DE20022494U1

DE20022494U1 - Strain gauge weighing sensor

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Publication number: DE20022494U1
Application number: DE20022494U
Authority: DE
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius AG
Priority date: 2000-09-13
Filing date: 2000-09-13
Publication date: 2001-10-25
Anticipated expiration: 2010-09-14

Description

Sartorius AG SW 0008

Weender Landstraße 94-108
D-37075 GöttingenWeender Landstrasse 94-108
D-37075 Goettingen

Strain gauges - weighing sensors Description:

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wägeaufhehmer mit einem gehäusefesten Teil, mit einem Lastaufhehmer, mit einem oberen und einem unteren Lenker, die zusammen eine Parallelführung bilden und den Lastaufhehmer beweglich mit dem gehäusefesten Teil verbinden, wobei die beiden Lenker, der Lastaufhehmer und das gehäusefeste Teil aus einem einzigen Metallblock herausgearbeitet sind, und mit Dehnungssensoren, die die Materialdehnung an den Biegestellen mindestens eines Lenkers messen und in eine Widerstandsänderung umformen.The invention relates to a weighing sensor with a housing-fixed part, with a load sensor, with an upper and a lower link, which together form a parallel guide and movably connect the load sensor to the housing-fixed part, wherein the two links, the load sensor and the housing-fixed part are machined from a single metal block, and with strain sensors which measure the material strain at the bending points of at least one link and convert it into a change in resistance.

Wägeaufhehmer dieser Art sind allgemein bekannt und beispielsweise in der DE-PS195 35 202 beschrieben. Als Dehnungssensoren werden dabei bevorzugt aufgeklebte Dehnungsmessstreifen benutzt, daneben aber auch aufgesputterte oder z. B. durch Siebdruck aufgetragene Dehnungsmessschichten. Alle diese verschiedenen Dehnungssensoren werden im Folgenden unter der Abkürzung DMS verstanden. Die Auflösung dieser Wägeaufhehmer mit DMS konnte in den letzten Jahren deutlich gesteigert werden und erreicht heute über 100 000 Schritte.Weighing sensors of this type are generally known and are described, for example, in DE-PS195 35 202. Adhesive strain gauges are preferably used as strain sensors, but sputtered strain gauges or strain gauge layers applied by screen printing are also used. All of these different strain sensors are referred to below under the abbreviation DMS. The resolution of these weighing sensors with DMS has increased significantly in recent years and now reaches over 100,000 steps.

Beim Einsatz dieser Wägeaufhehmer werden häufig größere Vorlasten am Lastaufhehmer befestigt, wie z. B. schwere Waagschalen oder Behälter, Rollenbahnen oder Förderbänder. Diese Vortasten ergeben bereits ohne WägegutWhen using these weighing sensors, large preloads are often attached to the load sensor, such as heavy weighing pans or containers, roller conveyors or conveyor belts. These preloads result in

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eine Materialbelastung der Lenker und dementsprechend ein Ausgangssignal der DMS. Der für die eigentliche Wägung zur Verfügung stehende Messbereich wird dadurch eingeschränkt.a material load on the handlebars and a corresponding output signal from the strain gauge. The measuring range available for the actual weighing is thereby limited.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Wägeaufnehmer der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass er Vorlasten aufnehmen kann, ohne den Messbereich der DMS einzuschränken.The object of the invention is therefore to develop a weighing sensor of the type mentioned above in such a way that it can accommodate preloads without restricting the measuring range of the strain gauges.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, dass der Wägeaufnehmer zusätzlich mindestens einen Übersetzungshebel aufweist, der am gehäusefesten Teil gelagert ist und der einerseits mittels eines Koppelelementes mit dem Lastaufnehmer verbunden ist und an dem andererseits eine Gegenkraft zur Kompensation der Vorlast angreift.According to the invention, this is achieved in that the weighing sensor additionally has at least one transmission lever which is mounted on the part fixed to the housing and which is connected to the load sensor on the one hand by means of a coupling element and on which a counterforce acts on the other hand to compensate for the preload.

Durch die Hebelübersetzung zwischen Gegenkraft und Lastaufnehmer lässt sich mit einer relativ kleinen Gegenkraft eine deutlich größere Vorlast am Lastaufnehmer kompensieren. Dadurch bleibt auch bei einer größeren Vorlast am Lastaufnehmer die zu erzeugende Gegenkraft klein und problemloser handhabbar. Besonders gilt dies, wenn in einer vorteilhaften Ausgestaltung die Gegenkraft durch die Gewichtskraft eines Gegengewichtes erzeugt wird. Dieses Gegengewicht bleibt dann klein und kann ohne weiteres in den Wägeaufnehmer integriert werden. Auch wenn in einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung die Gegenkraft magnetisch erzeugt wird - also durch zwei Permanentmagneten oder durch eine stromdurchflossene Spule im Luftspalt eines Permanentmagneten sinkt die Baugröße der Magneten durch die Hebelübersetzung deutlich, sodass auch in diesem Fall die Integrierbarkeit in den Wägeaufnehmer erleichtert wird. Aber auch bei Benutzung einer Feder zur Erzeugung der Gegenkraft ergibt eine kleinere Feder eine Materialersparnis und bietet eine bessere Handhabbarkeit bei der Montage und Einstellung.The lever ratio between the counterforce and the load sensor means that a significantly larger preload on the load sensor can be compensated with a relatively small counterforce. This means that even with a larger preload on the load sensor, the counterforce to be generated remains small and is easier to handle. This is particularly true if, in an advantageous embodiment, the counterforce is generated by the weight of a counterweight. This counterweight then remains small and can be easily integrated into the weighing sensor. Even if, in another advantageous embodiment, the counterforce is generated magnetically - i.e. by two permanent magnets or by a current-carrying coil in the air gap of a permanent magnet - the size of the magnets is significantly reduced by the lever ratio, so that in this case too, integration into the weighing sensor is made easier. But even when a spring is used to generate the counterforce, a smaller spring saves material and offers better handling during assembly and adjustment.

