DE19535202C1

DE19535202C1 - Precision weighing cell with scale pan

Info

Publication number: DE19535202C1
Application number: DE1995135202
Authority: DE
Inventors: Matthias Eger; Heinz-Gerhard Dr Koehn; Werner Schulze
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius Lab Instruments GmbH and Co KG
Priority date: 1995-09-22
Filing date: 1995-09-22
Publication date: 1996-11-28
Anticipated expiration: 2015-09-23
Also published as: DE29612167U1

Abstract

The weighing cell has a region (2) fixed to the housing. This has a load receiving region (3) supporting a scale pan (10). The device has an upper link (4) and a lower link (5) connected to the fixed region (2) as parallel guides for the load receiving region (3). At least two bores (16,17) are provided in the fixed region (2) for fastening the cell to a housing (9). Cuts (12,13) are made in the fixed region (2) for decoupling the screw-on region of the bores (16,17) from the rest of the fixed region (2). The fixed region (2) has one cut coming from above and one coming from below. The cut (13) from below is extended by a bent part (14). The two fastening bores (16,17) run vertical. The bore (16) ends in the bent part (14) of the cut (13) from underneath.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wägezelle mit einem gehäusefesten Bereich, mit einem Lastaufnahmebereich, auf den sich eine Waagschale abstützt, mit einem oberen Lenker und einem unteren Lenker, die als Parallelführung den Lastaufnahmebereich mit dem gehäusefesten Bereich verbinden, und mit mindestens zwei Bohrungen im gehäusefesten Bereich zur Befestigung der Wägezelle an einem Gehäuse und mit Einschnitten im gehäusefesten Bereich zur Entkopplung des Anschraubbereiches um die Bohrungen herum vom restlichen gehäusefesten Bereich.The invention relates to a load cell with an area fixed to the housing, with a load bearing area on which a weighing pan is supported, with a upper link and a lower link, which act as a parallel guide Connect the load bearing area to the area fixed to the housing and with at least two bores in the area fixed to the housing for fastening the Load cell on a housing and with incisions in the area fixed to the housing Decoupling the screwing area around the holes from remaining area fixed to the housing.

Wägezellen dieser Art sind allgemein bekannt und beispielsweise in der JP 2-5375 Y2 und in dem deutschen Gebrauchsmuster DE 92 03 796 U1 beschrieben.Load cells of this type are generally known and for example in the JP 2-5375 Y2 and described in German utility model DE 92 03 796 U1.

Sollen mit diesen Wägezellen hohe Auflösungen und geringe Temperatur koeffizienten erreicht werden, so ist besonderes Augenmerk auf die Befestigung der Wägezelle am Gehäuse der Waage zu richten. Die Verspannungen in der Nähe der Befestigungsschrauben dürfen sich nicht bis zu den empfindlichen Teilen der Wägezelle fortpflanzen. Aus der JP 2-5375 Y2 ist es bekannt, zu diesem Zweck zwischen der eigentlichen Wägezelle und dem Anschraubbereich einen von oben kommenden und einen von unten kommenden Einschnitt vorzusehen, so daß der Anschraubbereich mit der eigentlichen Wägezelle nur durch einen schmalen, waagerechten Steg verbunden ist. Dieser waagerechte Steg ist jedoch auch gegenüber den Kräften und Momenten, die durch das Wägegut in die Wägezelle eingeleitet werden, relativ weich, so daß ganze Wägezelle unter Last merklich kippt. In dem deutschen Gebrauchsmuster DE 92 03 796 U1 ist weiterhin vorgeschlagen, um die eigentlichen Befestigungspunkte herum ringförmige Nuten vorzusehen, die die Befestigungspunkte vom restlichen Befestigungsbereich entkoppeln. Die Fertigung einer ringförmigen Nut ist jedoch relativ aufwendig.With these load cells, you want high resolutions and low temperatures coefficients are achieved, so special attention is paid to the attachment the load cell on the housing of the balance. The tension nearby the fastening screws must not extend to the sensitive parts of the Propagate the load cell. From JP 2-5375 Y2 it is known for this purpose between the actual load cell and the screw-on area an incision coming from above and an incision coming from below to be provided so that the screwing area with the actual load cell only is connected by a narrow, horizontal web. This horizontal footbridge However, it is also opposed to the forces and moments caused by the goods being weighed in the load cell are introduced, relatively soft, so that whole load cell underneath Load tilts noticeably. In the German utility model DE 92 03 796 U1 is still proposed annular grooves around the actual attachment points provide the attachment points from the rest of the attachment area decouple. However, the production of an annular groove is relatively complex.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Geometrie für eine Wägezelle anzugeben, die eine gute Entkopplung von den Verspannungen der Befestigung ergibt und trotzdem zu einer stabilen Verbindung zwischen der Wägezelle und dem Anschraubbereich führt und die fertigungstechnisch einfach herstellbar ist.The object of the invention is therefore to specify a geometry for a load cell, which provides a good decoupling from the tension of the fastening and nevertheless to a stable connection between the load cell and the Screw area leads and which is easy to manufacture technically.

