DE2117805B2 - Plattformwaage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Plattformwaage mit einer mindestens drei Ecken aufweisenden Lastplattform, welche an der Unterseite von elektromechanischen Kraftmeßzellen mit einem horizontalen Balken über Übertragungsvorrichtungen abgestützt ist.

Bei bekannten PlattfGrmwaagen nach der US-PS 3 103 984 sind die Übertragungsvorrichtungen als Lenker und Hebel bei auf Torsion beanspruchten Kraftmeßzellen ausgebildet. Diese Übertragungsvorrichtungen sind nur in einer seitlichen Bewegungsrichtung nachgiebig, wobei sich die Hebelverhältnisse und die Beanspruchungsnchtungen der Kraftmeßzellen ändern, was mit Meßfehlern verbunden ist. In der anderen Seitenrichtung besitzen sie keine Nachgiebigkeit.

Bei der Plattformwaage nach der US-PS 3 340 726 ruht die Lastplattform auf vier rechtwinklig zueinander angeordneten, horizontalen Balken, auf die das Gewicht der Lastplattform über Wälzkörper übertragen wird, deren Längsachsen gleichfalls rechtwinklig zueinander versetzt sind. Die Gesamtheit dieser Übertragungskörper wirkt gegenüber seitlichen Kräften starr. Diese bekannte Waage ist daher nicht für Einsatzfälle brauchbar, in denen mit sehr hohen Seitenkräften gerechnet werden muß. Bei Lastkraftfahrzeugwaagen können die Seitenkräfte, die beispielsweise durch Bremsen hervorgerufen werden, die zu wiegende Last übersteigen. Ein weiterer Nachteil der bekannten Waage liegt darin, daß die Übertragungsvorrichtungen eine beträchtliche Bauhöhe beanspruchen, da sie vollständig oberhalb der Kraftmeßzellen vorgesehen werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Plattformwaage der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine extrem niedrige Bauhöhe besitzt und dennoch auch bei rauhem Betrieb mit hohen Seitenkräften eine beträchtliche gedämpfte Seitenbeweglichkeit der Plattform gewährleistet.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß erfindungsgemäß an der Unterseite der Lastplattform Schalen mit in zur Balkenlängsrichtung geraden und quer dazu konkaven Flächen angeordnet sind und daß auf den in Richtung der Winkelhalbierenden der Ecken der Lastplattform angeordneten Balken der Kraftmeßzellen in Längsrichtung der Balken verschiebbare, drehbare Lagerringe angeordnet sind, auf welchen die Flächen der Schalen aufruhen.

Bei jeder denkbaren Seitenbewegung werden zumindest zwei der Schalen quer zu den zugeordneten BaI-

ken der Kraftraeßzellen bewegt, wobei infolge der konkaven Form der Schalen die Plattform ein wenig angehoben und eine rückführende Kraft erzeugt wird. Außerdem vermögen die Lagerringe in Längsrichtung der Balken durch entsprechende Axialverschiebung

nachzugeben. Die Bauhöhe der Anordnung bleibt dabei extrem niedrig, weil sich zwischen den Kraftmeßzellen und der Plattform lediglich die verhältnismäßig dünne Schale sowie die geringfügige radiale Erstreckung der Lagerringe befinden.