Die Befestigung von Gegengewichten an einem Übersetzungshebel ist im Prinzip schon von Waagen mit elektromagnetischer Kraftkompensation her bekannt. Diese Waagen arbeiten jedoch aufgrund des Kompensationsverfahrens praktisch weglos. Dadurch bleibt auch bei einem hohen Übersetzungsverhältnis die Verschwenkung des Übersetzungshebels minimal, sodass die heutzutage üblicherweise eingesetzten Federgelenke zur Lagerung des ÜbersetzungshebelsThe attachment of counterweights to a transmission lever is in principle already known from scales with electromagnetic force compensation. However, these scales work practically without displacement due to the compensation process. As a result, even with a high transmission ratio, the pivoting of the transmission lever remains minimal, so that the spring joints commonly used today to support the transmission lever

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nur minimal tordiert werden. - Demgegenüber sind Wägeaufnehmer mit DMS Ausschlagaufnehmer, also Aufnehmer, die die einfedernde Bewegung des Lastaufnehmers unter Belastung in eine Materialdehnung in den Lenker-Biegestellen umwandeln und dadurch messbar machen. Wird dieser Einfederweg dann durch den Übersetzungshebel noch mal vergrößert, so besteht die Gefahr, dass die Federgelenke zu weit tordiert werden und daher zu Hysterese-Erscheinungen führen. - DMS-Wägeaufnehmer sind daher bisher nicht mit Gegengewichten an einem Übersetzungshebel zur Kompensation der Vorlast ausgerüstet worden.can only be twisted minimally. - In contrast, strain gauge load cells are deflection sensors, i.e. sensors that convert the deflection movement of the load cell under load into a material expansion in the bending points of the handlebars and thus make it measurable. If this deflection is then increased again by the transmission lever, there is a risk that the spring joints will be twisted too far and thus lead to hysteresis phenomena. - Strain gauge load cells have therefore not yet been equipped with counterweights on a transmission lever to compensate for the preload.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.Further advantageous embodiments emerge from the further subclaims.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, den Übersetzungshebel einschließlich seiner Federlagerung und das Koppelelement zwischen Lastaufnehmer und dem einen Hebelarm des Übersetzungshebels aus demselben Metaliblock herauszuarbeiten, aus dem auch die Lenkerparallelführung herausgearbeitet ist. Durch diese monolithische Bauweise werden alle Probleme, die aufgrund des größeren Schwenkbereiches an den Befestigungsstellen der Federgelenke auftreten könnten, vermieden.It is particularly advantageous to machine the transmission lever, including its spring bearing, and the coupling element between the load receiver and one lever arm of the transmission lever from the same metal block from which the parallel guide for the handlebars is made. This monolithic design avoids all problems that could arise at the fastening points of the spring joints due to the larger swivel range.

Durch den erfindungsgemäßen Übersetzungshebel ist es weiterhin möglich, am Übersetzungshebel zusätzlich die Kraft eines Justiergewichtes angreifen zu lassen. Beispielsweise kann bei einem zweiarmigen Übersetzungshebel am einen Hebelarm das Gegengewicht befestigt sein bzw. die Gegenkraft angreifen und auf den anderen Hebelarm kann das Justiergewicht absenkbar sein.The transmission lever according to the invention also makes it possible to allow the force of an adjustment weight to act on the transmission lever. For example, in the case of a two-arm transmission lever, the counterweight can be attached to one lever arm or the counterforce can act and the adjustment weight can be lowered onto the other lever arm.

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

Figur 1 eine erste Ausgestaltung des Wägeaufnehmers in Seitenansicht, Figur 2 eine zweite Ausgestaltung des Wägeaufnehmers in Seitenansicht, Figur 3 eine dritte Ausgestaltung des Wägeaufnehmers in Seitenansicht, Figur 4 eine vierte Ausgestaltung des Wägeaufnehmers in Seitenansicht, Figur 5 eine fünfte Ausgestaltung des Wägeaufnehmers in Seitenansicht, Figur 6 eine sechste Ausgestaltung des Wägeaufnehmers in Seitenansicht, Figur 7 eine Rückansicht des Wägeaufnehmers aus Figur 6,Figure 1 shows a first embodiment of the weighing sensor in side view, Figure 2 shows a second embodiment of the weighing sensor in side view, Figure 3 shows a third embodiment of the weighing sensor in side view, Figure 4 shows a fourth embodiment of the weighing sensor in side view, Figure 5 shows a fifth embodiment of the weighing sensor in side view, Figure 6 shows a sixth embodiment of the weighing sensor in side view, Figure 7 shows a rear view of the weighing sensor from Figure 6,

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Figur 8 eine siebte Ausgestaltung des Wägeaufnehmers in Seitenansicht,
Figur 9 eine achte Ausgestaltung des Wägeaufnehmers in Seitenansicht,
Figur 10 eine neunte Ausgestaltung des Wägeaufnehmers in Seitenansicht und
Figur 11 eine zehnte Ausgestaltung des Wägeaufnehmers in Seitenansicht.Figure 8 shows a seventh embodiment of the weighing sensor in side view,
Figure 9 shows an eighth embodiment of the weighing sensor in side view,
Figure 10 shows a ninth embodiment of the weighing sensor in side view and
Figure 11 shows a tenth embodiment of the weighing sensor in side view.

Der in Figur 1 in Seitenansicht gezeigte Wägeaufnehmer besteht aus einem gehäusefesten Bereich 1 und einem Lastaufnehmer 3, der durch einen oberen Lenker 4 und einen unteren Lenker 5, die zusammen eine Parallelführung bilden, beweglich mit dem gehäusefesten Bereich 1 verbunden ist. Die Lenker 4 und 5 sind dabei durch Dünnstellen 6 vom gehäusefesten Bereich 1 bzw. vom Lastaufnehmer 3 abgegrenzt. Auf den Dünnstellen des oberen Lenkers 4 sind DMS 13 und 14 aufgeklebt (oder aufgesputtert), die die bei Belastung des Lastaufnehmers 3 (symbolisch durch den Kraftpfeil 15 dargestellt) an den Enden des Lenkers 4 auftretende Materialdehnung bzw. -Stauchung in eine Widerstandsänderung umformen, die in bekannter Weise in einer Wheatstoneschen Bücke gemessen wird.The weighing sensor shown in side view in Figure 1 consists of a housing-fixed area 1 and a load sensor 3, which is movably connected to the housing-fixed area 1 by an upper link 4 and a lower link 5, which together form a parallel guide. The links 4 and 5 are separated from the housing-fixed area 1 and the load sensor 3 by thin spots 6. Strain gauges 13 and 14 are glued (or sputtered) onto the thin spots of the upper link 4, which convert the material expansion or compression that occurs at the ends of the link 4 when the load sensor 3 is loaded (symbolically represented by the force arrow 15) into a change in resistance, which is measured in a known manner in a Wheatstone bridge.

