is conceivable that the transition region between the surface of the upper recess that runs out towards the head and the peripheral surface of the head is in each case beveled or rounded. In this way, edges are avoided and instead a shape is created where water can drain off easily.
  • Edges by chamfering or rounding can also be avoided in the transition area between the inner surface of the transverse holes and the vertical circumferential surface of the fuselage.
  • strain gauges are arranged on the web, which are electrically connected to an adjustment electronics, which is arranged in one of the transverse holes.
  • Temperature compensation in particular a me-shaped layer made of nickel, may no longer require a separate balancing chamber.
  • the adjustment electronics are arranged directly in the area of the strain gauges.
  • strain gauges are advantageously surrounded by a potting compound, for example a potting compound made of plastic, in particular flexible plastic, so that they are now completely protected from moisture or dirt in the transverse holes.
  • the casting compound can also serve as a fastening for the printed circuit board by at least partially embedding it in the casting compound.
  • a particularly good measurement result is achieved if at least one strain gauge is arranged on each side of the web.
  • a hole can be provided in the web for the electrical connection of the strain gauges and the adjustment electronics, through which the connecting lines are guided.
  • a cable bushing can be provided in the load cell body, through which the signal and power supply lines are led outwards from one of the transverse holes into a load cell cable.
  • This cable bushing is advantageously sealed against moisture and dirt.
  • Particularly good protection against moisture and dirt is achieved if the cross holes are closed with lids.
  • the lid can be closed by welding, in particular by micro plasma welding. This ensures optimal tightness of the cover. It is also possible, as an alternative or in addition, to glue, screw on and / or tighten the covers.
  • the circumferential surface of the foot has at least one essentially vertical groove, which with a protruding element provided on the lower plate in each case installed condition of the load cell can interact.
  • a protruding element can be, for example, a pin, which extends in particular perpendicular to the longitudinal axis of the weighing cell body.
  • Several grooves are also conceivable, which can be arranged around the circumference at equal intervals, as well as several corresponding elements in the lower plate. In this way, the load cell is secured against rotation, which ensures permanent positioning of the load cell and thus significantly reduces the risk of measurement errors.
  • FIG. 2 shows a longitudinal section of the load cell from FIG. La);
  • Fig. 3 shows a cross section of the load cell from Fig. La
  • a housing-free load cell for two "different load levels is shown, namely in Fig. La) for a load level of 50 t and in Fig. Lb) for a load level of 25 t.
  • the load cell shown comprises one each Load cell body 1, which in turn consists of a head 2, a trunk 3 and a foot 4.
  • the head 2 is offset from the trunk 3 by an upper recess 5, which runs rotationally symmetrically around the longitudinal axis of the load cell body 1.
  • the trunk 3 is at the bottom Foot 4 is offset by a corresponding recess 6.
  • the essentially cylindrical fuselage 3 has two transverse holes 7 and 8 in its vertical circumferential surface, of which only one transverse hole 7 can be seen in the view selected in Fig. La) and b) are each sealed with a welded cover 9 by welding.
  • a cable bushing 10 is also provided in the load cell body 1, through which the signal and power supply lines are led outward from the front transverse hole 7 into a load cell cable 11. Since the load cell shown does not have a separate housing and is therefore directly exposed to environmental influences, in particular water, moisture, dirt, etc., no flat surfaces running perpendicular to the longitudinal axis are formed. It can thus be clearly seen that the surface 12 tapering towards the fuselage 3 and the surface 13 of the upper recess 5 tapering towards the head 2 have an oblique course, so that water or moisture can drain off directly and cannot accumulate.
  • a corresponding embodiment also has the surface 14 tapering towards the foot 4 and the surface 15 of the lower recess 6 tapering towards the trunk 3.
  • the transition area 16 between the inner surface of the transverse holes 7 and 8 and the vertical circumferential surface of the fuselage 3 is also slightly beveled, so that water can also flow off directly here.
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through the load cell from Fig. La).
  • Fig. La shows a longitudinal section through the load cell from Fig. La).
  • the two recesses 5 and 6 are designed in such a way that the angle ⁇ x between the surface 12 of the upper recess 5 tapering towards the trunk 3 and the vertical circumferential surface of the trunk 3 is greater than 90 °.
  • the angle beta 2 between the outgoing to the foot 4 towards surface 14 of the lower puncture 6 and the 'peripheral surface of the foot 4.
  • both the angle ⁇ 2 between the ⁇ for trunk 3 towards outgoing surface 15 of the lower puncture 6 and the vertical peripheral surface of the fuselage 3 and the Angle ⁇ i between the surface 13 of the upper recess 5 tapering towards the head 2 and the circumferential surface of the head 2 is in each case greater than 90 °.
