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Wägezelle mit Einbaugehäuse Die Erfindung betrifft eine Wägezelle
mit Einbaugehäuse, insbesondere eine Wägezelle, die nach dem Dehnungsmeßstreifenprinzip
arbeitet.
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Die bekannten Wägezellen eignen sich zur Ermittlung von Kräften, die
genau in Richtung der Wägezellensymmetrieachse und im allgemeinem in vertikaler
Richtung wirken.
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Nebenkräfte quer zu dieser Symmetrieachse beeinflussen und verfälschen
das Meßergebnis oder zerstören sogar die Wägezelle.
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Beim Aufbringen und Abnehmen z.B. schwerer Wägelasten treten solche
Nebenkräfte in horizontaler Wichtung auf, die sich über die unter der Wägebrücke
in Kraftschluß befindlichen Wägezellen auf das Fundament absetzen, wenn keine besonderen
Maßnahmen vorgesehen sind. Ähnliche
Nebenkräfte treten auch infolge
unterschiedlicher Wärmedehnungen von Wägebrücke und Fundament auf.
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Eine Reihe von Lösungen ist zum Fernhalten solcher Nebenkräfte bekannt.
So wird z.B. die Wägezelle auf einen nach unten hin kugeligen Wälzkörper gestellt,
dessen Krümmungsmittelpunkt in der Symmetrieachse der Wägezelle und höher als der
obere Krafteinleitungspunkt der Wägezelle liegt.
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So erzielt man eine Stehaufanordnung mit stabilisierender Wirkung.
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Eine horizontale Nebenkraft an der oberen Krafteileitung ~ der Wägezelle
bewirkt ein nahezu widerstandsloses Ausweichen der Wägezelle in eine Schrägstellung.
Um größere Ausweichbewegungen zu vermeiden, wird die horizontale Beweglichkeit der
Wägebrücke durch mit Spiel eingestellte, starre Ansehlge begrenzt oder mittels spielfreien
Horizontallenkern, Spannbändern oder Kugelstelzen aufgehoben.
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Horizontalkräfte werden dadurch direkt in das Fundament abgeleitet.
Wegen der leichten horizontalen Beweglichkeit der Wägezelle bekommt diese nur einen
vernachlässigbar kleinen Anteil dieser Kräfte.
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In einem anderen Fall wird die Wägezelle mit ihrer planen, horizontalen
Stellfläche auf einen Kugelrolltisch gestellt, so daß sie horizontal in gewissen
Grenzen frei beweglich ist. Da diese Anordnung keine eigenstabile Lage aufweist
wie die Stehaufanordnung, muß die Wägebrücke mittels nPznezu spielfreien Spannbändern,
Lenkern oder Kugelstelzen horizontal fixiert werden.
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Auch hier werden horizontale Kräfte im wesentlichen von der Wägezelle
ferngehalten. Gegenüber der erstgenannten Lösung muß aber hier die Wägezelle größere
Horizontalkräfte aufnehmen, weil die notwendigerweise kleinen Abwälzradien der Kugeln
einen größeren Rollwiderstand aufweisen.
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Weiter ist bekannt, die Wägezellen horizontal unverschiebbar in ein
Gehäuse zu stellen. Über den Krafteinleitungspunkt der Wägezelle und diesen berührend
wird horizontal eine kräftige Blattfeder geführt, die so mit dem Gehäuse verbunden
ist, daß sie horizontal unbeweglich ist und in Richtung der zu messenden, vertikalen
Kraft federnd nachgeben kann. Die Wägekraft wird über die Feder unmittelbar in die
Wägezelle eingeleitet. Eine besondere horizontale Fesselung der Wägebrücke erübrigt
sich, da angenommen wird, daß Horizontalkräfte über die Blattfeder des Wägezelleneinbaugehäuses
abgeleitet werden.
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All die bekannten Lösungen sind nicht vollkommen. Bei der letztgenannten
hat man zwar den Vorteil, daß eine besondere Brückenfesselung nicht erforderlich
ist und bei der Montage der Wägebrücke die Wägezellen ohne Komplikation zwischen
Fundament und Wägebrücke gestellt werden können. Es ist aber nicht möglich, auf
sichere Weise Horizontalkräfte vollkommen von der Wägezelle fernzuhalten. Diese
Lösung ist also nur für relativ ungenaue Messungen anwendbar.