Mit einfachsten Mitteln wird auf diese Weise eine in sämtlichen Richtungen nachgiebige und auch für rauhen Betrieb geeignete Anordnung mit sehr geringer Bauhöhe erzielt.
Aus der DTAS 1 024 257 und der OEPS 165 007 sind an sich Übertragungsvorrichtungen für mechanische Plattformwaagen bekannt, die bei einer seitlichen Auslenkung der Plattform diese anheben und dadurch eine rückführende Kraft erzeugen. Sie verwenden allseitig bewegliche, exzentrische Wälzkörper bzw. Wälzschalen, die nicht wie die Lagerringe nach der Erfindung derart mit den horizontalen Balken von Kraftmeßzellen verbunden werden können, daß sich dadurch eine niedrige Bauhöhe ergibt.
Zweckmäßigerweise wird eine bekannte Kraftmeßzelle verwendet, die einen einseitig fest eingespannten Balken (erster Baiken) mit Dehnungsmeßstreifen und einen antiparallel dazu verlaufenden zweiten Balken hat, welcher mit seinem einen Ende am freien Ende des ersten Balkens befestigt ist und an seinem freien Ende den I agerring aufnimmt. Diese aus der schwedischen Patentschrift 311 537 bekannte Meßzelle hat den Vorteil, daß das Meßergebrns in weiten Grenzen unabhängig davon ist, an welcher Stelle und in welcher Richtung die zu messende Kraft auf die Kraftmeßzelle ausgeübt wird. Dies ist im Zusammenhang der Erfindung insofern von besonderer Bedeutung, als bei seitlicher Bewegung der Plattform die Lagerringe der Übertragungsvorrichtung sich in Längsrichtung der Kraftmeßzellen verschieben können, wobei dann aber gemäß der genannten Eigenschaft der Kraftmeßzellen trotzdem auch schon im Zustand der seitlichen Verschiebung der Plattform eine verhältnismäßig genaue Messung erreicht werden kann. In vielen Fällen ist es nicht erforderlich, mit der Messung zu warten, bis die Plattform den Ruhezustand erreicht hat. Insbesondere bei Fahrzeugwaagen, bei denen mit erheblichen Seitenkräften und Auslenkungen der Lastplattform gerechnet werden muß. kann man dadurch ein genaues Meßergebnis wesentlich rascher erreichen als bei den bekannten Waagen, bei denen ein genaues Meßergebnis nur dann erzielt wird, wenn die Meßzellen von den seitlich auf die Lastplattform wirkenden Kräften befreit sind.

Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in der vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. Es veranschaulicht

F i g. I eine Draufsicht auf eine Plattformwaage mit vier tragenden Punkten,

Fig.2 einen vertikalen Schnitt durch die Vorrichtung nach Fig.! bei der Linie A-A,

F i g. 3 eine räumliche Ansicht von Einzelheiten der F i g. 1 und 2,

F i g. 4 eine Draufsicht auf eine Plattfonnwaage mit drei tragenden Punkten,

F i g. 5 einen vertikalen Schnitt durch eine Übertragungsvorrichtung,

Fig.6 bis 9 je einen vertikalen Schnitt und eine LängsansichJ von zwei weiteren Übertragungsvorrichtungen und

F i g. 10 eine Längsansicht der Übertragungsvorrichtung gemäß F i g. 8 und 9 in ausgelenktem Zustand

In F i g. 1 ist ein zu einer Plattformwaage gehörender Unterbau mit 1 bezeichnet Dieser Unterbau ist in der horizontalen Ebene mit rechtwinkligem Querschnitt ausgestattet. In jeder Ecke des Rahmens ist ein Verbindungsstück 2 angeordnet, das in erster ! inie zur Anbringung einer Kraftmeßzelle 3 vorgesehen ist. das aber ebenfalls als eine Verstärkung des Unterbaues verwendet werden kann. Jede Kraftmeßzelle 3 enthält gemäß der vorveröffentlichten schwedischen Patentschrift 311 573 einen balkenförmigen ersten Körper, der an einem Ende fest mit dem Verbindungsstück 2 verbunden ist und am anderen Ende starr mit einem Ende eines balkenförmigen zweiten Körpers verbunden ist. der frei parallel neben dem ersten Körper angeordnet ist. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß die zu messende Kraft an dem anderen, freien End.· des zweiten Körpers angreift, und zwar etwa gegenüber 3c dem Bereich, in welchem auf der Oberfläche des ersten balkenförmigen Körpers Dehnungsmeßstreifen so angebracht sind, daß sie die Schubspannungen bei der Biegung des ersten Körpers messer. Die Kraftrneßze! len sind so angeordnet, daß ihre neutralen Achsen mit der entsprechenden Winkelhalbierenden der Ecke des, Unterbaus übereinstimmt. Die Lastplattform der Waage ruht auf vier Kraftmeßzellen, und zwar auf den balkenförmigen zweiten Körpern dieser Kraftmeßzellen. Die Außenabmessungen der Lastplattform sind im ho rizontalen Querschnitt kleiner als die Innenabmessungen des Unterbaus in demselben Querschnitt, so daß ein vorbestimmter freier Bewegungsspielraum zwischen der Plattform und dem Unterbau erhalten wird. Von jeder Kraftmeßzelle geht ein elektrischer Leiter zur Übermittlung des Meßsignals aus, wobei alle Leitungen in einer elektrischen Kupplungseinrichtung 6 zusammengefaßt sind, die mit einem nicht dargestellten Anzeigegerät verbunden wird.