  • the surface line is approximately parabolic.
  • Fig. 2 also shows the two transverse holes 7 and 8, which are so deep that a web 17 is still formed between them, to which a strain gauge 18 is glued on both sides.
  • the strain gauge 18 is each surrounded by a potting compound made of flexible plastic. Due to the relatively soft potting compound 19, the strain gauges 18 are permanently protected against mechanical and climatic influences, in particular also during the adjustment procedure.
  • a separate, welded-on cover 20 closes the two transverse holes 7 and 8 from the outside.
  • the adjustment electronics consisting of a printed circuit board 21 and a meandering layer 22 made of nickel for temperature compensation.
  • the adjustment electronics is fixed in that the printed circuit board 21 is embedded on one side in the potting compound 19. In this way, a separate balancing chamber can be completely dispensed with, since it is formed by the transverse hole 7.
  • Fig. 2 also shows a vertical groove 24 in which a pin extending perpendicular to the longitudinal axis of the load cell can engage, which is firmly connected to a lower plate which carries the load cell in the installed state.
  • This anti-rotation device ensures permanent positioning to reduce the
  • Fig. 3 shows a cross section through the load cell from FIG. La). It can be clearly seen that a bore 23 runs through the web 17, which is formed between the transverse holes 7 and 8, through which the lines for the electrical connection of the strain gauges 18 and the adjustment electronics are guided. Furthermore, the cable bushing 10 is shown, through which the signal and power supply lines are led out of the transverse hole 7 into the load cell cable 11.
  • 4a) and b) two embodiments of the load cell according to the invention are shown in longitudinal section.
  • 4a) shows a load cell in which the surface 12 of the upper recess 5 tapering towards the fuselage 3 and the surface 15 of the lower recess 6 tapering towards the fuselage 3 predominantly have an oblique course and only in the end region of the surfaces 12 and 15 there is a narrow annular area which has a profile perpendicular to the longitudinal axis of the load cell body 1.
  • 4b) shows an embodiment which is preferable to FIG. 4a) according to the solution according to the invention, in which the surfaces 12 and 15 have an oblique course up to the upper or lower edge of the fuselage 3 to have. 4a) and b) furthermore show that the surface 12 and the surface 15 each also have an oblique course in the region which is not covered by the head 2 or the foot 4. The covered area is on the right of the dashed line, the uncovered area on the left.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine gehäuselose Wägezelle, die im Hinblick auf die Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen und eine hohe Messgenauigkeit dahingehend verbessert wurde, dass zumindest der überwiegende Teil der Fläche (12) und/oder der Fläche (14) einen schrägen Verlauf hat, derart, dass im bestimmungsgemäß eingebauten Zustand der Wägezelle auf den Wägezellenkörper (1) auftreffendes Wasser abfließen kann, wobei der Winkel alpha 1 zwischen dem schrägverlaufenden Teil der Fläche (12) und der senkrechten Umfangsfläche des Rumpfes (3) und/oder der Winkel beta 2 zwischen dem schrägverlaufenden Teil der Fläche (14) und der Umfangsfläche des Fußes (4) jeweils größer als 90° ist und insbesondere zwischen 93° und 120° liegt. Darüber hinaus ist eine gehäuselose Wägezelle angegeben, bei der die Abgleichelektronik in einem der Querlöcher (7) vorgesehen ist. Schließlich wird eine Wägezelle dahingehend weitergebildet, dass die Umfangsfläche des Fußes (4) mindestens eine im wesentlichen senkrechte Nut (24) aufweist, die mit einem hervorstehenden Element an der Unterplatte eine Verdrehsicherung bildet.

Description

Gehäuselose Wägezelle
Die Erfindung betrifft eine gehäuselose Wägezelle mit einem Wägezellenkörper umfassend einen Kopf , einen Rumpf und einen Fuß, wobei der Kopf vom Rumpf durch mindestens einen oberen, rotationssym etrisch um die Langsach.se des Wägezellenkörpers verlaufenden Einstich abgesetzt ist , wobei der Einstich eine zum Rumpf hin auslaufende Fläche und eine zum Kopf hin auslaufende Fläche aufweist , der Rumpf im wesentlichen zylinderf ör ig ausgebildet i st und der Rumpf vom Fuß durch mindestens einen unteren, rotationssymmetrisch um die Längsachse des Wägezellenkörpers verlaufenden Einstich abgesetzt ist , wobei der Einstich eine zurrt Fuß hin auslaufende Fläche und eine zum Rumpf hin auslaufende Fläche aufweist .
Wägezellen, zum Beispiel Pendelwägezellen für den Einsatz in St raßenf hr zeugwagen, bestehen in der Regel aus einem mit Dehnungsmessstreifen beklebten Messelement , welches im folgenden als Wägezellenkörper bezeichnet wird .