Erfindungsgemäß wird dies in einer ersten Ausgestaltung dadurch erreicht, daß der gehäusefeste Bereich einen von oben und einen von unten kommenden Einschnitt aufweist und der von unten kommende Einschnitt durch einen abknickenden, waagerechten Teil verlängert ist, daß die beiden Bohrungen zur Befestigung der Wägezelle vertikal verlaufen und daß die eine Bohrung in dem abknickenden, waagerechten Teil des von unten kommenden Einschnittes endet.According to the invention, this is achieved in a first embodiment in that the housing-fixed area one coming from above and one coming from below Has incision and the incision coming from below through a kinking, horizontal part is extended that the two holes for Attachment of the load cell run vertically and that the one hole in the kinking, horizontal part of the incision coming from below ends.

Es werden außer den Befestigungsbohrungen also weiterhin nur Einschnitte von oben bzw. von unten benötigt; diese können in einem Arbeitsgang zusammen mit dem Hohlraum zwischen oberen und unteren Lenker hergestellt werden. Durch den abknickenden, waagerechten Teil des unteren Einschnittes wird die Entkopplung für die Befestigungsbohrung, die in diesem Teil des Einschnittes endet, so optimiert, daß der verbleibende Steg zwischen dem von oben kommenden Einschnitt und dem von unten kommenden Einschnitt deutlich stabiler gegenüber dem Stand der Technik gemacht werden kann, ohne daß die Leistungsdaten der Wägezelle verschlechtert werden. In addition to the mounting holes, only incisions will continue to be made needed above or below; these can be done in one operation together with the cavity between the upper and lower handlebars. By the kinking, horizontal part of the lower incision becomes the Decoupling for the mounting hole in this part of the incision ends, optimized so that the remaining web between the one coming from above Incision and the incision coming from below much more stable the prior art can be made without the performance of the Load cell deteriorate.

In einer zweiten Ausgestaltung wird das Ziel der Erfindung dadurch erreicht, daß die Einschnitte von den beiden Seiten her kommen, so daß ein verbleibender vertikaler Steg den Anschraubbereich um die Bohrungen herum mit dem restlichen gehäusefesten Bereich verbindet, daß die beiden Bohrungen horizontal in Richtung der Längsachse der Wägezelle nebeneinander verlaufen und in je einem der seitlichen Einschnitte enden, und daß zwischen den beiden Bohrungen ein dritter, vertikaler, parallel zu den Bohrungen verlaufender Einschnitt vorhanden ist.In a second embodiment, the aim of the invention is achieved in that the incisions come from both sides, leaving a remaining one vertical web with the screwing area around the holes the rest of the housing-fixed area that connects the two Holes horizontally in the direction of the longitudinal axis of the load cell run side by side and each end in one of the side incisions, and that a third, vertical, parallel to the holes between the two holes running incision is present.

Der waagerechte Verbindungssteg aus der JP 2-5375 Y2 wird hier also durch einen vertikalen Steg ersetzt, der gegenüber den Belastungen durch das Wägegut sehr viel stabiler ist. Zusätzlich wird durch einen dritten Einschnitt die Entkopplung der beiden Anschraubpunkte untereinander erreicht, so daß sich dort keine Zwangskräfte aufbauen können.The horizontal connecting bridge from JP 2-5375 Y2 is here through one vertical web, which is very resistant to the loads from the weighing sample is much more stable. In addition, the decoupling is made by a third incision reached between the two screw points, so that there are none Can build up coercive forces.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous refinements result from the subclaims.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Figuren beschrieben.The invention is described below with reference to the schematic figures.

