DE10326699B3

DE10326699B3 - Kompaktes Wägesystem

Info

Publication number: DE10326699B3
Application number: DE10326699A
Authority: DE
Inventors: Sigo Mühlich; Otto Kuhlmann; Peter Fleischer
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius Lab Instruments GmbH and Co KG
Priority date: 2003-06-13
Filing date: 2003-06-13
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2023-06-14
Also published as: WO2004111583A1; CN100350229C; US20060096790A1; CN1756939A

Abstract

Für ein Wägesystem für eine oberschalige Waage mit einem geteilten oberen Lenker (3a/3b) und einem geteilten unteren Lenker (4a), die zusammen als Parallelführung einen Lastaufnehmer (5) mit einem gehäusefesten Systemträger (2) verbinden, mit einem Übersetzungshebel, der mittels zweier Biegegelenke am Systemträger (2) drehbar gelagert ist, mit einem Koppelelement, das mittels Biegegelenken einerseits mit dem Lastaufnehmer (5) und andererseits mit dem kurzen Hebelarm des Übersetzungshebels verbunden ist, wobei diese Teile einen einstückigen Grundkörper (1) bilden, wird vorgeschlagen, dass der Übersetzungshebel in zwei Teilhebel (8a, 8b) aufgeteilt ist, dass das Koppelelement ebenfalls in zwei Teilkoppelelemente (16a, 16b) aufgeteilt ist und dass die Biegegelenke (7a, 7b), die die beiden Teilhebel (8a, 8b) des Übersetzungshebels am Systemträger (2) lagern, neben dem Lastaufnehmer (5) angeordnet sind und die durch sie definierte Drehachse durch den Lastaufnehmer (5) hindurchverläuft. DOLLAR A Dadurch entsteht ein sehr kompaktes Wägesystem.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wägesystem für eine oberschalige Waage nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation, mit einem geteilten oberen Lenker und einem geteilten unteren Lenker, die zusammen als Parallelführung einen Lastaufnehmer mit einem gehäusefesten Systemträger verbinden, mit einem Übersetzungshebel, der mittels zweier Biegegelenke am Systemträger drehbar gelagert ist, mit einem Koppelelement, das mittels Biegegelenken einerseits mit dem Lastaufnehmer und andererseits mit dem kurzen Hebelarm des Übersetzungshebels verbunden ist, wobei der Systemträger, der Lastaufnehmer, die Lenker, der Übersetzungshebel, die beiden Biegegelenke zur Lagerung des Übersetzungshebels sowie das Koppelelement einen einstückigen Grundkörper bilden, mit einem Magneten, der (in Aufsicht gesehen) im Freiraum zwischen den Teilen der Lenker eingebaut ist, und mit einer Spule, die am längeren Hebelarm des Übersetzungshebels befestigt ist und in den Luftspalt des Magneten hineinragt, wobei die der Masse des Wägegutes entsprechende Kraft vom Lastaufnehmer über das Koppelelement auf den kurzen Hebelarm des Übersetzungshebels übertragen wird und dort durch die Gegenkraft der stromdurchflossenen Spule am längeren Hebelarm kompensiert wird.

Ein Wägesystem dieser Art ist aus der DE 44 27 087 C2 bekannt.

Nachteilig an diesem bekannten Wägesystem ist die relativ große Bauform, einmal weil beim Einbau in eine Waage ein entsprechend großes Gehäuse erforderlich ist, zum anderen weil der einstückige Grundkörper viel Material und viel Zerspanungsaufwand bei der Herstellung erfordert.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine kompakte und kostengünstig herstellbare Bauform für eine Waage der eingangs genannten Art anzugeben.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass der Übersetzungshebel in zwei Teilhebel aufgeteilt ist, die mit je einem Biegegelenk am Systemträger drehbar gelagert sind, dass das Koppelelement ebenfalls in zwei Teilkoppelelemente aufgeteilt ist und dass die Biegegelenke, die die beiden Teilhebel des Übersetzungshebels am Systemträger lagern, neben dem Lastaufnehmer angeordnet sind und die durch sie definierte Drehachse durch den Lastaufnehmer hindurch verläuft.