Die Lenker 4 und 5 sind dabei ziemlich kurz ausgebildet und die Dünnstellen 6 ziemlich dick. Dadurch wird eine sehr geringe Absenkung des Lastaufnehmers unter Maximallast und trotzdem eine gut messbare Materialdehnung bzw. -Stauchung am Ort der DMS erreicht.The links 4 and 5 are quite short and the thin spots 6 are quite thick. This results in a very slight lowering of the load receptor under maximum load and yet a clearly measurable material expansion or compression at the location of the strain gauge.

Weiter weist der Wägeaufnehmer in Figur 1 einen Übersetzungshebel 2 auf, der mittels einer Dünnstelle 7 am gehäusefesten Bereich 1 gelagert ist. Am kurzen Hebelarm des Übersetzungshebels 2 ist ein Koppelelement 9 angeordnet, das einen Vorsprung 10 am Lastaufnehmer 3 mit dem Übersetzungshebel 2 verbindet. Die Gelenkstellen an den Enden des Koppelelementes 9 sind dabei mit 8 bezeichnet. Der lange Hebelarm des Übersetzungshebels 2 ist am Ende verdickt und bildet dort ein Gegengewicht 11, das sich in einer Ausnehmung 30 im gehäusefesten Teil 1 befindet.Furthermore, the weighing sensor in Figure 1 has a transmission lever 2, which is mounted on the housing-fixed area 1 by means of a thin point 7. A coupling element 9 is arranged on the short lever arm of the transmission lever 2, which connects a projection 10 on the load sensor 3 with the transmission lever 2. The articulation points at the ends of the coupling element 9 are designated with 8. The long lever arm of the transmission lever 2 is thickened at the end and forms a counterweight 11 there, which is located in a recess 30 in the housing-fixed part 1.

Alle Teile 1 ... H sind - wie dargestellt - aus einem einzigen Metallblock &zgr;. &Bgr; durch Fräsen, Laserschneiden und/oder Erodieren herausgearbeitet.All parts 1 ... H are - as shown - machined from a single metal block ζ. β by milling, laser cutting and/or erosion.

Die Funktionsweise des Wägeaufnehmers 1/3/4/5/6/13/14 ist aus der als Stand der Technik schon zitierten DE-PS 195 35 202 bekannt. Durch den zusätzlichenThe functionality of the weighing sensor 1/3/4/5/6/13/14 is known from DE-PS 195 35 202, which is already cited as state of the art. Due to the additional

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Übersetzungshebel 2, das Koppelelement 9 und das Gegengewicht &Pgr; kann nun das Gewicht des Lastaufnehmers einschließlich der Waagschale und eventueller weiterer mit dem Lastaufnehmer verbundenen Totlasten mechanisch kompensiert werden. Dadurch treten an den Lenkern 4 und 5 ohne äußere Belastung keine Materialdehnungen und -Stauchungen auf, sodass der volle Bereich bis zur maximal erlaubten Materialdehnung/-stauchung als Messspanne zur Verfügung steht. Dies ist besonders bei schweren Aufbauten am Lastaufnehmer vorteilhaft, wie z. B. bei Rollenbahnen, Förderbändern oder schweren Wägebehältern. Die Anpassung der Größe des Gegengewichtes 11 an verschiedene Totlasten kann z. B. dadurch erfolgen, dass an das in Figur 1 dargestellte Gegengewicht 11 seitlich zusätzliche Gewichte angeschraubt werden.The weight of the load receptor, including the weighing pan and any other dead loads connected to the load receptor, can now be mechanically compensated by the transmission lever 2, the coupling element 9 and the counterweight �Pgr;. This means that no material expansion or compression occurs on the links 4 and 5 without external load, so that the full range up to the maximum permitted material expansion/compression is available as a measuring span. This is particularly advantageous with heavy structures on the load receptor, such as roller conveyors, conveyor belts or heavy weighing containers. The size of the counterweight 11 can be adapted to different dead loads, for example, by screwing additional weights onto the side of the counterweight 11 shown in Figure 1.

Die Erzeugung der Gegenkraft zur Kompensation der Vorlast durch die Gewichtskraft eines Gegengewichtes hat den Vorteil einer sehr guten Langzeitkonstanz und dem völligen Fehlen eines Temperatureinflusses. Auch bei vertikalen Erschütterungen des Wägeaufnehmers wirken die entstehenden Trägheitskräfte am Lastaufnehmer mit seiner Vorlast und am Gegengewicht gleichartig und heben sich dadurch in ihrer Wirkung auf den Übersetzungshebel 2 auf. Dadurch ist das Erschütterungsverhalten des erfindungsgemäßen Wägeaufnehmers bei Benutzung eines Gegengewichtes zur Erzeugung der Gegenkraft besonders gut. Weiterhin kann man durch die richtige Materialwahl für das Gegengewicht dessen mittlere Dichte genauso groß wählen wie die mittlere Dichte des Lastaufnehmers und den daran befestigten Aufbauten. Dadurch bleibt das Kompensationsgleichgewicht auch bei wechselndem Luftdruck und damit wechselndem Auftrieb erhalten, sodass der erfindungsgemäße Wägeaufnehmer auch hei wechselndem Luftdruck ein sehr stabiles Nullpunkt-Verhalten zeigt. - Insgesamt weist also die Erzeugung der Gegenkraft durch ein Gegengewicht viele Vorteile auf, sodass diese Bauweise die bevorzugte Bauweise ist.The generation of the counterforce to compensate for the preload by the weight of a counterweight has the advantage of very good long-term stability and the complete absence of temperature influence. Even in the case of vertical vibrations of the weighing sensor, the inertial forces that arise on the load sensor with its preload and on the counterweight act in the same way and thus cancel each other out in their effect on the transmission lever 2. As a result, the vibration behavior of the weighing sensor according to the invention is particularly good when a counterweight is used to generate the counterforce. Furthermore, by choosing the right material for the counterweight, its average density can be selected to be just as high as the average density of the load sensor and the structures attached to it. This means that the compensation equilibrium is maintained even with changing air pressure and thus changing buoyancy, so that the weighing sensor according to the invention shows a very stable zero point behavior even with changing air pressure. - Overall, generating the counterforce through a counterweight has many advantages, making this design the preferred one.

