DE2027119B2 - Kugelgelenkverbindung zwischen einer Lastaufnahmeplattform und Druckmeßzellen einer elektrischen Waage - Google Patents
Kugelgelenkverbindung zwischen einer Lastaufnahmeplattform und Druckmeßzellen einer elektrischen WaageInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kugelgelenkverbindung zwischen einer Lastaufnahmeplattform und
Druckmeßzellen einer elektrischen Waage mit mehreren, mit elektrischen Dehnungsmeßstreifen ausgestatteten
Druckmeßzellen, die seitlich im Abstand voneinander unter der Lastaufnahmeplattform angeordnet sind
und an ihrer Oberseite ein Lastaufnehmerteil und an ihrer Unterseite ein Trägerteil aufweisen.
Aus der AT-PS 2 26 984 ist eine elektrische Brückenwaage bekannt, die ortsfest eingebaut ist und
mit der schwere Lasten, beispielsweise Lastkraftwagen oder Schienenfahrzeuge, gewogen werden können. Als
Elemente zur Kraftübertragung zwischen der Lastplattform und den Druckmeßzellen werden bei dieser
Brückenwaage Kugeln verwendet. Bei dieser bekannten Brückenwaage treten gewöhnlich keinerlei Probleme
auf, die auf nicht exakt vertikale Belastungen oder auch auf einen nicht genau ebenen Aufstellort zurückzuführen
sind, da solche Brückenwaagen gewöhnlich nach dem Einbauen einmal justiert werden und später nur
noch Belastungen ausgesetzt sind, die senkrecht auf die Lastplattform wirken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kugelgelenkverbindung zwischen einer Lasta-jfnahmeplattform
und Druckmeßzellen einer elektrischen Waage der eingangs geschilderten Art derart auszugestalten,
daß die Waage ohne weiteres von einem Ort zu einem anderen transportiert werden kann und auch
unter ungünstigen Einsatzbedingungen, beispielsweise bei unebenen Auflageflächen oder auch bei schrägen
Belastuagen genaue Meßergebnisse liefert
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kugel der Kugelgelenkverbindung in einer Aussparung eines mit der Lastaufnahmeplattform verbundenen Adapters angeordnet ist und mit ihrer Unterseite in einer halbkugelförmigen Aussparung im
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kugel der Kugelgelenkverbindung in einer Aussparung eines mit der Lastaufnahmeplattform verbundenen Adapters angeordnet ist und mit ihrer Unterseite in einer halbkugelförmigen Aussparung im
n Lastaufnehmerteil ruht, daß der Trägerteil jeder
Druckmeßzelle einen Außenringfiansch aufweist, der an seiner Unterseite eine sphärische Oberfläche hat und
lose von einem an der Lastaufnahmeplattform befestigten Ring mit entsprechender sphärischer innerer
Jo Oberfläche umschlossen ist, wobei die Krümmungsmittelpunkte
der sphärischen Oberfläche im Mittelpunkt der Kugel zusammenfallen, daß an der Lastaufnahmeplattform
und an den Druckmeßzellen Anschlagvorrichtungen zur Begrenzung einer Relativverdrehung um
eine vertikale Achse zwischen jeder Zelle und der Plattform angebracht sind, und daß an jedem Trägerteil
eine großflächige Auflagevorrichtung zum nivellierten Halten der Lastaufnahmeplattform im Abstand über
einer Auflagefläche vertikal verstellbar angebracht ist.
ω Auf Grund der speziellen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Kugelgelenkverbindung und insbesondere wegen der Verwendung der Kugel als Krafteinleitungselement
und der damit zusammenwirkenden sphärischen Oberflächen auf Seiten der Meßzellen und
J5 auf Seiten der Lastplattform wird stets eine im
wesentlichen vertikale Lasteinwirkung auf die Druckmeßzellen erreicht. Auch eine Verbiegung der Lastaufnahmeplattform
unter der Einwirkung schwerer Lasten hat keine nachteilige Auswirkung auf die Meßergebnisse.
