DE2810185C2 - Weighing or testing device with a load lever - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wäge- oder Prüfvorrichtung mit einem Lasthebel gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a weighing or testing device with a load lever according to the preamble of patent claim 1.

Die DE-OS 23 28 608 beschreibt eine Balkenwaage, bei der der Waagebalken mittig über mindestens eine Kugel oder einen Zylinder hydrostatisch in einem Kalottenlager gelagert ist. Bei einer hydrostatischen Lagerung sind die einander konjugiert zugeordneten Flächen durch eine dünne Schicht einer dauernd strömenden Flüssigkeit getrennt. Bei der bekannten Vorrichtung sind an den Enden des Waagebalkens zwei Wägeschalen angebracht. Eine derartige Anbringung erfolgt üblicherweise über Schneidenlagerungen.DE-OS 23 28 608 describes a beam balance in which the balance beam is centrally mounted hydrostatically in a spherical bearing via at least one ball or cylinder. In a hydrostatic bearing, the conjugated surfaces are separated by a thin layer of a continuously flowing liquid. In the known device, two weighing pans are attached to the ends of the balance beam. This type of attachment is usually carried out using knife-edge bearings.

Wenn jedoch an eine Vorrichtung zum Prüfen, Messen oder Wägen besondere Anforderungen gestellt werden, beispielsweise dadurch, daß extrem hohe Lasten übertragen oder übersetzt werden müssen, oder daß es sich um dynamische Lasten handelt, oder daß diese Lasten außer einer vertikalen Komponente auch noch eine horizontale Komponente aufweisen, reichen zur Erfüllung einer sicheren Funktion in vielen Fällen die bewährten Schneidenlagerungen nicht aus. Denn bei hohen Lasten erleiden solche Schneiden erhebliche Deformationen, welche zu Anzeigefehlern und/oder extremen Verschleiß führen, darüberhinaus sind Schneidenlagerungen gegenüber dynamischen Einflüssen ausgesprochen empfindlich und für die Zerlegung von aus Horizontal- und Vertikalkomponenten zusammengesetzten Kräften nicht geeignet.However, if a device for testing, measuring or weighing has to meet special requirements, for example because extremely high loads have to be transmitted or translated, or because the loads are dynamic, or because these loads have a horizontal component as well as a vertical component, in many cases the tried and tested cutting edge bearings are not sufficient to ensure safe operation. This is because under high loads such cutting edges suffer considerable deformation, which leads to display errors and/or extreme wear. In addition, cutting edge bearings are extremely sensitive to dynamic influences and are not suitable for breaking down forces composed of horizontal and vertical components.

Die DE-OS 23 51 229 beschreibt eine Brückenwaage mit gleitfähiger Abstützung der Lastbrücke, bei der die Lastbrücke auf einem Meßkeil über ein Kalottenlager hydrostatisch gelagert ist. Das Kalottenlager hat hierbei lediglich die Aufgabe, beim Durchbiegen der Lastbrücke ein Klemmen des Keils zu verhinder. Der obere äußere Teil des hydrostatisch ausgebildeten Kalottenlagers ist an der Unterseite der Lastbrücke befestigt, während der untere Teil des Kalottenlagers frei beweglich auf der oberen Fläche des Keils schwimmt.DE-OS 23 51 229 describes a weighbridge with sliding support for the load bridge, in which the load bridge is hydrostatically supported on a measuring wedge via a spherical bearing. The spherical bearing only has the task of preventing the wedge from jamming when the load bridge bends. The upper outer part of the hydrostatically designed spherical bearing is attached to the underside of the load bridge, while the lower part of the spherical bearing floats freely on the upper surface of the wedge.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei der auch sehr große Kräfte genau gemessen werden können, die unempfindlich gegenüber dynamischen Kräften ist und funktionell die Eignung besitzt, Kräfte in ihre Komponenten zu zerlegen. Unbeeinflußbar von Größe und Richtung der angreifenden Kräfte, soll der Lasthebel an den Angriffspunkten der Kräfte bzw. von Kraftmeßvorrichtungen leichtgängig und einen exakt definierten Drehpunkt bewegbar sein, wobei auf möglichst wirtschaftliche, unkomplizierte und robuste Bauweise geachtet wird.The invention is therefore based on the object of specifying a device of the generic type with which even very large forces can be measured precisely, which is insensitive to dynamic forces and has the functional ability to break forces down into their components. Unaffected by the size and direction of the acting forces, the load lever should be able to move easily at the points of application of the forces or force measuring devices and should be able to move around a precisely defined pivot point, with attention being paid to the most economical, uncomplicated and robust design possible.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Wäge- oder Prüfvorrichtung mit den Merkmalen des Kennzeichens des Patentanspruchs 1.This object is achieved by a weighing or testing device having the features of the characterising part of patent claim 1.