F i g. 2 veranschaulicht die bei der dargestellten Plattformwaage erzielte extrem niedrige Bauhöhe. Mehr noch veranschaulicht F i g. 2, daß die obere Fläche 4a der Lastplattform 4 in etwa gleicher Höhe wie die obere Fläche des Unterbaus 1 angeordnet ist

Fig.3 veranschaulicht im einzelnen, wie die Lastplattform in jeder Ecke des Unterbaus auf der Kraftmeßzelle liegt. Die Lastplattform ist mit einer Schale 7 ausgestattet, die auf einem zylindrischen Lagerring 8 ruht, der in axialer Richtung auf dem Balken 9 beweglich ist, wobei dieser Balken dem bereits genannten zweiten balkenförmigen Körper der Kraftmeßzelle entspricht. Selbstverständlich ist es möglich, wenn die Anforderungen an die Genauigkeit nicht besonders groß sind, den Lagerring wegzulassen. Die übertragende Fläche 10 der Schale ist mit einer geeigneten Kur- <>s venform, wie z. B. die eines Teils eines Kreises, einer Ellipse, einer Parabel usw, ausgestattet. Der feste erste balkenförmige Körper der Kraftmeßzelle ist in einer Ausnehmung oder Bohrung in dem Verbindungsstuck 2 befestigt

Aus F i g. 1 bis 3 entnimmt man, daß die Lastplattform in zwei Hauptrichtungen a-9 und b-b beweglich ist von denen jede sich etwa in rechtem Winkel zu demjenigen entsprechenden Paar von Kraftmeßzellen erstreckt die einander gegenüberliegend und entgegengesetzt angeordnet sind. Dieser Tatsache ist es zu verdanken, daß die Lastplattform in horizontaler Ebene auch in allen anderen Richtungen beweglich ist Eine auf die Lastplattform in einer dieser Hauptrichtungen übertragene Bewegung verursacht auf diese Weise infolge der kurvenförmigen Fläche 10 an diesem Paar von einander gegenüberliegend angeordneten KraftnK'ßzellen, daß die Plattform eine höhere potentielle Energie erhält die die kinetische Energie der Lastplattform ganz oder teilweise absorbiert Der Rest der Energie mag vom Unterbau aufgenommen werden, so daß die Kraftmeßzellen nicht zu großen Kräften ausgesetzt sind. Auf diese Weise kann die Lastplattform alle vorkommenden Bewegungen aufnehmen, die durch Temperatur, Rückstöße. Reaktionskr^fte verursacht werden. Um ein sich völlig selbst rückstellendes, stabiles System zu erhalten, ist die Anzahl der Auflagepunkte nicht nur auf vier begrenzt und es ist nicht erforderlich, alle diese Punkte mit Übertragungsorganen auszustatten, die beim Auftreten der Seitenkraft die Zunahme der potentiellen Energie verursachen. F ι g. 4 soll dies veranschaulichen. Um die Drehbewegung des beweglichen Teils, d. h. der Lastplattform, in seiner horizontalen Ebene anzuhalten, muß ein Minimum von Lagereinnchtungen zur Erhöhung der potentiellen Energie, wie die nach F ι g. 3. vorgesehen werden. Eine Plattformwaage mit drei tragenden Punkten ist in F i g 4 dargestellt. Diese Waage kann in Übereinstimmung mit dieser Überlegung mit noch weiteren Kraftmeßzellen ausgestattet sein, an denen die Lastplattform mit Übertragungsanordnungen anliegen kann, die aber die potentielle Energie des beweglichen Teils, nicht er höhen.