Außerdem ist in Figur 1 angedeutet, dass der Schlitz 29 um den rechten Teil des Übersetzungshebels 2 und um das Gegengewicht &Pgr; herum schmal ausgeführt ist. Dadurch wird einmal eine Luftdämpfung erzeugt, um evtl. Schwingungen des Übersetzungshebels 2 zu dämpfen, zum anderen entsteht dadurch ein Anschlag, der die Auslenkung des Übersetzungshebels 2 nach oben und unten und nach den Seiten hin begrenzt und damit das Lagergelenk 7 vor zu großer VerbiegungFurthermore, Figure 1 shows that the slot 29 is narrow around the right-hand part of the transmission lever 2 and around the counterweight Π. This creates air damping to dampen any vibrations of the transmission lever 2, and it also creates a stop that limits the deflection of the transmission lever 2 upwards, downwards and to the sides, thus preventing the bearing joint 7 from bending too much.

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schützt. Der dünne Schlitz 29 kann z. B. durch Drahterodieren hergestellt werden. Aber auch bei einem breiten Schlitz, wie er z. B. beim Fräsen entsteht, kann durch das Einsetzen eines Abstandsbleches ein dünner Spalt erzeugt werden, der zur Luftdämpfung und als Anschlag dient.protects. The thin slot 29 can be produced, for example, by wire erosion. But even with a wide slot, such as that produced by milling, a thin gap can be created by inserting a spacer plate, which serves to dampen the air and as a stop.

Ist der horizontale Abstand zwischen dem Lagergelenk 7 und der Gelenkstelle 8 des Koppelelementes 9 genauso groß wie der horizontale Abstand der Dünnstellen 6 der Lenker 4 und 5, so bewegt sich der obere Anlenkpunkt 8 des Koppelelementes 9 (zum Übersetzungshebel 2 hin) und der untere Anlenkpunkt 8 des Koppelelementes 9 (zum Vorsprung 10 am Lastaufnehmer 3 hin) auf je einem Kreisbogen mit gleichem Durchmesser und gleicher Richtung. Dadurch bleibt das Koppelelement 9 auch bei den merklichen Auslenkungen des Wägeaufnehmers immer vertikal.If the horizontal distance between the bearing joint 7 and the joint point 8 of the coupling element 9 is the same as the horizontal distance between the thin points 6 of the links 4 and 5, the upper articulation point 8 of the coupling element 9 (towards the transmission lever 2) and the lower articulation point 8 of the coupling element 9 (towards the projection 10 on the load sensor 3) each move on a circular arc with the same diameter and in the same direction. As a result, the coupling element 9 always remains vertical, even with noticeable deflections of the weighing sensor.

A second design of the weighing sensor is shown in Figure 2 in side view

gezeigt. Gleiche Teile wie in der Ausgestaltung gemäß Figur 1 sind mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und werden nicht noch mal erläutert. Dershown. The same parts as in the embodiment according to Figure 1 are designated with the same reference numbers and are not explained again. The

The transmission lever 22 is in Figure 2 above the point of application of the coupling element 9

hinaus nach links verlängert (Hebelarm 22') und durchsetzt denextended to the left (lever arm 22') and passes through the

Load receiver 23 in an opening 24. At the left end of the There is now a support recess 25 for an adjustment weight 26 on the lever arm 22'. This adjustment weight 26 can be moved by a lifting device, which in Figure 2 only

ganz schematisch durch eine Hubgabel 27 und einen Doppelpfeil 28 angedeutet ist, auf die Auflagemulde 25 abgesenkt werden (Justier- bzw. Kalibrierstellung) oder angehoben und gehäusefest fixiert werden (Wägestellung). Durch dieseindicated schematically by a lifting fork 27 and a double arrow 28, can be lowered onto the support trough 25 (adjustment or calibration position) or raised and fixed to the housing (weighing position). This

Adjustment device can lower the adjustment weight 26 to a defined Load is applied to the load receptor 23. For example, if

die Masse des Justiergewichtes 26 ein Zehntel der Höchstlast desthe mass of the adjustment weight 26 is one tenth of the maximum load of the

weighing sensor and is the transmission ratio of the transmission lever

1:10, so drückt am Koppelelement 9 eine vertikale Kraft auf den1:10, a vertical force is exerted on the coupling element 9 on the

Load sensor 10/23, which exactly corresponds to the maximum load of the weighing sensor. If the signal of the DMS 13/14 is then measured under this load,

dadurch die Empfindlichkeit des Wägeaufnehmers kontrolliert werden (Kalibrierung) und bei evtl. Abweichungen durch bekannte elektronische Mittel korrigiert werden (Justierung). Durch die Hebelübersetzung desThis allows the sensitivity of the weighing sensor to be checked (calibration) and any deviations to be corrected by known electronic means (adjustment). The lever ratio of the

Transmission lever 22/22', no weight is required according to the

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Höchstlast notwendig, sondern ein wesentlich kleineres - im angegebenen Beispiel nur ein Zehntel der Höchstlast. - Durch Variation der geometrischen Abmessungen des Übersetzungshebels 22/22' kann das Übersetzungsverhältnis sowohl für das Justiergewicht 26 als auch für das Gegengewicht 11 in weiten Grenzen variiert werden und so an die speziellen Erfordernisse angepasst werden.maximum load is not necessary, but a much smaller one - in the example given, only a tenth of the maximum load. - By varying the geometric dimensions of the transmission lever 22/22', the transmission ratio for both the adjusting weight 26 and the counterweight 11 can be varied within wide limits and thus adapted to the special requirements.