Dies hat wiederum die Folge, daß es nicht erforderlich ist, die Lastaufnahmeplattform so widerstandsfähig
auszuführen, daß sie sich unter keinen Umständen durchbiegt. Eine mit der erfindungsgemäßen
Kugelgelenkverbindung ausgestattete Waage kann daher leichter und handlicher ausgebildet werden, als
dies bei einer biegesteifen Lastaufnahmeplattform möglich wäre.
Die Erfindung wird nun an Hand der folgenden Beschreibung beispielshalber erläutert. Es zeigt
so F i g. 1 eine Draufsicht auf eine mit eier erfindungsgemäßen
Kugelgelenk verbindung ausgestattete elektrische Waage,
Fig. 2 eine Seitenansicht der in Fig. 1 dargestellten
Waage,
« Fig.3 eine vergrößerte Detailschnittansicht längs
der Linie 3-3 von F i g. 1 und
F i g. 4 eine Schnittansicht einer Druckmeßzelle, wie sie in F i g. 3 dargestellt ist.
Die in F i g. 1 und 2 dargestellte Waage 10 weist eine Lastplattform 11 auf, die an jeder ihrer vier Ecken mit einer Wandlervorrichtung 12 verbunden ist. Zwei an diagonal gegenüberliegenden Ecken der Lastplattform angeordnete Niveauanzeiger 13 ermöglichen eine Nivellierung, die für eine optimale Messung von Lasten auf der Lastplattform bevorzugt wird.
Die in F i g. 1 und 2 dargestellte Waage 10 weist eine Lastplattform 11 auf, die an jeder ihrer vier Ecken mit einer Wandlervorrichtung 12 verbunden ist. Zwei an diagonal gegenüberliegenden Ecken der Lastplattform angeordnete Niveauanzeiger 13 ermöglichen eine Nivellierung, die für eine optimale Messung von Lasten auf der Lastplattform bevorzugt wird.
Wie Fig.3 zeigt, enthält jede Wandlervorrichtung
einen Adapter 14, eine der Kraftübertragung dienende Kugel 15, die teilweise in einer Aussparung 18 des
Adapters angeordnet ist und eine Druckmeßzelle 16, die von einer darunterliegenden Fläche 17' mittels eines
Tragringes 35 getragen wird, der von einer Auflagevorrichtung 17 umschlossen wird. Der Adaptjr 14 ist im
wesentlichen ein zylindrisches, massives Bauteil, das an "> der Unterseite die Aussparung 18 aufweist Dieser
Adapter ist mittels Schrauben an der Unterseite der starren Lastplattform 11 befestigt; vorzugsweise sitz» er
in einer großen Ausnehmung 19, in der Lastplattform, damit die Bauhöhe verringert wird. Die Aussparung 18
im Adapter weist im wesentlichen dsn gleichen Durchmesser auf wie die Kugel 15, hat jedoch eine Tiefe,
die geringer ist als deren Durchmesser, so daß etwa die Hälfte der Kugel 15 aus der Adapteraussparung 18
herausragt. ι Γ>
Die Druckmeßzelle 16 ist vorzugsweise eine auf Scherung beanspruchbare Zelle und es werden elektrische Widerstandsdehnungsmeßstreifen dazu verwendet, eine elastische Scherungsverformun£ in einem
Lastübertragungselemeni feststellen. Der Aufbau ermöglicht ein genaues Ansprechen auf Belastungen, die
in Richtung der im wesentlichen senkrechten Meßachse 16'-16' (F i g. 3 und 4) verlaufen. An ihrem oberen Ende
weist das vorspringende Lastaufnehmerteil 56 der Druckmeözelle 16 eine halbkugelförmige Aussparung