Der Wägezellenkörper ist aus einem hochfesten metallischen Werkstoff , in der Regel aus Stahl , gefertigt und umfasst einen Kopf , einen Fuß und einen dazwischen angeordneten Rumpf . Auf der Oberfläche des Wägezellenkörpers werden an einer geeigneten Stelle , meist an dem im wesentlichen zylinderf örmigen Rumpf , Dehnungsmessstreifen angeordnet . Diese Dehnungsmessstreifen, in der Regel Konstant an- oder Karmadehnungsmessstreif en, sind üblicherweise elektrisch als heatstone- Vollbrücke beschaltet . Zum Schutz der Dehnungsmessstreifen vor Wasser bzw . Feuchtigkeit oder vor Schmutz ist um den Wägezellenkörper ein separates Gehäuse angeordnet. An diesem Gehäuse ist ferner eine Abgleichkammer angebracht, in welcher sich eine Elektronik zum elektrischen Abgleich der Wägezelle, zum Beispiel zum Festlegen des Nullpunktes, des Kennwertes, des Temperaturverhaltens etc., und gegebenenfalls eine Signalverarbeitungseinrichtung befindet. Diese .Abgleichkammer dient ebenfalls zum. Schutz der elektronischen Bauteile vor Feuchtigkeit und Schmutz.
Es sind auch Wägezellen bekannt, bei denen im Rumpf auf einer Achse senkrecht zur Längsachse des
Wägezellenkörpers eine querverlaufende Durchgangsbohrung vorgesehen ist , in deren Mitte eine Membran nachträglich angebracht worden ist, auf die die Dehnungsmessstreifen aufgeklebt sind. Auch ist es bekannt, statt einer Durchgangsbohrung und einer separaten Membran zwei auf derselben Achse liegende Querlöcher vorzusehen, deren Tiefe geringer als der Radius des Rumpfes ist und die zwischen sich einen Steg ausbilden, der die Funktion der Membran hat und auf dem die Dehnungsmessstreifen aufgeklebt sind.
Um eine gezielte Lasteinleitung von den Endflächen des Kopfes und des Fußes in den Rumpf, insbesondere in Richtung eines Steges bzw. einer Membran, zu erreichen, sind um die Längsachse des Wägezellenkörpers rotationssymmetrisch verlaufende Einstiche vorgesehen, durch die jeweils der Kopf vo Rumpf und der Rumpf vom Fuß abgesetzt ist. Zwar sind die Dehnungsmessstreifen in dem Fall, in dem sie auf einen Steg im Innern des Rumpfes angeordnet sind, gegenüber dem Fall einer Anordnung auf der senkrechten Umfangsflache des Rumpfes besser geschützt, so dass eine solche Wägezelle auch ohne ein separates, die gesamte Wägezelle einschließendes Gehäuse verwendet werden kann, was zu einer beträchtlichen Kostenreduzierung führt. Allerdings kann sich immer noch Feuchtigkeit und Schmutz an verschiedenen Stellen des Wägezellenkörpers, auch in den Querlöchern, sammeln und den Wägezellenkörper beispielsweise durch Korrosion schädigen. Insbesondere im Bereich der rotationssymmetrischen Einstiche, die den Rumpf vom Kopf bzw. Fuß absetzen, kann sich Feuchtigkeit ansammeln.
Ferner ist, auch wenn kein separates, die gesamte Wägezelle umschließendes Gehäuse mehr vorgesehen ist, immer noch eine Abgleichkammer zur Aufnahme der Abgleichelektronik erforderlich.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Wägezelle ist, dass diese im Betrieb eine Verdrehung erfahren kann, die zu Messfehlern führt.
Ausgehend von der zuvor aufgezeigten Problematik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gehäuselose Wägezelle zu schaffen, welche gegenüber Umwelteinflüssen besonders beständig ist und eine hohe Messgenauigkeit aufweist .
Erfindungsgemäß ist die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe zunächst dadurch gelöst, dass bei einer gehäuselosen Wägezelle mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1 zumindest der überwiegende Teil der zum Rumpf hin auslaufenden Fläche des oberen Einstichs und/oder der überwiegende Teil der zum Fuß hin auslaufenden Fläche des unteren Einstichs einen schrägen Verlauf hat , derart , dass im bestimmungsgemäß eingebauten Zustand der Wägezelle auf den Wägezellenkörper auf treffendes Wasser abfließen kann , wobei der Winkel αx zwischen dem schrägverlaufenden Teil der zum Rumpf hin auslaufenden Fläche des oberen Einstichs und der senkrechten Umfangsflache des Rumpfes und/oder der Winkel ß2 zwischen dem schrägverlaufenden Teil der zum Fuß hin auslaufenden Fläche des unteren Einstichs und der Umfangsfl che des Fußes j eweils größer als 90 ° ist und insbesondere zwischen 93 ° und 120 ° liegt . Als besonders geeignet hat sich ein Wert von 117 , 5° erwiesen .