Eine dritte Ausgestaltung des Wägeaufnehmers ist in Figur 3 in Seitenansicht gezeigt. Gleiche oder fast gleiche Teile wie in den Figuren 1 bzw. 2 sind wieder mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und werden nicht noch mal erläutert. In Figur 3 ist der Übersetzungshebel 32 gegenüber der Figur 2 um 180° gedreht: Das Gegengewicht 21 befindet sich links vom Lastaufnehmer 23, während sich das Justiergewicht 16 rechts innerhalb einer Ausnehmung 30 im gehäusefesten Teil 1 befindet. Der Übersetzungshebel 32 ist an einem vorspringenden Teil &Ggr; des gehäusefesten Bereiches 1 gelagert. Der vorspringende Teil &Ggr; links von der Kante 31 ist dabei schmaler als der Rest des gehäusefesten Bereiches 1 ausgebildet. Dadurch kann auf beiden Seiten neben dem vorspringendem Teil 1' je ein Koppelelement 9 angeordnet sein (von denen in Figur 3 nur das vordere erkennbar ist), das einen gabelförmigen Vorsprung 10 am Lastaufnehmer 23 mit dem Übersetzungshebel 32 verbindet. Am Ende 32' des Übersetzungshebels 32 ist eine Auflagemulde für ein Justiergewicht 16 ausgebildet. Das Justiergewicht 16 kann durch eine nicht dargestellte Hubvorrichtung entweder gegen die Unterseite. 12 am gehäusefesten Teil 1 gedrückt und dort fixiert werden (in der Wägestellung) oder auf die Auflagemulde am Übersetzungshebel 32 abgesenkt werden und dort ohne weitere Berührungen mit gehäusefesten Teilen aufliegen (in der Kalibrier- bzw. Justierstellung- wie gezeichnet).A third embodiment of the weighing sensor is shown in side view in Figure 3. Parts that are the same or almost the same as in Figures 1 and 2 are again designated with the same reference numbers and are not explained again. In Figure 3, the transmission lever 32 is rotated by 180° compared to Figure 2: The counterweight 21 is located to the left of the load sensor 23, while the adjustment weight 16 is located to the right within a recess 30 in the housing-fixed part 1. The transmission lever 32 is mounted on a projecting part Γ of the housing-fixed area 1. The projecting part Γ to the left of the edge 31 is narrower than the rest of the housing-fixed area 1. As a result, a coupling element 9 can be arranged on both sides next to the projecting part 1' (of which only the front one is visible in Figure 3), which connects a fork-shaped projection 10 on the load receiver 23 with the transmission lever 32. At the end 32' of the transmission lever 32, a support recess for an adjustment weight 16 is formed. The adjustment weight 16 can be pressed by a lifting device (not shown) either against the underside 12 on the part 1 fixed to the housing and fixed there (in the weighing position) or lowered onto the support recess on the transmission lever 32 and rest there without further contact with parts fixed to the housing (in the calibration or adjustment position - as shown).

In den Figuren 4 und 5 sind zwei Ausführungsformen des Wägeaufnehmers mit zwei Übersetzungshebeln gezeigt. In der Ausführungsform gemäß Figur 4 erkennt man den gehäusefesten Teil 41, die beiden Lenker 4 und 5 zur Führung des Lastaufnehmers 43, einen ersten Übersetzungshebel 42, der mittels einer Lagerdünnstelle 50 am gehäusefesten Teil 41 gelagert ist, und einen zweiten Übersetzungshebel 44, der mittels eines Stützelementes 45 am gehäusefesten Teil 41 gelagert ist. Der zweite Übersetzungshebel 44 weist an seinem Ende 44' eine Auflagemulde für ein Justiergewicht 16 auf. Außerdem weist er einen zusätzlichen Hebelarm 44" auf, der sich durch eine Öffnung 54 imFigures 4 and 5 show two embodiments of the weighing sensor with two transmission levers. In the embodiment according to Figure 4, one can see the housing-fixed part 41, the two links 4 and 5 for guiding the load sensor 43, a first transmission lever 42, which is mounted on the housing-fixed part 41 by means of a thin bearing point 50, and a second transmission lever 44, which is mounted on the housing-fixed part 41 by means of a support element 45. The second transmission lever 44 has a support recess for an adjustment weight 16 at its end 44'. It also has an additional lever arm 44" which extends through an opening 54 in the

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Lastaufnehmer 43 hindurcherstreckt und an seinem Ende ein Gegengewicht 21 trägt. Die vom Justiergewicht 16 bzw. vom Gegengewicht 21 ausgeübte vertikale Gewichtskraft wird vom zweiten Übersetzungshebel 44 in eine vergrößerte horizontale Kraft umgeformt, die an der Koppelstelle 49 auf den ersten Übersetzungshebel 42 übertragen wird. Der erste Übersetzungshebel wandelt diese horizontale Kraft wieder in eine vertikale und nochmals vergrößerte Kraft um, die über das Koppelelement 46 mit den Gelenkstellen 47 und 48 auf den Vorsprung 51 am Lastaufnehmer 43 übertragen wird. - Die Funktionsweise dieser Ausführungsform entspricht damit der Funktionsweise der dritten Ausgestaltung gemäß Figur 3, nur dass durch die zwei Ubersetzungshebel ein wesentlich höheres Übersetzungsverhältnis zwischen dem Gegengewicht 21 und dem Justiergewicht 16 einerseits und dem Lastaufnehmer 43 andererseits erzielt werden kann. Außerdem bietet die Ausgestaltung gemäß Figur 4 ebenfalls den Vorteil des vertikal bleibenden Koppelelementes 46, falls der horizontale Abstand zwischen dem Koppelelement 46 und der Lagerstelle 50 genauso groß ist wie der horizontale Abstand der Dünnstellen 6 an den Lenkern 4 und 5.Load receiver 43 extends through and carries a counterweight 21 at its end. The vertical weight force exerted by the adjusting weight 16 or the counterweight 21 is converted by the second transmission lever 44 into an increased horizontal force, which is transferred to the first transmission lever 42 at the coupling point 49. The first transmission lever converts this horizontal force back into a vertical and again increased force, which is transferred via the coupling element 46 with the articulation points 47 and 48 to the projection 51 on the load receiver 43. - The functioning of this embodiment thus corresponds to the functioning of the third embodiment according to Figure 3, except that the two transmission levers enable a significantly higher transmission ratio to be achieved between the counterweight 21 and the adjusting weight 16 on the one hand and the load receiver 43 on the other. In addition, the design according to Figure 4 also offers the advantage of the coupling element 46 remaining vertical if the horizontal distance between the coupling element 46 and the bearing point 50 is as large as the horizontal distance of the thin points 6 on the links 4 and 5.