20 auf, die nach Art eines Universalgelenks an die untere Fläche der Kugel 15 angepaßt ist Ein Halterun gsstopfen 21, der einen Fixierstift 22 aufweist, ist in einer
Bohrung 23 in der Seitenwandung der Lastplattform 11
angeordnet; der Fixierstift 22 greift lose in eine radiale Bohrung 24 in der Seite des Lastaufnehmerteils 56 ein,
so daß eine Winkelbewegung der Druckmeßzelle um die Meßachse 16'-16' begrenzt wird. Es sind elektrische
Kabel 25 vorgesehen, die die elektrischen Verbindungen zwischen den Dehnungsmeßstreifen der Druckmeßzelle )S
16 und einer nicht dargestellten Anschlußbox herstellen. Dieses Kabel 25 verläuft vom Lastaufnehmerteil 56
durch eine Bohrung 26 in der Lastplattform und dient dazu, die Zelle zu speisen und die Ausgangswerte der
Zelle entsprechenden Instrumenten zuzuführen. -to
Der Zusammenbau der Einzelteile erfolgt am besten bei umgedrehter Lastplattform, wobei in diesem
Zustand auch weitere Teile eingebaut werden, die ein Herabfallen anderer Teile verhindern. In diesem
Zusammenhang sei bemerkt, daß die Druckmeßzelle 16 einen äußeren Ringflansch 27 aufweist, der eine
sphärische, sich verjüngende untere Oberfläche 28 aufweist, die lose von einem entsprechend geformten
Ring 32 aufgenommen wird. Ehe dieser eingesetzt wird, wird ein dünnes zylindrisches Ende 29 eines flexiblen so
Schutzbalgens 30 in eine Bohrung 31 eingesetzt, die koaxial zu einer Bohrung 19 verläuft. Der Ring 32, der
eine sphärische innere Oberfläche 33 aufweist, die an die untere Oberfläche des Flansches 27 angepaßt ist und der
einen äußeren Durchmesser aufweist, der an den der Bohrung 31 angepaßt ist, wird dann eingesetzt. Das
Balgende 29 wird zwischen den Ring 32 und die Bohrung 31 eingespannt und der Ring 32 wird durch
Schrauben oder dergleichen an einer Schulter 34 gehalten, die zwischen den Bohrungen 19 und 31
vorhanden ist Die Druckmeßzelle 16 und die Kugel 15 werden auf diese Weise an der Plattform festgehalten.
Der Tragring 35, der eine innere Gewindebohrung 36 aufweist ist auf das äußere Gewinde 37 an der Basis der
Druckmeßzelle 16 aufgeschraubt.
Die Umfangsoberfläche des Flansches 27 und des Ringes 32 sind normalerweise im Abstand voneinander
angeordnet, wie es in Fig.3 dargestellt ist, wenn die
Kugel 15 vollständig im Adapier 14 und in*. Lastzellenaufnehmerteil 56 sitzt so daO die gesamte Belastung der
Plattform durch die Zelle hindurchgehen muß, wenn sich die Plattform in ihrer aufrechten Lage befindet Wegen
der sphärischen Oberflächen 28 und 33, die einen Krümmungsmittelpunkt 15' haben, der im wesentlichen
mit dem Mittelpunkt der Kugel 15 zusammenfällt, ist die Druckmeßzelle immer gegen unerwünschte Seitenkräf-
:e geschützt und zwar auch dann, wenn die Oberflächen aneinander anliegen. Diese Konzentrizität stellt sicher,
daß die Kugelgelenkverbindung immer genau zentriert ist, wenn die Plattform auf einer Oberfläche aufliegt um
Messungen durchzuführen.