Dadurch wird erreicht , dass im Bereich der Einstiche nahezu keine ebenen Flächen senkrecht zur Längsachse des Wägezellenkörpers mehr vorhanden sind, auf denen sich Feuchtigkeit und Schmutz sammeln kann . Es kann durchaus auch noch ein schmaler ringförmiger Bereich im Endbereich der zum Rumpf oder zum Kopf hin auslaufenden Fläche vorhanden sein, der keinen schrägen Verlauf hat , sondern senkrecht zur Längsachse des Wägezellenkörpers verläuft , der aber aufgrund seiner geringen Größe im Vergleich zu dem ungleich größeren, schräg verlaufenden Teil der Fläche des j eweiligen Einstichs keine Auswirkungen auf das Abfließen des Wassers hat . Im Längsschnitt entlang der Längsachse des Wägezellenkörpers weist also die Mantellinie des oberen Einstichs und/oder des unteren Einstichs in dem j eweils nach unten auslaufenden Bereich immer eine Schräge auf , die idealerweise bis zur Kante des Rumpfes bzw . des Fußes verläuft . In diesem Bereich auftreffendes Wasser oder sich ansammelnde Feuchtigkeit fließt auf diese Weise ab, wobei auch Schmutzpartikel weggespült werden . So wird die Gefahr von Korrosion im Bereich der Einstiche deutlich reduziert .
Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass zumindest der überwiegende Teil der zum Kopf hin auslaufenden Fl äche des oberen Einstichs und/oder der überwiegende Teil der zum Rumpf hin auslaufenden Fläche des unteren Einst ichs einen schrägen Verlauf hat , derart , dass im bestimmungsgemäß eingebauten Zustand der Wägezelle auf den Wägezellenkörper auf treffendes Wasser abfließen kann, wobei der Winkel α2 zwischen der zum Rumpf hin auslaufenden Fläche des unteren Einstichs und der senkrechten Umfangsfl che des Rumpfes und/oder der Winkel ßi zwischen der zum Kopf hin auslaufenden Fläche des oberen Einstichs und der Umfangsflache des Kopfes j eweils größer als 90 ° ist und insbesondere zwischen 93 ° und 120° liegt , wodurch auch im oberen Bereich der Einstiche eine schräge Fläche ausgebildet wird, an der Wasser leichter abfli eßen kann als an einer waagerechten Fläche . Als besonders geeignet hat sich en Wert von 117 , 5 ° erwiesen .
Wenn der Durchmesser des Kopfes und/oder der Durchmesser des Fußes j eweils kleiner als der Durchmesser des Rumpfes ist , dann kann die zum Rumpf hin auslaufende Fläche des oberen Einstichs auch in dem Bereich einen schrägen Verlauf haben, der nicht vom Kopf überdeckt ist , und/oder die zum Rumpf hin auslaufende Fläche des unteren Einstichs kann auch in dem Bereich einen schrägen Verlauf haben, der nicht vom Fuß überdeckt ist . Als überdeckt ist der Bereich der schrägen Flächen bezeichnet , der bei Ansicht des Wägezellenkörpers von oben bzw . von unten durch den Kopf bzw .- den Fuß verdeckt wird und somi t nicht sichtbar ist .
Vorteilhaft ist es , wenn der obere Einstich und/oder der untere Einstich im Längsschnitt einen zumindest teilweise bogenförmigen, insbesondere kreisbogenförmigen, elliptischen oder parabelförmigen, Verlauf der Mantellinie . aufweist . Auch andere Verläufe der Mantellinie sind denkbar, solange gewährleistet ist , dass genügend Gefälle der Flächen im Bereich des Einstichs vorhanden ist , damit Feuchtigkeit optimal abfließen kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Übergangsbereich zwischen der zum Rumpf hin auslaufenden Fläche des oberen Einstichs und der senkrechten Umfangsfl che des Rumpfes und/oder der Übergangsbereich zwischen der zum Fuß hin auslaufenden Fläche des unteren Einstichs und der Umfangsflache des Fußes j eweils abgeschrägt oder abgerundet . Entsprechend ist es denkbar, dass der Übergangsbereich zwischen der zum Kopf hin auslaufenden Fläche des oberen Einstichs und der Umfangsflache des Kopfes j eweils abgeschrägt oder abgerundet ist . Auf diese Weise werden Kanten vermieden und statt dessen wird eine Form geschaffen, an der Wasser gut abfließen kann .