Abhängig von den Anforderungen hinsichtlich Reibung und Rückstellung der Plattform kann das oben beschriebene Lager aus zylindrischen Lagern, Gleitlagern. Nadellagern. Kugellagern. Rollenlagern bestehen

Im folgenden sind weitere unterschiedliche Übertragungsvorrichtungen erläutert, die beim Auftreten einer Seitenkraft an der Lastplattform eine Erhöhung des Energieniveaus des beweglichen Teils, eine sanfte Verzögerung und eine sanfte Rückbewegung der Lastplattform bewirken, wenn an der Lastplattform kurzzeitig Seitenkräfte wirken. F i g. 5 veranschaulicht eine Übertragungsvorrichtung, die mit der oben erläuterten Schale 7 ausgestattet ist. wobei die Schale eine Erhöhung der potentiellen Energie und eine sanfte Verzögerung der Plattform bewirkt, wenn sie sich in der Zeichenebene bewegt. Die Kraftmeßzelle ist mit einem zylindrischen Lagerring 14 ausgestattet, der auf der Kraftmeßzelle in axialer Richtung im rechten Winkel ?u der Zeichenebene beweglich angeordnet ist. wodurch die Verschiebung der Plattform in dieser Richtung erleichtert ist Es wird vorausgesetzt daß die Krafuneßzellen 12 und 13 im Unterbau befestigt sind und daß außerdem ein Stopper, der mit 16 bezeichnet ist die seitliche Bewegung begrenzt

F i g. 6 und 7 sollen ein detailliertes Beispiel eines an einer Kraftmeßzelle 3 angebrachten Lagers veranschaulichen, wobei der Lagerring sowohl drehbar um die neutrale Achse 28 der Kraftmeßzelle als auch in

axialer Richtung derselben beweglich ist. Die Plattform ruht auf dem Lagerring vermittelst einer Schale 29 gemäß F i g. 3.

Die Ansicht von F i g. 7 ist, verglichen mit der Ansicht von F i g. 6, um 90° gedreht.

Bei gewissen Abmessungen besteht der Wunsch, eine angemessenere Verteilung des Druckes an dem Lagerring zu erhalten. F i g. 8 bis 10 zeigen beispielhaft, wie eine solche gleichmäßigere Verteilung erreicht werden kann, wobei die Ansichten von Fig.9 und 10, verglichen mit der Ansicht in F i g. 8, um 90° gedreht sind. In diesem Fall ist der Lagerring 27 exzentrisch und nach unten hin abgeschnitten, was jedoch nicht die Kraftverteilung beeinflußt. Wie die Abbildung erkennen läßt, liegt die Schale 29 mit einer größeren Fläche an dem Lagerring 27 an.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Plattfonnwaage mit einer mindestens drei Ekken aufweisenden Lastplattform, welche an der Unterseite von elektromechanischen Kraftmeßzetlen mit einem horizontalen Balken über Übertragungsvorrichtungen abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Unterseite der Lastplattform (4) Schalen (7,29) mit in zur Baikenlängsrichtung geraden und quer dazu konkaven Flächen (10) angeordnet sind und daß auf den in Richtung der Winkelhalbierenden der Ecken der Lastplattform angeordneten Balken (9) der Kraftmeßzellen (3,12,13) in Längsrichtung der Balken verschiebbare, drehbare Lagerringe (8,27) augeordnet sind, auf welchen die Flächen der Schalen aufruhen.

2. Plattform waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromechanische Kraftmeßzelle einen einseitig fest eingespannten Balken (erster Balken) mit Dehnungsmeßstreifen und einen antiparallel dazu verlaufenden, zweiten Balken hat, welcher mit seinem einen Ende am freien Ende des ersten Balkens befestigt ist und an seinem freien Ende den Lagerring aufnimmt.