Der Schutzbalgen 30 besteht aus üblichem dünnen Metall, Neopren, Gummi oder dergleichen und er hat
die Vorm eines in senkrechter Richtung ausdehnbaren und zusammenziehbaren Balgens. Während das untere
Ende des Schutzbalgens 30 noch nicht befestigt ist kann der gesamte Balgen ausreichend zusammengedrückt
werden, um das Einsetzen eines Anschlags 39 oberhalb der oberen Wandung des Tragringes 35 zu erlauben, wo
dieser Anschlag durch einen Schraubenbolzen 40 in einer Stellung gehalten wird, in der das keilförmige
Ende dieses Anschlags radial nach innen ragt und als Begrenzung zwischen den Ansätzen 38 wirkt die von
der Außenseite der Druckmeßzelle 16 abstehen. Die Auflagevorrichtung 17 weist ein kegelstumpfförmiges
Glied mit breiter Oberfläche auf, das mit einer zentrischen Bohrung 43 versehen ist, die im wesentlichen einen Durchmesser hat der dem Außendurchmesser des Tragringes 35 entspricht Diese Bohrung wird
über den Tragring 35 geschoben, so daß der Fuß am Flansch 44 anliegt Eine Abschlußplatte 45 bedeckt das
untere Ende des der Höheneinstellung dienenden Tragringes 35 und ist unter Überlappung der Auflagevorrichtung 17, mittels Schrauben befestigt Ein
elastischer Ring 47 aus Gummi oder dergleichen ist am Boden der Auflagevorrichtung 17 befestigt. Am unteren
Ende des Balgens 30 ist ein Winkelring 48 befestigt und zwar mittels einer Verschweißung oder einer Verklebung und dieser Ring mit Winkelprofi! ist an der
Auflagevorrichtung 17 mittels einer Anzahl von in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten Klammern 49 gehalten, die an der Auflagevorrichtung 17 festgeschraubt sind.
Bei der Nivellierung der Lastplattform 11 wird die Schutzplatte 45 von einer oder mehreren der Wandlervorrichtungen 12 entfernt und die Tragringe 35 werden
gegenüber den Druckmeßzellen 16 eingestellt, indem diese um die Meßachse 16'· 16' verdreht werden. Eine
Verdrehung der Druckmeßzelle zusammen mit dem Tragring 35 wird durch den Fixierstift 22 in der Bohrung
24 verhindert. Das Anlegen des Anschlages 39 gegen die Ansätze 38 begrenzt die Höhenverstellung der Zelle.
Der untere Ansatz verhindert außerdem eine vollständige Trennung des Tragringes 35 und der Auflagevorrichtung 17 von der Druckmeßzelle 16.
In F i g. 4 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer auf Scherung ansprechenden Druckmeßzelle 16 dargestellt. Diese Zelle weist ein im wesentlichen zylindrisches, massives Trägerteil 50 auf, das mit mehreren
Bohrungen 51 versehen ist Die Bohrungen sind längs einer Kreislinie um die Meöachse 16'-16' angeordnet,
wobei längs dieser Achse die Last wirksam wird. Elektrische Dehnungsmeßstreifen 52 sind an der
Bohrungswandung 51 befestigt. Diese Bohrungen 51 reichen bis in eine vorbestimmte Tiefe, so daß die
blinden Enden 53 eine dünne Trennwand bilden. Radiale
Abschnitte, die zwischen den Bohrungen 51 verbleiben, bilden die auf Scherung ansprechenden Teile der Zelle.
Eine axiale Bohrung 54 steht einerseits mit der Basis der Zelle und mit den Bohrungen 51 und andererseits mit
einer radialen Bohrung 55 im Lastaufnehmerteil 56 in Verbindung. Der untere Abschnitt der Zelle ist durch
eine Deckelplatte 57 abgeschlossen.