Auch im Übergangsbereich zwischen der Innenfläche der Querlöcher und der senkrechten Umfangsflache des Rumpfes können Kanten durch Abschrägen oder Abrunden vermieden werden.
Die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe wird erfindungsgemäß ferner dadurch gelöst , dass bei einer gehäuselosen Wägezelle mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 11 auf dem Steg Dehnungsmessstreifen angeordnet sind, die elektrisch verbunden sind mit einer Abgleichelektronik, die in einem der Querlöcher angeordnet ist . Auf diese Weise ist zur Aufnahme der Abgleichelektronik, die eine Leiterplatte umfassen kann, die auf einer Seite eine Einrichtung zur
Temperaturkompensation, insbesondere eine me ander f örmige Schicht aus Nickel , aufweisen kann, eine separate Abgleichkammer nicht mehr erforderlich . Die Abgleichelektronik ist auf diese Weise unmittelbar im Bereich der Dehnungsmessstreifen angeordnet .
Die Dehnungsmessstreifen sind vorteilhafterweise von einer Vergussmasse , beispielsweise einer Vergussmasse aus Kunststoff , insbesondere weichelastischem Kunststoff , umgeben, so dass diese nunmehr vollständig vor Feuchtigkeit oder Schmutz in den Querlδchern geschützt sind . Die Vergussmasse kann gleichzeitig als Befestigung für die Leiterplatte dienen, indem diese zumindest teilweise in die Vergussmasse eingebettet wird .
Ein besonders gutes Messergebnis wird erzielt , wenn an j eder Seite des Steges zumindest ein Dehnungsmessstreifen angeordnet ist . In diesem Fall kann zur elektrischen Verbindung der Dehnungsmessstreifen und der Abgleichelektronik eine Bohrung in dem Steg vorgesehen sein, durch den die Verbindungsleitungen geführt werden . Außerdem kann im Wägezellenkörper eine Kabeldurch ührung vorgesehen sein , durch die die Signal - und Stromversorgungsleitungen aus einem der Querlöcher nach außen in ein Wägezellenkabel geführt sind . Vorteilhafterweise ist diese Kabeldurchführung gegenüber Feuchtigkeit und Schmutz abgedichtet . Ein besonders guter Schutz gegenüber Feuchtigkeit und Schmut z wird erzielt , wenn die Querlöcher mit Deckeln verschlossen sind . Das Verschließen der Deckel kann durch Schweißen, insbesondere durch Mikroplasmaschweißen erfolgen . Dadurch wird eine optimale Dichtigkeit der Deckel erreicht . Es ist auch möglich , die Deckel alternativ oder zusätzlich anzukleben, anzuschrauben und/ oder anzuziehen .
Schließlich wird erfindungsgemäß die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe auch dadurch gelöst , dass bei einer Wägezelle mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 23 die Umfangsflache des Fußes mindestens eine im wesentlichen senkrechte Nut aufweist , die mit j eweils einem an der Unterplatte vorgesehenen, hervorstehenden Element im eingebauten Zustand der Wägezelle zusammenwirken kann. Ein solches hervorstehendes Element kann beispielsweise ein Stift sein, der insbesondere senkrecht zur Längsachse des Wäge zellenkörpers verläuft . Denkbar sind auch mehrere Nuten , die um den Umfang in gleichen Abständen angeordnet sein können, sowie in der Unterplatte mehrere korrespondierende Elemente . Auf diese Weise wird eine Verdrehsicherung der Wägezelle geschaffen, die eine dauerhafte Positionierung derselben gewährleistet und damit das Risiko von Messfehlern deutlich reduziert .
Nachf olgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnungen erläutert . Es zeigen schematisch :
Fig . la) und b) die erfindungsgemäße Wägezelle für zwei verschiedene Laststufen; Fig. 2 einen Längsschnitt der Wägezelle aus Fig. la) ;
Fig. 3 einen Querschnitt der Wägezelle aus Fig. la) und
Fig. 4a) und b) einen Längsschnitt durch zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Wägezelle.
In Fig. la) und b) ist eine gehäuselose Wägezelle für zwei "verschiedene Laststufen dargestellt, nämlich in Fig. la) für eine Laststufe von 50 t und in Fig. lb) für eine Laststufe von 25 t. Die dargestellte Wägezelle umfasst jeweils einen Wägezellenkörper 1, der wiederum aus einem Kopf 2 , einem Rumpf 3 und einem Fuß 4 besteht . Der Kopf 2 ist vom Rumpf 3 durch einen oberen, rotationssymmetrisch um die Längsachse des Wägezellenkörpers 1 verlaufenden Einstich 5 abgesetzt. Nach unten hin ist der Rumpf 3 vom Fuß 4 durch einen entsprechenden Einstich 6 abgesetzt. Der im wesentlichen zylinderförrnige Rumpf 3 weist in seiner senkrechten Umfangsflache zwei Querlöcher 7 und 8 auf, von denen in der in Fig. la) und b) gewählten Ansicht nur ein Querloch 7 erkennbar ist. Die Querlöcher sind jeweils mit einem angeschweißten Deckel 9 durch Schweißen dicht verschlossen.