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Die beiden anderen Lösungen sind funktionell gut. Beim Rolltisch treten
infolge Verschmutzung und Korrosion unter
Umständen größere Abrollwiderstände
auf und bewirken größere Horizontalkräfte auf die Wägezelle. Der Nachteil liegt
darin, daß zusätzlich besondere Brückenfesselungen erforderlich sind, die sehr aufwendig
sein können und speziell den jeweiligen Verhältnissen angepaßt sein müssen.
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Dies bedeutet zusätzliche Konstruktive sowie bauliche Maßnahmen und
erfordert Einbauteile und zusätzliche Spezialkenntnisse. Auch bei der Montage der
Wägezellen zwischen Fundament und Wägebrücke, die oftmals sehr groß und schwer sein
kann, treten beachtliche Schwierigkeiten auf, da beim ersten Berührungskontakt mit
der Wägebrücke die Wägezellen sich leicht von ihren mittleren Arbeitslagen weg bewegen
und dadurch im Falle der Stehaufanordnung nicht mehr senkrecht stehen oder im Falle
des Rolltisches an den Endanschlag kommen, was in jedem Falle eine Beeinflussung
des Meßwertes bzw. einen Genauigkeitsverlust nach sich zieht.
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Die vorliegende Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine vorzugsweise
auf der Stehaufanordnung beruhende Kombination zu schaffen, die optimal beweglich
und einfach ist, wobei ein bes.nderes Einbaugehäuse horizontale Kräfte von der Wägezelle
fernhält und in das Fundament ableitet, ohne den Meßwert oder die Meßgenauigkeit
zu beeinflussen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wägezelle
1 auf einer kugeligen Abwälzfläche 6 innerhalb des Einbaugehäuses 12 pendelfähig
jedoch unverrückbar steht und mittels Druckkoppeln 16, vorzugsweise Kugelstelzen,
die zwischen einem Krafteinleitungsteil 13 und dem Einbaugehäuse 12 wirksam sind,
an der horizontalen Pendelauslenkung in einer oder mehreren Richtungen gehindert
ist.
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Die nachstehende Beschreibung dient der Erläuterung der Erfindung.
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Es zeigen: Bild 1 eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung; Bild 2 die Ausführungsform aus Bild 1 in Draufsicht und Bild 3 die
Anordnung von vier Einbaugehäusen.
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Die handelsübliche Wägezelle 1 mit ihrer Symmetrie- bzw.
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Meßachse 2, ihrem kugeligen Krafteinleitungspunkt 3 und ihrer planen
Stellfläche 4 steht auf einem besonderen Fußteil 5, das nach unten hin eine kugelige
Walzfläche 6 mit seitlicher zylindrischer Begrenzung 7 aufweist. Der Krümmungsradius
der Wälzfläche 6 licgt.entweder im Krafteinleitungspunkt 3 (indifferentes Verhalten),
oberhalb (stabile oder Stehaufanordnung) oder unterhalb (labil). Am vorteilhaftesten
verwendet man stabiles oder indifferentes Verhalten.
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Die Wälzfläche 6 steht in einem Napf 8 mit planer Grundfläche 9 und
einem Innendurchmesser 10 geringfügig größer als die seitliche Begrenzung 7 der
Wälzfläche 6. Der Napf 8 ist Bestandteil der Grundplatte 11 des Einbaugehäuses.
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Von dieser Grundplatte erstreckt sich nach oben hin das oben offene
Gehäuse 12 mit vorzugsweise quadratischem Querschnitt. Die Wägelast setzt sich über
die horizontale Krafteinleitungsplatte 13, deren zylindrische Fortsetzung 14 und
deren
ballige Unterfläche 15 auf den Krafteinleitungspunkt 3 der Wägezelle ab. Da eine
Wägebrücke mindestens auf 3 Wägezellen ruht und die Platte 13 flächenmäßig an der
Wägebrücke anliegt, wird die Platte 13 lagemäßig durch die Wägebrücke gerichtet.