Dabei zeigt:It shows:

Fig. 1 eine Wägezelle in einer ersten Ausgestaltung in Seitenansicht, Fig. 1 is a load cell in a first embodiment in side view,

Fig. 2 die Wägezelle aus Fig. 1 in der Unteransicht, Fig. 2, the load cell of FIG. 1 in a view from below,

Fig. 3 die Wägezelle aus Fig. 1 und 2 in einer Variante in Seitenansicht, Fig. 3, the load cell of FIG. 1 and 2, in a variant in side view

Fig. 4 eine Wägezelle in einer zweiten Ausgestaltung in Seitenansicht und Fig. 4 shows a load cell in a second embodiment in side view

Fig. 5 die Wägezelle aus Fig. 4 in Aufsicht. Fig. 5 the load cell of Fig. 4 in supervision.

Die Wägezelle ist in einer ersten Ausgestaltung in Fig. 1 in Seitenansicht und in Fig. 2 in Unteransicht gezeigt. Die Wägezelle 1 umfaßt einen gehäusefesten Bereich 2, einen Lastaufnahmebereich 3, einen oberen Lenker 4 und einen unteren Lenker 5. Die Lenker 4 und 5 und die beiden Bereiche 2 und 3 sind aus einem einzigen Metallblock durch eine mittige Ausnehmung 6 herausgearbeitet. Auf den Dünnstellen der Lenker sind Dehnungsmeßstreifen 7 appliziert, die in bekannter Weise die lastabhängige Dehnung bzw. Stauchung des Wägezellen-Materials in ein proportionales elektrisches Signal umwandeln. Die Wägezelle ist durch Schrauben 8 am (nur angedeuteten) Gehäuse 9 befestigt; am Lastaufnahmebereich 3 ist durch Schrauben 11 eine (ebenfalls nur angedeutete) Waagschale 10 befestigt. - Die bisher beschriebenen Teile der Wägezelle sind allgemein bekannt und daher nur ganz kurz erläutert.The load cell is shown in a first embodiment in FIG. 1 in a side view and in FIG. 2 in a bottom view. The load cell 1 comprises a region 2 fixed to the housing, a load receiving region 3 , an upper link 4 and a lower link 5 . The handlebars 4 and 5 and the two areas 2 and 3 are machined from a single metal block through a central recess 6 . Strain gauges 7 are applied to the thin points of the handlebars and convert the load-dependent expansion or compression of the load cell material into a proportional electrical signal in a known manner. The load cell is fastened by screws 8 to the housing 9 (only indicated); a weighing pan 10 (also only indicated) is fastened to the load receiving area 3 by screws 11 . - The parts of the load cell described so far are generally known and therefore only briefly explained.

Die erfindungsgemäße Wägezelle weist nun im gehäusefesten Bereich 2 einen von oben kommenden vertikalen Einschnitt 12 und einen von unten kommenden vertikalen Einschnitt 13 auf, wobei der Einschnitt 13 durch einen nach links abknickenden, waagerechten Teil 14 soweit verlängert ist, daß die Bohrung 16 zur Befestigung der Wägezelle in diesem waagerechten Teil 14 des Einschnittes endet. Die Bohrung 16 ist im allgemeinen eine Gewindebohrung. Durch den waagerechten Teil 14 des Einschnittes 13 wird daher sowohl das Schneiden und Säubern dieses Gewindes erleichtert als auch die optimierte Entkopplung zwischen dem Anschraubbereich in der Umgebung der (Gewinde-)Bohrung 16 einerseits und der restlichen Wägezelle andererseits erreicht.The load cell according to the invention now has in the area 2 fixed to the housing a vertical incision 12 coming from above and a vertical incision 13 coming from below, the incision 13 being extended by a horizontal part 14 which bends to the left so that the bore 16 for fastening the Load cell ends in this horizontal part 14 of the incision. The bore 16 is generally a threaded bore. The horizontal part 14 of the incision 13 therefore facilitates both the cutting and cleaning of this thread and the optimized decoupling between the screwing area in the vicinity of the (threaded) bore 16 on the one hand and the rest of the load cell on the other hand.