Im Wägezellenkorper 1 ist ferner eine Kabeldurchführung 10 vorgesehen, durch die die Signal- und Stromversorgungsleitungen aus dem vorderen Querloch 7 nach außen in ein Wägezellenkabel 11 geführt sind. Da die dargestellte Wägezelle kein separates Gehäuse aufweist und daher Umgebungseinflüssen, insbesondere Wasser, Feuchtigkeit, Schmutz etc. unmittelbar ausgesetzt ist, sind keine ebenen, senkrecht zur Längsachse verlaufenden Flächen ausgebildet. So ist deutlich zu erkennen, dass die zum Rumpf 3 hin auslaufende Fläche 12 und die zum Kopf 2 hin auslaufende Fläche 13 des oberen Einstichs 5 einen schrägen Verlauf aufweisen, so dass Wasser bzw. Feuchtigkeit direkt abfließen und sich nicht ansammeln kann. Eine entsprechende Ausgestaltung weist auch die zum Fuß 4 hin auslaufende Fläche 14 und die zum Rumpf 3 hin auslaufende Fläche 15 des unteren Einstichs 6 auf. Auch der Übergangsbereich 16 zwischen der Innenfläche der Querlöcher 7 und 8 und der senkrechten Umfangsflache des Rumpfes 3 ist etwas abgeschrägt, so dass auch hier Wasser unmittelbar abfließen kann.
Das der erfindungsgemäßen, gehäuselosen Wägezelle zugrundeliegende Prinzip ist in Fig. 2 weiter verdeutlicht. Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch die Wägezelle aus Fig. la) . Auch hier erkennt man, dass keine ebene , senkrecht zur Längsachse verlaufende Fläche ausgebildet ist, auf der sich Feuchtigkeit ansammeln könnte. So sind die beiden Einstiche 5 und 6 derart ausgebildet, dass der Winkel αx zwischen der zum Rumpf 3 hin auslaufenden Fläche 12 des oberen Einstichs 5 und der senkrechten Umfangsflache des Rumpfes 3 größer als 90° ist . Dasselbe gilt für den Winkel ß2 zwischen der zum Fuß 4 hin auslaufenden Fläche 14 des unteren Einstichs 6 und der' Umfangsflache des Fußes 4. Schließlich sind auch sowohl der Winkel α2 zwischen der zum Rumpf 3 hin¬ auslaufenden Fläche 15 des unteren Einstichs 6 und der senkrechten Umfangsflache des Rumpfes 3 als auch der Winkel ßi zwischen der zum Kopf 2 hin auslaufenden Fläche 13 des oberen Einstichs 5 und der Umfangsflache des Kopfes 2 jeweils größer als 90°. Im Bereich der Einstiche 5 und 6 verläuft die Mantellinie etwa parabelförmig .
Fig. 2 zeigt ferner die beiden Querlöcher 7 und 8, die so tief sind, dass noch ein Steg 17 zwischen ihnen ausgebildet ist, an den auf beiden Seiten ein Dehnungsmessstreifen 18 angeklebt ist. Der Dehnungsmessstreifen 18 ist jeweils von einer Vergussmasse aus weichelastischem Kunststoff umgeben. Durch die relativ weiche Vergussmasse 19 sind die Dehnungsmessstreifen 18 dauerhaft, insbesondere auch bei der Abgleichprozedur, vor mechanischen und klimatischen Einflüssen geschützt.
Ein separater, angeschweißter Deckel 20 schließt jeweils die beiden Querlöcher 7 und 8 nach außen hin ab.
Im Querloch 7 befindet sich ferner die Abgleichelektronik bestehend aus einer Leiterplatte 21 und einer meanderförmigen Schicht 22 aus Nickel zur Temperaturkompensation. Die Abgleichelektronik ist dadurch fixiert, dass die Leiterplatte 21 einseitig in die Vergussmasse 19 eingebettet ist . Auf diese Weise kann eine separate Abgleichkammer völlig entfallen, da diese vom Querloch 7 gebildet wird.