Horizontal wird die Krafteinleitungsplatte 13 an der Zylinderfläche 14 über mindestens
drei etwa um 1200 versetzte oder vier etwa um 900 versetzte, horizontal wirkende
Druckkoppeln 16 nahezu spielfrei geführt. Die kinematisch vollkommenste Druckkoppel
ist die in der Zeichnung dargestellte Kugelstelze.
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Die Druckkoppeb 16 sind am Gehäuse 12 in einer horizontalen, mit Gummi
17 ausgefütterten Bohrung 18 gelagert. Die Gummifütterung 17 hält die Kugelstelze
16 in etwa horizontaler Lage und erlaubt eine gewisse Beweglichkeit. In der Bohrung
18 setzt die Kugelstelze 16 die mögliche Horizontalkraft auf die Stirnfläche 19
einer Schraube 20 ab, die zum Zwecke der Montage der Kugelstelze 16 und zum spielfreien
Einstellen mehr oder weniger eingeschraubt und mittels Mutter 21 gekontert wird.
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Die Druckkoppeln 16 (Kugelstelzen) werden mit einer Lehre so eingestellt,
daß die Symmetrieachse 2 der Wägezelle genau senkrecht zur Grundplatte 11 steht,
wobei die Krafteinleitungsplatte 13 parallel zur Grundplatte 11 liegen muß. Um die
Wägezelle 1 im Schadensfall leicht auswechseln zu können, erhält das Gehäuse 12
eine entsprechend große seitliche Aussparung 22.
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Da sich Horizontalkräfte einwandfrei über die Kugelstelzen 16 in das
Gehäuse 12 absetzen und die Wägezelle 1 zudem einer Horizontalbewegung der Krafteinleitungsplatte
13 infolge Spieles der Druckkoppeln 16 ohne Jeglichen Widerstand folgen kann, ist
das Problem der Fernhaltung von horizontalen Nebenkräften auf die Wägezelle vollkommen
gelöst.
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Bei der Montage kann die gesamte Einbaueinheit ohne besondere Kenntnisse
und ohne Schwierigkeit zwischen das Fundament und die Wägebrücke gestellt werden,
da die Wägezelle 1 innerhalb des Gehäuses 12 trotz der bei der Montage auftretenden,
unkontrollierbaren Kräfte eindeutig in der vorjustierten Lage bleibt.
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Darüber hinaus bietet ein Gehäuse 12 mit vier Druckkoppeln 16 in Form
von Kugelstelzen ganz besondere Vorteile, wenn es darum geht, ungleiche temperaturabhängige
Ausdehnungen von Wägebrücke und Fundament auszugleichen.
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Bild 3 zeigt die Lage der als Beispiel gewählten, vier Wägezellengehäuse
12. Zur Montage sind die Druckkoppeln 16 (Kugelstelzen) der vier Wägezellengehäuse
12 spielfrei eingestellt. Damit ist gewährleistet, daß jede Wägezelle im Wägezellengehäuse
die richtige Lage hat. Nach der Montage bleibt das Wägezellengehäuse 12 bei A spielfrei
eingestellt. Es übernimmt damit die Führung der Brücke. In dem diagonal entgegengesetzt
bei B gelegenen Wägezellengehäuse 12 wird das Spiel der Kugelstelzen in Diagonalrichtung
vergrößert. Die Wägebrücke kann sich daher in dieser Richtung
ausdehnen
und wird nur quer dazu festgehalten.
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Die Kugelstelzen der beiden anderen Wägezellengehäuse werden auf Spiel
eingestellt, so daß sich die Brücke in diesen Richtungen ohne Krafterzeugung ausdehnen
kann.
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Die beschriebene konstruktive Ausführungsform kann in verschiedenen
Punkten variiert werden.
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Statt vier Druckkoppeln oder Kugelstelzen können mit Vorteil auch
drei verwendet werden. Statt der Druckkoppeln sind auch Federlenker oder dergleichen
denkbar.
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Schließlich kann die Abwälzfläche 6 unter der Wägezelle 1 wegen der
kleinen Schwenkbewegung der Wägezelle durch eine kleine ebene Kreisfläche ersetzt
werden. Es kann auch die Querführung der unteren Wälzfläche 6 durch andere Mittel
erreicht werden.