Wenn eine Last auf die Plattform 11 aufgebracht wird,
so wird sie von allen Druckmeßzellen aufgenommen und in jeder Zelle wird ein gewisser Anteil der Last über
die Kugel 15 auf die Druckmeßzelle 16 übertragen. Der äußere Abschnitt der Druckmeßzelle 16 der außerhalb
des durch die Bohrungen 51 festgelegten Scherbereiches liegt, ist starr, und er wird über den mit im
verschraubten Tragring 35 von der Fläche 17' getragen. Der innere Lastaufnahmeabschnitt der Zelle, der
innerhalb der längs eines Kreises angeordneten Bohrungen 51 liegt, überträgt Kräfte von der Kugel 15
auf die scherempfindlichen Abschnitte der Druckmeßzelle. Die sphärische Oberfläche 28 der Zelle ist
normalerweise in geringem Abstand von der sphärischen inneren Oberfläche 33 des Ringes 32 angeordnet,
während sich die Auflagevorrichtung 17 sich auf der Fläche 17' abstützt. Dadurch ist eine begrenzte, freie
Kippbewegung zwischen der Lastplattform 11, der Zelle
16 und dem Balgen 30 möglich. Diese Anbringung der Druckmeßzelle mittels der Kugeln 15 und der Sockeln
an den Lastübertragungsstellen verhindert Fehler, die sonst durch unerwünschte Seitenkräfte erzeugt werden,
die während der Belastung auftreten. Diese wie ein Universalgelenk wirkende Kugelgelenkverbindung
nimmt auch Kippbewegungen auf, die durch Unebenheiten der Fläche 17' erzeugt werden. Im wesentlichen sind
alle vertikalen Belastungskräfte längs der Meßachse der Druckmeßzelle ausgerichtet, wie es für eine genaue
Messung sein sollte; dies ist auch dann der Fall, wenn die Lastplattform selbst durch eine schwere Belastung
durchgebogen wird. Aus diesem Grund muß die Lastplattform nicht so massiv gebaut sein. Die
Dehnungsmeßstreifen 52 sind zu einer Wheatstone'-schen Brückenschaltung an sich bekannter Art zusammengeschlossen;
sie sprechen lediglich auf die senkrechten Lastkomponenten an, die längs der Meßachse
16'-16' auftreten. Jede der Wandlervorrichtungen 12
führt eine im wesentlichen unabhängige Gewichtsmessung an einer anderen Stelle der Plattform durch und die
Messungsergebnisse werden kombiniert, um eine präzise Messung der Gesamtlast zu erreichen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
- Patentansprüche:20 27 Π91, Kugelgelenkverbindung zwischen einer Lastaufnahmeplattform mit Druckmeßzellen einer elektrischen Waage mit mehreren, mit elektrischen Dehnungsmeßstreifen ausgestatteten Druckmeßzellen, die seitlich im Abstand voneinander unter der Lastaufnahmeplattform angeordnet sind und an ihrer Oberseite ein Lastaufnehmerteil und an ihrer Unterseite ein Trägerteil aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (15) der Kugelgelenkverbindung in einer Aussparung (18) eines mit der Lastaufnahmeplattform verbundenen Adapters (14) angeordnet ist und mit ihrer Unterseite in einer halbkugelförmigen Aussparung (20) im Lastaufnehmerteil (56) ruht, daß der Trägerteil (50) jeder Druckmeßzelle (16) einen Außenringfiansch (27) aufweist, der an seiner Unterseite eine sphärische Oberfläche (28) hat und Jose von einem an der Lastaufnahmeplattform (J i) befestigten Ring (32) mit entsprechender sphärischer innerer Oberfläche (33) umschlossen ist, wobei die Krümmungsmittelpunkte der sphärischen Oberfläche (28, 30) im Mittelpunkt der Kugel (15) zusammenfallen, daß an der Lastaufnahmeplattform (11) und an den Druckmeßzellen (16) Anschlagvorrichtungen (22, 24) zur Begrenzung einer Relativverdrehung um die vertikale Meßachse (16'-16') zwischen jeder Zelle und der Plattform angebracht sind, und daß an jedem Trägerteil (50) eine großflächige Auflagevorrichtung (17) zum nivellierten Halten der Lastaufnahmeplattform (U) im Abstand über einer Auflagefläche (17') vertikal verstellbar angebracht ist.
- 2. Kugelgelenkverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Anschlagvorrichtung aus einem an der Lastaufnahmeplattform (11) angebrachten Fixierstift (22) und eine Bohrung (24) im Lastaufnehmerteil (56) enthält und daß die Bohrung (24) etwas größer als der Fixierstift (22) ist und den seitlich in sie ragenden Fixierstift (22) aufnimmt.
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Date | Code | Title | Description |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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