In der Ausführungsform gemäß Figur 5 ist der zweite Übersetzungshebel 64 um 180° gegenüber der Ausführungsform gemäß Figur 4 gedreht. Das Justiergewicht 26 befindet sich dadurch links vom Lastaufnehmer 53, während sich das Gegengewicht 11 in einer Öffnung 55 im gehäusefesten Teil 41befindet. Außerdem befindet sich das Stützelement 45 in dieser Ausführungsform unterhalb des Übersetzungshebels 64.In the embodiment according to Figure 5, the second transmission lever 64 is rotated by 180° compared to the embodiment according to Figure 4. The adjustment weight 26 is therefore located to the left of the load receiver 53, while the counterweight 11 is located in an opening 55 in the housing-fixed part 41. In addition, the support element 45 is located below the transmission lever 64 in this embodiment.

In den Figuren 6 und 7 ist eine Ausführungsform des Wägeaufnehmers mit drei Übersetzungshebeln gezeigt. Figur 6 ist dabei eine Seitenansicht, Figur 7 eine Ansicht auf die in Figur 6 rechts befindliche Rückseite des Wägeaufnehmers. Der Lastaufnehmer 73 ist wieder über zwei Lenker 4 und 5 in Form einer Parallelführung mit dem gehäusefesten Teil 71 verbunden. DMS 13 und 14 auf den Dünnstellen 6 des oberen Lenkers 4 ergeben wieder das belastungsproportionale Signal. Ein erster Übersetzungshebel 72 ist über eine Dünnstelle 77 am gehäusefesten Teil 71 gelagert. Die Verbindung zwischen Lastaufnehmer 73 und dem kurzen Hebelarm des Übersetzungshebels 72 erfolgt durch ein Koppelelement 79 mit den Dünnstellen 78. Der lange Hebelarm des Übersetzungshebels 72 ist schmaler und erstreckt sich durch einen Durchbruch 74 im gehäusefesten Teil 71 hindurch. Am hinteren Ende 72' desFigures 6 and 7 show an embodiment of the weighing sensor with three transmission levers. Figure 6 is a side view, Figure 7 is a view of the rear of the weighing sensor on the right in Figure 6. The load sensor 73 is again connected to the housing-fixed part 71 via two links 4 and 5 in the form of a parallel guide. Strain gauges 13 and 14 on the thin points 6 of the upper link 4 again produce the signal proportional to the load. A first transmission lever 72 is mounted on the housing-fixed part 71 via a thin point 77. The connection between the load sensor 73 and the short lever arm of the transmission lever 72 is made by a coupling element 79 with the thin points 78. The long lever arm of the transmission lever 72 is narrower and extends through an opening 74 in the housing-fixed part 71. At the rear end 72' of the

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ersten Übersetzungshebels 72 ist das Gegengewicht 61 befestigt. Außerdem sind in der Nähe des hinteren Endes des ersten Übersetzungshebels 72 zwei Koppelelemente 83 und 84 an diesem angelenkt (Figur 7), die die Verbindung zu zwei parallelgeschalteten Übersetzungshebeln 81 und 82 herstellen. Diese Übersetzungshebel 81 und 82 sind über je eine Dünnstelle 90 bzw. 91 an je einem Vorsprung 85 bzw. 86 am gehäusefesten Teil 71 gehäusefest gelagert. An dem längeren Hebelarm der beiden Übersetzungshebel 81 und 82 stützt sich über je ein Stützelement 88 und 89 eine Verbindungsbrücke 87 beidseitig ab, die wiederum in einer Kerbe 92 (Figur 6) das Justiergewicht 76 trägt. - Die beiden Übersetzungshebel 81 und 82 wirken also als Brückenhebel, die die Gewichtskraft des Justiergewichtes 76 vergrößert und aufsummiert in den langen Hebelarm des ersten Übersetzungshebels 72 einleiten. Der erste Übersetzungshebel 72 überträgt diese Kraft nochmals vergrößert auf den Lastaufnehmer 73.The counterweight 61 is attached to the first transmission lever 72. In addition, two coupling elements 83 and 84 are articulated to the first transmission lever 72 near the rear end (Figure 7), which establish the connection to two transmission levers 81 and 82 connected in parallel. These transmission levers 81 and 82 are each mounted on a projection 85 or 86 on the housing-fixed part 71 via a thin point 90 or 91. A connecting bridge 87 is supported on both sides of the longer lever arm of the two transmission levers 81 and 82 via a support element 88 and 89, which in turn carries the adjusting weight 76 in a notch 92 (Figure 6). - The two transmission levers 81 and 82 therefore act as bridge levers, which increase the weight of the adjustment weight 76 and transfer it in the long lever arm of the first transmission lever 72. The first transmission lever 72 transmits this force, in an even greater amount, to the load receiver 73.

Diese Hebelanordnung wirkt also als zweistufige Übersetzung. Die beiden parallel geschalteten Hebel 81 und 82 sorgen dafür, dass Verschiebungen des Auflageortes in der Richtung rechts/links in der Darstellungsweise von Figur 7 keinen Einfluss auf die Größe der Kalibrier-AJustierkraft am Lastaufnehmer 73 haben. Die in den Figuren der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellte Hubmechanik zum Anheben/Absenken des Justiergewichtes 76 und die Ablagekerbe 92 können also einfacher ausgeführt sein als in den Ausgestaltungen gemäß den Figuren 2 - 5, in denen das Justiergewicht direkt auf einen Übersetzungshebel abgelegt wird und damit sehr reproduzierbar abgelegt werden muss.This lever arrangement therefore acts as a two-stage transmission. The two levers 81 and 82 connected in parallel ensure that shifts in the support location in the right/left direction in the representation in Figure 7 have no influence on the size of the calibration/adjustment force on the load receiver 73. The lifting mechanism for raising/lowering the adjustment weight 76 and the storage notch 92, which are not shown in the figures for the sake of clarity, can therefore be designed more simply than in the designs according to Figures 2 - 5, in which the adjustment weight is placed directly on a transmission lever and must therefore be placed in a very reproducible manner.