Zusätzlich kann die (Gewinde-)Bohrung 17 zur Befestigung der Wägezelle in einer waagerechten Durchgangsbohrung (Bohrung) 15 enden. Dies erleichtert wieder die Fertigung und ergibt eine Entkopplung in gleicher Weise wie der waagerechte Teil 14 des Einschnittes 13. Zwischen den beiden Bohrungen 16 und 17 kann weiterhin ein von unten kommender Einschnitt 18 vorhanden sein, der z. B. Spannungen wegen eines verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten des Materials der Wägezelle 1 und des Materials des Waagengehäuses 9 mindert.In addition, the (threaded) bore 17 for fastening the load cell can end in a horizontal through bore (bore) 15 . This again simplifies production and results in decoupling in the same way as the horizontal part 14 of the incision 13 . Between the two bores 16 and 17 there can also be an incision 18 coming from below, which, for. B. stresses due to a different coefficient of expansion of the material of the load cell 1 and the material of the scale housing 9 is reduced.

Der Einschnitt 12 und der Einschnitt 13 mit dem waagerechten Teil 14 sowie die Bohrung 15 durchsetzen die Wägezelle in voller Breite, genauso wie die Ausnehmung 6; sie können daher in einem Arbeitsgang und durch das gleiche Verfahren hergestellt werden. Dafür kommt z. B. Fräsen oder Drahterodieren in Frage. Nur die beiden (Gewinde-)Bohrungen 16 und 17 müssen in einem gesonderten Arbeitsgang hergestellt werden.The incision 12 and the incision 13 with the horizontal part 14 and the bore 15 pass through the load cell in its full width, just like the recess 6 ; they can therefore be produced in one operation and by the same process. For this comes z. B. milling or wire EDM in question. Only the two (threaded) bores 16 and 17 have to be made in a separate operation.

Die im vorstehenden beschriebene Befestigung der Wägezelle 1 am Waagen gehäuse 9 kann in gleicher Weise für die Verbindung zwischen der Wägezelle 1 und der Waagschale 10 übernommen werden. Bei der Verbindung zwischen der Wägezelle und der Waagschale ist nur oben und unten sowie rechts und links gegenüber der Verbindung zwischen der Wägezelle und dem Waagengehäuse vertauscht. Dies ist in den Fig. 1 und 2 eingezeichnet und braucht nicht näher erläutert zu werden.The attachment of the load cell 1 to the scale housing 9 described above can be taken over in the same way for the connection between the load cell 1 and the weighing pan 10 . The connection between the load cell and the weighing pan is only reversed at the top and bottom, as well as on the right and left, in relation to the connection between the load cell and the scale housing. This is shown in FIGS. 1 and 2 and need not be explained in more detail.

In Fig. 3 ist in Seitenansicht eine Variante der Wägezelle aus Fig. 1 und 2 dargestellt. Gleiche Teile wie in Fig. 1 sind mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und nicht nochmal erläutert. Die Variante aus Fig. 3 unterscheidet sich nur durch die Bohrung 19, die statt der Bohrung 15 vorhanden ist und in gleicher Weise für die Entkopplung der (Gewinde-)Bohrung 17 vom restlichen Teil der Wägezelle sorgt.In Fig. 3 in side view 1 and 2 is a variation of the load cell of FIG. FIG. The same parts as in Fig. 1 are denoted by the same reference numerals and not explained again. The variant from FIG. 3 differs only in the bore 19 , which is provided instead of the bore 15 and in the same way provides for the decoupling of the (threaded) bore 17 from the rest of the load cell.

Eine zweite Ausgestaltung der Wägezelle ist in Fig. 4 in Seitenansicht und in Fig 5 in Aufsicht dargestellt. Die mit den Bezugszahlen 2 bis 11 bezeichneten Teile der Wägezelle entsprechen den Teilen aus Fig. 1 und 2. Die Befestigung der Wäge zelle 20 erfolgt jedoch an einer senkrechten Fläche des Waagengehäuses 9, die vier Schrauben 8 verlaufen dementsprechend waagerecht. Zur Entkopplung der Anschraubbereiche 27 und 28 um die (Gewinde-)Bohrungen 24 und 25 herum vom restlichen Teil der Wägezelle sind zwei vertikale Einschnitte 21 und 22 vorgesehen, zwischen denen ein vertikaler Steg 26 verbleibt. Dieser Steg 26 verbindet die Anschraubbereiche 27 und 28 mit der restlichen Wägezelle. Die (Gewinde-) Bohrungen 24 und 25 enden in den Einschnitten 21 und 22, wodurch wieder die fertigungsmäßigen Nachteile eines Gewindesackloches vermieden werden. Weiter ist ein vertikaler Einschnitt 23 zwischen den (Gewinde-)Bohrungen 24 und 25 vorhanden, der diese voneinander entkoppelt.A second embodiment of the load cell is shown in a side view in FIG. 4 and in a top view in FIG. 5 . The parts of the load cell designated by the reference numerals 2 to 11 correspond to the parts from FIGS. 1 and 2. The attachment of the load cell 20 is, however, carried out on a vertical surface of the balance housing 9 , the four screws 8 accordingly run horizontally. To decouple the screw-on areas 27 and 28 around the (threaded) bores 24 and 25 from the remaining part of the load cell, two vertical incisions 21 and 22 are provided, between which a vertical web 26 remains. This web 26 connects the screw-on areas 27 and 28 to the rest of the load cell. The (threaded) bores 24 and 25 end in the incisions 21 and 22 , which again avoids the manufacturing disadvantages of a threaded blind hole. There is also a vertical incision 23 between the (threaded) bores 24 and 25 , which decouples them from one another.