Fig. 2 zeigt ferner eine senkrechte Nut 24, in die ein senkrecht zur Längsachse der Wägezelle verlaufender Stift eingreifen kann, der fest mit einer Unterplatte verbunden ist, die im eingebauten Zustand die Wägezelle trägt. Durch diese Verdrehsicherung wird eine dauerhafte Positionierung zur Verminderung des
Empfindlichkeitsfehlers bei Schrägstellung der Wägezelle gewährleistet. Selbstverständlich können auch mehrere, beispielsweise drei, Nuten vorgesehen sein, die vorteilhafterweise in regelmäßigen Abständen um den Umfang des Wägezellenkörpers herum verteilt sind.
In Fig . 3 ist ein Querschnitt durch die Wägezelle aus Fig. la) dargestellt. Es ist deutlich zu erkennen, dass durch den Steg 17, der zwischen den Querlöchern 7 und 8 ausgebildet ist, eine Bohrung 23.verläuft, durch die die Leitungen zur elektrischen Verbindung der Dehnungsmessstreifen 18 und der Abgleichelektr.onik geführt sind. Ferner ist die Kabeldurchführung 10 dargestellt, durch die die Signal- und Stromversorgungsleitungen aus dem Querloch 7 nach außen in das Wägezellenkabel 11 geführt sind.
In Fig. 4a) und b) sind im Längsschnitt zwei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Wägezelle dargestellt. Fig. 4a) zeigt eine Wägezelle, bei der die zum Rumpf 3 hin auslaufende Fläche 12 des oberen Einstichs 5 sowie die zum Rumpf 3 hin auslaufende Fläche 15 des unteren Einstichs 6 zum überwiegenden Teil einen schrägen Verlauf haben und lediglich im Endbereich der Flächen 12 und 15 ein schmaler ringförmiger Bereich vorhanden ist, der einen Verlauf senkrecht zur Längsachse des Wägezellenkörpers 1 hat .
Fig. 4b) zeigt eine gegenüber Figur 4a) vorzuziehende Ausführungsform gemäß der erfindungsgemäßen Lösung, bei der die Flächen 12 und 15 einen schrägen Verlauf bis unmittelbar zur oberen bzw. unteren Kante des Rumpfes 3 haben. Fig. 4a) und b) zeigt ferner, dass die Fläche 12 und die Fläche 15 jeweils auch in dem Bereich einen schrägen Verlauf hat, der nicht vom Kopf 2 bzw. vom Fuß 4 überdeckt ist. Der überdeckte Bereich liegt jeweils rechts der gestrichelten Linie, der nicht überdeckte Bereich links davon.

Claims

P A T E NTAN S P R Ü C H E
Gehäuselose Wägezelle mit einem Wägezellenkörper (1) umfassend einen Kopf (2) , einen Rumpf (3) und einen Fuß (4) , wobei der Kopf (2) vom Rumpf (3) durch mindestens einen oberen, rotationssymmetrisch um die Längsachse des Wägezellenkörpers (1) verlaufenden Einstich (5) abgesetzt ist, wobei der Einstich (5) eine zum Rumpf (3) hin . auslaufende Fläche (12) und eine zum Kopf (2) hin auslaufende Fläche (13) aufweist, der Rumpf (3) im wesentlichen zylInderförmig ausgebildet ist und der Rumpf (3) vom Fuß (4) durch mindestens einen unteren, rotationssymmetrisch um die Längsachse des Wägezellenkörpers (1) verlaufenden Einstich (6) abgesetzt ist, wobei der Einstich (6) eine zum Fuß (4) hin auslaufende Fläche (14) und eine zum Rumpf (3) hin auslaufende Fläche' (15) aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s zumindest der überwiegende Teil der Fläche (12) und/oder der Fläche (14) einen schrägen Verlauf hat, derart, dass im bestimmungsgemäß eingebauten Zustand der Wägezelle auf den Wägezellenkörper (1) auftreffendes Wasser abfließen kann, wobei der Winkel oci zwischen dem schrägverlaufenden Teil der Fläche (12) und der senkrechten Umfangsflache des Rumpfes (3) und/oder der Winkel ß2 zwischen dem schrägverlaufenden Teil der Fläche (14) und der Umfangsflache des Fußes (4) jeweils größer als 90° ist und insbesondere zwischen 93° und 120° liegt.
2. Gehäuselose Wägezelle nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s zumindest der überwiegende Teil der Fläche (13) und/oder der Fläche (15) einen schrägen Verlauf hat, derart, dass im bestimmungsgemäß eingebauten Zustand der Wägezelle auf den Wägezellenkörper (1) auftreffendes Wasser abfließen kann, wobei der Winkel 2 zwischen der Fläche (15) und' der senkrechten Umfangsflache des Rumpfes (3) und/oder der Winkel ßx zwischen der Fläche (13) und der Umfangsflache des Kopfes. (2) jeweils größer als 90° ist und insbesondere zwischen 93° und 120° liegt.