Die Drehachse des Übersetzungshebels 72, die durch die Lagerdünnstelle 77 gegeben ist, steht senkrecht auf der Zeichenebene der Figur 6; demgegenüber liegen die Drehachsen der Übersetzungshebel 81 und 82 in der Zeichenebene der Figur 6. Durch diese Anordnung der Übersetzungshebel können alle drei Übersetzungshebel 72, 81 und 82 leicht aus einem Stück herausgearbeitet werden: Der Übersetzungshebel 72 wird im vorderen Bereich durch Fräsen von der Seite her herausgearbeitet, die Übersetzungshebel 81 und 82 werden durch Fräsen von rechts her (in der Darstellungsweise von Figur 6) herausgearbeitet.The axis of rotation of the transmission lever 72, which is defined by the thin bearing point 77, is perpendicular to the drawing plane of Figure 6; in contrast, the axes of rotation of the transmission levers 81 and 82 lie in the drawing plane of Figure 6. This arrangement of the transmission levers means that all three transmission levers 72, 81 and 82 can easily be machined from one piece: The transmission lever 72 is machined in the front area by milling from the side, the transmission levers 81 and 82 are machined by milling from the right (as shown in Figure 6).

In Figur 8 ist eine weitere Ausgestaltung des Wägeaufnehmers dargestellt, diesmal mit vier Übersetzungshebeln. Der erste Übersetzungshebel 42 ist genauso gebaut wie der entsprechende Übersetzungshebel in den Ausgestaltungen gemäßFigure 8 shows a further embodiment of the weighing sensor, this time with four transmission levers. The first transmission lever 42 is constructed in the same way as the corresponding transmission lever in the embodiments according to

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Figur 4 und 5. Der zweite Übersetzungshebel 104 ist ähnlich dem zweiten Übersetzungshebel in Figur 5 gebaut, er erstreckt sich jedoch durch einen Durchbruch 94 im gehäusefesten Teil 101 hindurch. Der dritte und der vierte Übersetzungshebel 81 und 82 sind genauso aufgebaut wie die entsprechenden Übersetzungshebel in Figur 6 und 7. - In dieser Ausgestaltung sind also drei Hebelübersetzungen hintereinander angeordnet, sodass sich damit ein sehr hohes Übersetzungsverhältnis realisieren lässt.Figures 4 and 5. The second transmission lever 104 is constructed similarly to the second transmission lever in Figure 5, but it extends through an opening 94 in the housing-fixed part 101. The third and fourth transmission levers 81 and 82 are constructed in the same way as the corresponding transmission levers in Figures 6 and 7. - In this embodiment, three lever transmissions are arranged one behind the other, so that a very high transmission ratio can be achieved.

Die bisherigen Beispiele zeigen alle Wägeaufnehmer, bei denen die Gegenkraft zur Kompensation der Vorlast durch ein Gegengewicht erzeugt wird. In Figur 9 ist nun ein Beispiel dargestellt, bei dem die Gegenkraft durch eine Feder erzeugt wird. Die Feder 51 greift einerseits am hinteren Ende 52' des Übersetzungshebels 52 an andererseits ist sie am gehäusefesten Teil 1 befestigt. In den anderen Details entspricht diese Ausgestaltung gemäß Figur 9 der ersten Ausgestaltung gemäß Figur 1. Die Feder 51 kann eine handelsübliche Schraubenfeder sein, die in (nicht dargestellten) Bohrungen festgeklemmt ist; sie kann aber auch die Form eines zickzackförmig gefalteten Bandes haben und monolithisch aus demselben Metallblock herausgearbeitet sein, aus dem auch die restlichen Teile des Wägeaufnehmers herausgearbeitet sind.The previous examples all show weighing sensors in which the counterforce to compensate for the preload is generated by a counterweight. Figure 9 now shows an example in which the counterforce is generated by a spring. The spring 51 engages on the one hand at the rear end 52' of the transmission lever 52 and on the other hand it is attached to the part 1 fixed to the housing. In other details, this design according to Figure 9 corresponds to the first design according to Figure 1. The spring 51 can be a commercially available helical spring which is clamped in holes (not shown); however, it can also have the shape of a zigzag-folded band and be machined monolithically from the same metal block from which the remaining parts of the weighing sensor are machined.

In Figur 10 ist ein Beispiel gezeigt, bei dem die Gegenkraft magnetisch erzeugt wird: Am hinteren Ende 52' des Übersetzungshebels 52 ist ein Permanentmagnet 56 angebracht, der beispielsweise links einen Nordpol und rechts einen Südpol besitzt. Ihm gegenüber befindet sich ein zweiter Permanentmagnet 57, der genau andersherum magnetisiert ist. Dadurch ziehen sich die beiden Permanentmagneten an und erzeugen so die notwendige Gegenkraft zur Kompensation der Vorlast am Lastaufnehmer.Figure 10 shows an example in which the counterforce is generated magnetically: A permanent magnet 56 is attached to the rear end 52' of the transmission lever 52, which has, for example, a north pole on the left and a south pole on the right. Opposite it is a second permanent magnet 57, which is magnetized in exactly the opposite direction. As a result, the two permanent magnets attract each other and generate the necessary counterforce to compensate for the preload on the load receiver.