Durch die Teilung des Übersetzungshebels in zwei separate Teilhebel können die beiden Teilhebel seitlich neben dem Magneten entlang geführt werden; durch die Anordnung der Biegelager für den Übersetzungshebel in axialer Richtung neben dem Lastaufnehmer kann der Lastaufnehmer nahe am Magneten angeordnet sein, sodass alle mechanischen Teile des Wägesystems direkt um den Magneten herum platziert sind und ein sehr kompaktes Wägesystem bilden.

Die teilweise Aufteilung von Übersetzungshebeln ist bereits aus der DE 37 43 073 A1 und der DE 199 23 208 C1 bekannt. In beiden Schriften ist die Aufteilung jedoch nur teilweise, außerdem sind Lastaufnehmer, Übersetzungshebel und Magnet hintereinander angeordnet, sodass keine kompakte Bauweise entsteht und auch kein Hinweis darauf entnehmbar ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der schematischen Figuren beschrieben. Dabei zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht des Wägesystems von vorn/seitlich,
2 eine perspektivische Ansicht des Wägesystems von hinten/seitlich und
3 eine Seitenansicht des Wägesystems.
In den 1 bis 3 ist der einstückige Grundkörper 1 des Wägesystems dargestellt. Er besteht aus einem am – nicht gezeichneten – Gehäuse der Waage befestigten Systemträger 2, mit dem über einen geteilten oberen Lenker 3a/3b und einen geteilten unteren Lenker 4a/4b (der Teil 4b ist in den Figuren verdeckt) ein Lastaufnehmer 5 vertikal beweglich verbunden ist. Die Biegegelenke an den Enden der Teillenker sind jeweils mit 23a, 23b bzw. 24a bezeichnet. Der Lastaufnehmer 5 weist eine Ausnehmung 6 zur Befestigung der – nicht gezeichneten – Waagschale auf. Weiter ist am Systemträger 2 über ein Biegegelenk 7a ein erster Teilhebel 8a drehbar gelagert und symmetrisch dazu über ein Biegegelenk 7b ein zweiter Teilhebel 8b, der nur in den 1 und 2 bruchstückhaft erkennbar ist. Die beiden Teilhebel 8a und 8b sind am Ende 9a bzw. 9b ihres längeren Hebelarms durch eine Quertraverse 10 (2) miteinander verbunden. Diese Quertraverse 10 trägt einen Spulenhalter 11 zur Befestigung der Spule der elektromagnetischen Kraftkompensation und eine Schlitzblende 12 als Lagensensor. Der Magnet, in dessen Luftspalt die Spule eintaucht, ist nicht eingezeichnet; er wird bei der Montage von unten her in den durch die Wandung 13 gebildeten zylindrischen Freiraum eingeschoben und an den vorstehenden Anschlägen 19 festgeschraubt. – Das Zusammenspiel von Lagensensor, Spule und Magnet bei der elektromagnetischen Kraftkompensation ist allgemein bekannt, sodass hier keine detaillierte Beschreibung erforderlich ist.
Die beiden Biegegelenke 7a und 7b der beiden Teilhebel 8a und 8b befinden sich axial neben dem Lastaufnehmer 5, wobei der Ausdruck „axial neben dem Lastaufnehmer" meint, dass die Verbindungslinie der beiden Biegegelenke und damit die durch sie definierte Drehachse durch den Lastaufnehmer hindurch verläuft. Durch diese Anordnung der wesentlichen Bereiche des Lastaufnehmers zwischen den Biegegelenken 7a und 7b vergrößert der Lastaufnehmer die Länge – also die links/rechts-Ausdehnung in der Darstellungsweise der 3 – des Wägesystem nicht. Durch die Aufteilung des Übersetzungshebels in zwei Teilhebel und die Anordnung des Magneten und des Lastaufnehmers dazwischen wird also eine sehr kompakte Bauform erreicht.
Die der Masse es Wägegutes entsprechende Kraft wird vom Lastaufnehmer 5 über ein Biegegelenk (Biegeelement) 14 auf eine Zwischentraverse 15 übertragen. An den beiden Enden der Zwischentraverse 15 sind dann zwei Teilkoppelelemente 16a und 16b angelenkt, die die Kraft auf die kurzen Hebelarme der Teilhebel 8a bzw. 8b übertragen. Die Biegegelenke zwischen den Teilkoppelelementen 16a und 16b und den Teilhebeln 8a und 8b sind dabei mit 17a und 17b bezeichnet, die Biegegelenke zwischen den Teilkoppelelementen 16a und 16b und der Zwischentraverse 15 sind mit 18a und 18b bezeichnet. – Das Biegegelenk 14 zwischen Lastaufnehmer 5 und Zwischentraverse 15 befindet sich in der Symmetrieebene des Wägesystems, seine Drehachse liegt ebenfalls in der Symmetrieebene. Dieses Biegelager bewirkt, dass die Kippmomente, die auf den Lastaufnehmer wirken, von den Lenkern 3a/3b und 4a/4b aufgenommen und möglichst wenn auf die beiden Teilkoppelelemente 16a und 16b übertragen werden.