3. Gehäuselose Wägezelle nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Durchmesser des Kopfes (2) und/oder der Durchmesser des Fußes (4) jeweils kleiner als der Durchmesser des Rumpfes (3) ist, wobei die Fläche (12) auch in dem Bereich einen schrägen Verlauf hat, der nicht vom Kopf (2) überdeckt ist, und/oder die Fläche (15) auch in dem Bereich einen schrägen Verlauf hat, der nicht vom Fuß (4) überdeckt ist.
4. Gehäuselose Wägezelle nach einem der vorangehenden Ansprüche , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der obere Einstich
(5) und/oder der untere Einstich (6) im Längsschnitt einen zumindest teilweise bogenförmigen Verlauf der Mantellinie aufweist.
. Gehäuselose Wägezelle nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Verlauf kreisbogenförmig, elliptisch oder parabelförmig ist .
6. Gehäuselose Wägezelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Übergangsbereich zwischen der zum Rumpf (3) hin auslaufenden Fläche (12) des oberen Einstichs (5) und der senkrechten Umfangfläche des Rumpfes (3) und/oder der Übergangsbereich zwischen der zum Fuß (4) hin auslaufenden Fläche (14) des unteren Einstichs (6) und der Umfangsflache des Fußes (4) jeweils abgeschrägt oder abgerundet ist.
7. Gehäuselose Wägezelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die obere Endfläche des Kopfes (2) als Kugelfläche ausgebildet ist.
8. Gehäuselose Wägezelle, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem Wägezellenkörper (1) umfassend einen Kopf (2) , einen Rumpf (3) und einen Fuß (4), wobei im Rumpf (3) auf einer Achse senkrecht zur Längsachse des Wägezellenkörpers (1) zwei eine Tiefe geringer als der Radius des Rumpfes (3) aufweisende Querlöcher (7, 8) vorgesehen sind, die zwischen sich einen Steg (17) ausbilden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s auf dem Steg (17) Dehnungsmessstreifen (18) angeordnet sind, die mit einer Abgleichelektronik elektrisch verbunden sind, die in einem der Querlöcher (7) vorgesehen ist.
9. Gehäuselose Wägezelle nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Abgleichelektronik eine Leiterplatte (21) urnfasst, die auf einer Seite eine Einrichtung zur Temperaturkompensation aufweist .
10. Gehäuselose Wägezelle nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Einrichtung zur Temperaturkompensation eine meanderförmige Schicht (22) aus Nickel ist.
11. Gehäuselose Wägezelle nach einem der Ansprüche 8 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Dehnungsmessstreifen (18) von einer Vergussmasse (19) umgeben sind.
12. Gehäuselose Wägezelle nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Vergussmasse (19) ein Kunststoff, insbesondere ein weichelastischer Kunststoff, ist.
13. Gehäuselose Wägezelle nach Anspruch 11 oder 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Leiterplatte zumindest teilweise in die Vergussmasse (19) eingebettet ist.
4. Gehäuselose Wägezelle nach einem der Ansprüche 8 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s auf jeder Seite des Steges (17) zumindest ein Dehnungsmessstreifen (18) angeordnet ist.
15. Gehäuselose Wägezelle nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s zur elektrischen Verbindung der Dehnungsmessstreifen (18) und der Abgleichelektronik eine Bohrung (23) im Steg (17) vorgesehen ist.
16. Gehäuselose Wägezelle nach einem der Ansprüche 8 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s im Wägezellenkörper (1) eine Kabeldurchführung (10) vorgesehen ist, durch die die Signal- und Stromversorgungsleitungen aus einem der Querlöcher (7) nach außen in ein Wägezellenkabel (11) geführt sind.
17. Gehäuselose Wägezelle nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Kabeldurchführung (10) gegenüber Feuchtigkeit und Schmutz abgedichtet ist.
18. Gehäuselose Wägezelle nach einem der Ansprüche 8 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Querlöcher (7, 8) mit Deckeln (9) verschlossen sind.
19. Gehäuselose Wägezelle nach Anspruch 18, d a du r c h g e k e n n z e i c hn e t, d a s s die Deckel (9) angeschweißt und/oder angeklebt und/oder angeschraubt und/oder angenietet sind.
20. Wägezelle, insbesondere gehäuselose Wägezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 19, mit einem Wägezellenkörper (1) umfassend einen Kopf (2) , einen Rumpf (3) und einen Fuß (4) , d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Umfangsflache des Fußes (4) mindestens eine im wesentlichen senkrechte Nut (24) aufweist, die mit jeweils einem an der Unterplatte vorgesehenen, hervorstehenden Element, beispielsweise einem insbesondere senkrecht zur Längsachse des Wägezellenkörpers verlaufenden Stift, im eingebauten Zustand der Wägezelle zusammenwirken kann.
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