In Figur 11 ist ein Beispiel gezeigt, bei dem die Gegenkraft durch eine stromdurchflossene Spule im Luftspalt eines Permanentmagneten erzeugt wird. Die Spule 58 ist am hinteren Ende 52' des Übersetzungshebels 52 befestigt und ragt in den Luftspalt des gehäusefesten Permanentmagneten 59. Spule 58 und Permanentmagnet 59 sind dabei in Figur 11 im Schnitt gezeichnet. Die Spule 58 ist durch nicht dargestellte Zuleitungen mit einer Konstantstromquelle verbunden und erzeugt so die konstante Kraft zur Kompensation der Vorlast. Ist die Konstantstromquelle durch ein analoges oder digitales SteuersignalFigure 11 shows an example in which the counterforce is generated by a current-carrying coil in the air gap of a permanent magnet. The coil 58 is attached to the rear end 52' of the transmission lever 52 and extends into the air gap of the permanent magnet 59 fixed to the housing. Coil 58 and permanent magnet 59 are shown in section in Figure 11. The coil 58 is connected to a constant current source by supply lines (not shown) and thus generates the constant force to compensate for the preload. If the constant current source is controlled by an analogue or digital control signal

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steuerbar, so kann die Größe der Gegenkraft sogar rein elektronisch an verschiedene Vorlasten angepasst werden, beispielsweise bei verschieden schweren Behältern. Dadurch besteht in dieser Ausgestaltung sogar eine additive Tariermöglichkeit.controllable, the magnitude of the counterforce can even be adjusted purely electronically to different preloads, for example with containers of different weights. This design even offers an additional taring option.

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Claims

1. Weighing sensor with a housing-fixed part ( 1 , 41 , 71 , 101 ), with a load receiver ( 3 , 23 , 43 , 53 , 73 ), with an upper ( 4 ) and a lower link ( 5 ), which together form a parallel guide and movably connect the load receiver to the housing-fixed part, wherein the two links, the load receiver and the housing-fixed part are machined from a single metal block, and with strain sensors ( 13 , 14 ), which measure the material strain at the bending points ( 6 ) of at least one link and convert it into a change in resistance, characterized in that the weighing sensor additionally has at least one transmission lever ( 2 , 22 , 32 , 42 , 52 , 72 ), which is mounted on the housing-fixed part and which is on the one hand by means of a coupling element ( 9 , 46 , 79 ) is connected to the load receiver and on the other hand a counterforce acts to compensate for a preload.

2. Weighing sensor according to claim 1, characterized in that the counterforce is generated by the weight of a counterweight ( 11 , 21 , 61 ).

3. Weighing sensor according to claim 1, characterized in that the counterforce is generated by the force of a prestressed spring ( 51 ).

4. Weighing sensor according to claim 1, characterized in that the counterforce is generated by the force between two permanent magnets ( 56 , 57 ).

5. Weighing sensor according to claim 1, characterized in that the counterforce is generated by the force of a current-carrying coil ( 58 ) in the air gap of a permanent magnet system ( 59 ).

6. Weighing sensor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the transmission lever ( 2 , 22 , 32 , 42 , 52 , 72 ) including bearing ( 7 , 50 , 77 ) and the coupling element ( 9 , 46 , 79 ) are also machined from the metal block.

7. Weighing sensor according to one of claims 1 to 6, characterized in that the transmission lever ( 2 , 42 , 52 ) is arranged within the free space delimited by the housing-fixed part ( 1 , 41 ), the load sensor ( 3 , 43 , 53 ) and the two links ( 4 , 5 ).

8. Weighing sensor according to one of claims 1 to 6, characterized in that the transmission lever ( 72 ) is arranged partially within the free space delimited by the housing-fixed part ( 71 ), the load receiver ( 73 ) and the two links ( 4 , 5 ) and partially penetrates the housing-fixed part ( 71 ).

9. Weighing sensor according to one of claims 1 to 6, characterized in that the transmission lever ( 22 , 32 ) is arranged partially within the free space delimited by the housing-fixed part ( 1 ), the load receiver ( 23 ) and the two links ( 4 , 5 ) and partially passes through the load receiver ( 23 ).

10. Weighing sensor according to one of claims 1 to 9, characterized in that the weighing sensor has two transmission levers ( 42 , 44 , 64 ) which are mounted on the housing-fixed part ( 41 ), that one lever arm of the first transmission lever ( 42 ) is connected to the load receiver ( 43 , 53 ) by means of a coupling element ( 46 ), that the other lever arm of the first transmission lever is connected to one lever arm of the second transmission lever ( 44 , 64 ) by means of a further coupling element ( 49 ), and that the counterforce acts on the other lever arm ( 44 ", 64 ") of the second transmission lever.

11. Weighing sensor according to one of claims 1 to 9, characterized in that the force of an adjustment weight ( 16 , 26 , 76 ) can additionally act on the transmission lever ( 22 , 32 , 72 ).

12. Weighing sensor according to claim 11, characterized in that the weighing sensor has three transmission levers ( 72 , 81 , 82 ) which are mounted on the stationary part ( 71 ), that one lever arm of the first transmission lever ( 72 ) is connected to the load receiver ( 73) by means of a coupling element (79 ) , that the counterforce acts on the other lever arm of the first transmission lever, that this lever arm is simultaneously connected to one lever arm of the second ( 81 ) and the third transmission lever ( 82 ) by means of a coupling element ( 83 , 84 ) each, and that the other lever arm of the second and the third transmission lever is connected to a support device ( 87 ) for the adjustment weight ( 76 ) by means of a coupling element ( 88 , 89 ).

13. Weighing sensor according to claim 12, characterized in that the axes of rotation of the second and third transmission levers ( 81 , 82 ) are parallel to each other and perpendicular to the axis of rotation of the first transmission lever ( 72 ).

14. Weighing sensor according to one of claims 1 to 13, characterized in that the shorter lever arm of the (first) transmission lever ( 2 , 22 , 42 , 72 ) is exactly as long as the horizontal distance between the bending points ( 6 ) of the links ( 4 , 5 ).

15. Weighing sensor according to one of claims 1 to 14, characterized in that the transmission lever ( 2 , 22 , 32 , 42 , 52 , 72 ) is damped by means of an air damper.

16. Weighing sensor according to claim 2, characterized in that the average density of the counterweight ( 11 , 21 , 61 ) is approximately the same as the average density of the load receptor ( 3 , 23 , 43 , 53 , 73 ) and the structures attached thereto.