Die beiden Teilkoppelelemente 16a und 16b befinden sich auf der – in der Darstellungsweise der 3 – rechten Seite des Lastaufnehmers 5 und damit auf der dem Magneten abgewandten Seite des Lastaufnehmers. Auf diese Weise steht fast die volle Länge des Wägesystems für die Länge der Teilhebel des Übersetzungshebels zur Verfügung. Dadurch lässt sich bei vorgegebenem kurzen Hebelarm – dem Abstand der Biegegelenke 7a und 17a – ein maximales Übersetzungsverhältnis erzielen.
Wie in 2 erkennbar, bildet der Systemträger einen geschlossenen Rahmen um den Magneten herum. Die Wandung 13 ist mit den Bereichen 2c und 2d des Systemträgers 2 verbunden und bildet mit der Querverbindung 2e den umlaufenden Rahmen. Dadurch ergibt sich eine hohe Verwindungssteifigkeit des Systemträgers und damit eine sehr gute Stabilität gegenüber äußeren Kräften und Momenten. Auch die schräge Anordnung der Teilhebel des Übersetzungshebels trägt dazu bei: Da der kurze Hebelarm der Teilhebel 8a und 8b im oberen Bereich des Wägesystems verlaufen muss, um eine genügende Länge der Teilkoppelelemente 16a und 16b zu ermöglichen, würde ein horizontaler Verlauf der Teilhebel des Übersetzungshebels zu einem sehr schmalen und damit wenig stabilen Bereich 2d des Systemträgers führen. Durch den schrägen Verlauf gewinnt man Stabilität für diesen Bereich 2d. Der Bereich 2c wird durch diese Maßnahme zwar geschwächt, dieser Bereich 2e ist jedoch von Haus aus sehr stabil – besonders durch die Querverbindung 2e – sodass dies nicht stört.
Die im Vorstehenden beschriebene erfindungsgemäße Anordnung der Teilhebel 8a und 8b des Übersetzungshebels jeweils an der Seite des Grundkörpers 1 hat zur Folge, dass auch die Biegegelenke 7a und 7b sowie die Biegegelenke 17a, 17b, 18a, 18b der Teilkoppelelemente am seitlichen Rande des Grundkörpers angeordnet sind. Die Teillenker 3a und 3b und 4a und 4b mit ihren Biegegelenken an den Enden sind ebenfalls am seitlichen Rande des Grundkörpers angeordnet. Dadurch lassen sich alle diese Biegegelenke bei der Herstellung mit sehr kurzen Fräsern bearbeiten. Das bei langen Fräsern auftretende Verbiegen bei der Bearbeitung ist hier also minimal, sodass die Biegegelenke mit geringen Toleranzen fertigbar sind. Auch das Biegegelenk 14 ist gut zugänglich und kann ebenfalls mit einem kurzen Fräser hergestellt werden. Bei kurzen Fräsern ist auch der Einsatz von dünneren Fräsern möglich. Dadurch kann z. B. der Abstand der Biegegelenke 7a/7b und 17a/b verkürzt werden; damit ist also eine Verkürzung des kurzen Hebelarmes der Teilhebel des Übersetzungshebels und damit eine Vergrößerung des Übersetzungsverhältnisses möglich.
Mit anderen Worten ausgedrückt, ist diese herstellungsfreundliche vorteilhafte Ausgestaltung dadurch gekennzeichnet, dass die Teillenker 3a und 4a mit ihren Biegegelenken 23a und 24a, der eine Teilhebel 8a mit seinem Biegegelenk 7a und das ein Teilkoppelelement 16a mit seinen Biegegelenken 17a und 18a in einer ersten vertikalen Ebene angeordnet sind, dass die Teillenker 3b und 4b mit ihren Biegegelenken 23b und 24b, der andere Teilhebel 8b mit seinen Biegegelenk 7b und das andere Teilkoppelelement 16b mit seinem Biegegelenken 17b und 18b in einer zweiten vertikalen Ebene angeordnet sind und dass sich beide Ebenen parallel zur vertikalen Symmetrieachse des Wägesystems beabstandet voneinander neben dem Magneten erstrecken.