Die Verbindung zwischen der Waagschale 10 und dem Lastaufnahmebereich 3 erfolgt in gleicher Weise wie die Verbindung zwischen dem Gehäuse 9 und dem gehäusefesten Bereich 2.The connection between the weighing pan 10 and the load-bearing area 3 takes place in the same way as the connection between the housing 9 and the area 2 fixed to the housing.

Claims

1. Load cell with a housing-fixed area ( 2 ), with a load-bearing area ( 3 ) on which a weighing pan ( 10 ) is supported, with an upper link ( 4 ) and a lower link ( 5 ), which act as a parallel guide for the load-receiving area ( 3 ) connect to the housing-fixed area ( 2 ), with at least two bores ( 16 , 17 , 24 , 25 ) in the housing-fixed area ( 2 ) for fastening the load cell to a housing ( 9 ) and with incisions ( 12 , 13 , 21 , 22 ) in the housing-fixed area ( 2 ) for decoupling the screw-on area around the bores ( 16 , 17 , 24 , 25 ) from the rest of the housing-fixed area ( 2 ), characterized in that the housing-fixed area ( 2 ) one from above and one from below Coming incision ( 12,13 ) and the incision ( 13 ) coming from below is extended by a kinking, horizontal part ( 14 ) that the two holes ( 16 , 17 ) for fastening the load cell run vertically and that the Boh tion ( 16 ) ends in the kinking, horizontal part ( 14 ) of the incision ( 13 ) coming from below.

2. Load cell according to claim 1, characterized in that the bore ( 17 ) for fastening the load cell ends in a horizontal bore ( 15 , 19 ).

3. Load cell according to claim 2, characterized in that the horizontal bore ( 15 ) in the direction of the incisions ( 12 , 13 ) and extends through the entire width of the load cell.

4. Load cell according to claim 2, characterized in that the horizontal bore ( 19 ) from the rear end of the load cell runs parallel to the longitudinal axis of the load cell.

5. Load cell according to one of claims 1 to 4, characterized in that between the two bores ( 16 , 17 ) for fastening the load cell, a further incision ( 18 ) coming from below is provided parallel to the other two incisions ( 12 , 13 ) is.

6. Load cell according to one of claims 1 to 5, characterized in that the connection between the load receiving area ( 3 ) and the weighing pan ( 10 ) is carried out in the same way as the connection between the housing-fixed area ( 2 ) and the housing ( 9 ) , wherein the connection between the load receiving area ( 3 ) and the weighing pan ( 10 ) above and below and the sides are reversed compared to the connection between the area ( 2 ) fixed to the housing and the housing ( 9 ).

7. Load cell according to the preamble of claim 1, characterized in that the incisions ( 21, 22 ) come from both sides, so that a remaining vertical web ( 26 ) with the screwing area around the bores ( 24 , 25 ) connects with the rest of the housing-fixed area ( 2 ) that the two bores ( 24 , 25 ) run horizontally next to each other in the direction of the longitudinal axis of the load cell and each end in one of the side incisions ( 21 , 22 ), and that between the two bores ( 24 , 25 ) there is a third, vertical incision ( 23 ) running parallel to the bores ( 24 , 25 ).

8. Load cell according to claim 7, characterized in that the connection between the load receiving area ( 3 ) and the weighing pan ( 10 ) is carried out in the same manner as the connection between the housing-fixed area ( 2 ) and the housing ( 9 ).

9. Load cell according to one of claims 1 to 8, characterized in that the bores ( 16 , 17 , 24 , 25 ) for fastening the load cell are threaded bores.