Claims

Wägesystem für eine oberschalige Waage nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation, mit einem geteilten oberen Lenker und einem geteilten unteren Lenker, die zusammen als Parallelführung einen Lastaufnehmer mit einem gehäusefesten Systemträger verbinden, mit einem Übersetzungshebel, der mittels zweier Biegegelenke am Systemträger drehbar gelagert ist, mit einem Koppelelement, das mittels Biegegelenken einerseits mit dem Lastaufnehmer und andererseits mit dem kurzen Hebelarm des Übersetzungshebels verbunden ist, wobei der Systemträger, der Lastaufnehmer, die Lenker, der Übersetzungshebel, die beiden Biegegelenke zur Lagerung des Übersetzungshebels sowie das Koppelelement einen einstückigen Grundkörper bilden, mit einem Magneten, der (in Aufsicht gesehen) im Freiraum zwischen den Teilen der Lenker eingebaut ist, und mit einer Spule, die am längeren Hebelarm des Übersetzungshebels befestigt ist und in den Luftspalt des Magneten hineinragt, wobei die der Masse des Wägegutes entsprechende Kraft vom Lastaufnehmer über das Koppelelement auf den kurzen Hebelarm des Übersetzungshebels übertragen wird und dort durch die Gegenkraft der stromdurchflossenen Spule am längeren Hebelarm kompensiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Übersetzungshebel in zwei Teilhebel (8a, 8b) aufgeteilt, die mit je einem Biegegelenk (7a, 7b) am Systemträger (2) drehbar gelagert sind, dass das Koppelelement ebenfalls in zwei Teilkoppelelemente (16a, 16b) aufgeteilt ist und dass die Biegegelenke (7a, 7b), die die beiden Teilhebel (8a, 8b) des Übersetzungshebels am Systemträger (2) lagern, neben dem Lastaufnehmer (5) angeordnet sind und die durch sie definierte Drehachse durch den Lastaufnehmer (5) hindurchverläuft.
Wägesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teillenker (3a und 4a) mit ihren Biegegelenken (23a und 24a), der eine Teilhebel (8a) mit seinem Biegegelenk (7a) und das eine Teilkoppelelement (16a) mit seinen Biegegelenken (17a, 18a) in einer ersten vertikalen Ebene angeordnet sind, dass die Teillenker (3b und 4b) mit ihren Biegegelenken (23b und 24b), der andere Teilhebel (8b) mit seinem Biegegelenk (76) und das andere Teilkoppelelement (16b) mit seinen Biegegelenken (17b, 18b) in einer zweiten vertikalen Ebene angeordnet sind und dass sich beide Ebenen parallel zur vertikalen Symmetrieebene des Wägesystems beabstandet voneinander neben dem Magneten erstrecken.
Wägesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zwischentraverse (15) die Kraft vom Lastaufnehmer (5) auf die beiden Teilkoppelelemente (16a, 16b) überträgt und dass die Zwischentraverse (15) durch ein in der Symmetrieebene des Wägesystems angeordnetes Biegeelement (14), dessen Drehachse in der Symmetrieebene des Wägesystems liegt, mit dem Lastaufnehmer (5) verbunden ist.
Wägesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teilhebel (8a, 8b) des Übersetzungshebels auf der dem Lastaufnehmer (5) abgewandten Seite des Magneten durch eine Quertraverse (10) miteinander verbunden sind.
Wägesystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule über einen Spulenhalter (11) an der Quertraverse (10) befestigt ist.
Wägesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Systemträger (2) einen geschlossenen Rahmen um den Magneten bildet.
Wägesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teilhebel (8a, 8b) des Übersetzungshebels (in Seitenansicht gesehen) schräg zur Horizontalen verlaufen.