Abweichend von der bekannten Balkenwaage sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Angriffspunkte von Kräften sowie einer Kraftmeßvorrichtung ebenfalls mit hydrostatischen Lagern versehen, so daß die Vorrichtung unempfindlich gegenüber dynamischen Kräften ist. Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich auch sehr große und ggf. unter verschiedenen Richtungen angreifende Kräfte äußerst genau bestimmen, was mit einem sehr einfachen Aufbau der Vorrichtung gelingt. Im Gegensatz zur Vorrichtung nach DE-OS 23 51 229 wird das Kalottenlager bei der Erfindung für einen Lasthebel verwendet und dient dazu, ein Schneidenlager zu ersetzen. Es stellt somit einen echten Drehpunkt dar, wobei die als Drehpunkte wirkenden Radiusmittelpunkte auf der Längsachse des Lasthebels liegen. Der Drehunkt und damit der innere Teil des Kalottenlagers ist nicht frei schwimmend angeordnet, sonder auf der Längsachse des Lasthebels festgelegt.In contrast to the known beam balance, in the device according to the invention the points of application of forces and a force measuring device are also provided with hydrostatic bearings, so that the device is insensitive to dynamic forces. Using the device according to the invention, even very large forces acting in different directions can be determined extremely precisely, which is achieved with a very simple structure of the device. In contrast to the device according to DE-OS 23 51 229, the spherical bearing in the invention is used for a load lever and serves to replace a cutting edge bearing. It therefore represents a real pivot point, with the radius centers acting as pivot points lying on the longitudinal axis of the load lever. The pivot point and thus the inner part of the spherical bearing is not arranged freely floating, but is fixed on the longitudinal axis of the load lever.

Bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Wäge- oder Prüfvorrichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Preferred developments of the weighing or testing device according to the invention are characterized in the subclaims.

Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Wäge- oder Prüfvorrichtung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung. Es zeigtFurther features and advantages of the weighing or testing device according to the invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the drawing. It shows

Fig. 1 einen Lasthebel mit einseitiger Lagerung in einem hydrostatischen Radiallager, teils in Ansicht, teils im Schnitt, Fig. 1 a load lever with one-sided bearing in a hydrostatic radial bearing, partly in view, partly in section,

Fig. 2 eine ähnliche Anordnung des Lasthebels mit zweiseitiger Lasteinleitung, Fig. 2 a similar arrangement of the load lever with two-sided load introduction,

Fig. 3 einen Lasthebel mit einem Kalottenlager, im Schnitt, Fig. 3 a load lever with a spherical bearing, in section,

Fig. 4 einen Lasthebel mit einseitiger Lagerung und elektromechanischem Lastgeber, Fig. 4 a load lever with one-sided bearing and electromechanical load sensor,

Fig. 5 eine doppelseitige Hebelanordnung mit elektromechanischem Lastgeber. Fig. 5 a double-sided lever arrangement with electromechanical load sensor.

In Fig. 1 ist der Lasthebel 1 einseitig in einem hydrostatischen Radiallager 2 drehbeweglich gelagert. Dabei ist der feststehende Lagerzapfen 3 mit dem schematisch angedeuteten Fundament 4 fest verbunden und bildet den Drehpunkt, um welchen sich der Lagerring 5 dreht. Der Lasthebel 1 ist fest mit dem Lagerring 5 verbunden.In Fig. 1, the load lever 1 is mounted on one side in a hydrostatic radial bearing 2 so that it can rotate. The fixed bearing pin 3 is firmly connected to the schematically indicated foundation 4 and forms the pivot point around which the bearing ring 5 rotates. The load lever 1 is firmly connected to the bearing ring 5 .

Das Radiallager 2 ist ein hydrostatisches Gleitlager. Der Lagerring 5 weist im Ausführungsbeispiel vier mit Drucköl gefüllte Taschen 6 auf, welche durch den feststehenden Lagerzapfen 3 aus einer nicht näher dargestellten und bezeichneten Druckölquelle durch eine zentrale Bohrung sowie Anschlußkanäle mit Drucköl versorgt werden. Zum Ableiten des Lecköles sind zwischen den Taschen 6 Rückführkanäle 7 angeordnet, die das Lecköl zu der Druckölquelle zurückführen, wie dies an sich bekannt ist.The radial bearing 2 is a hydrostatic plain bearing. In the embodiment, the bearing ring 5 has four pockets 6 filled with pressurized oil, which are supplied with pressurized oil by the fixed bearing journal 3 from a pressurized oil source (not shown and designated in detail) through a central bore and connecting channels. To drain the leakage oil, return channels 7 are arranged between the pockets 6 , which return the leakage oil to the pressurized oil source, as is known per se.

Sowohl Zuführungsleitungen als auch Rückführungsleitungen sowie das Druckölsystem mit Ölsumpf und Pumpe sind aus Gründen der Übersicht nicht dargestellt, insbesondere aber auch deshalb, weil dieser Teil der Anordnung einem jeden Fachmann geläufig ist und zum Stand der Technik gehört.Both supply lines and return lines and the pressure oil system with oil sump and pump are not shown for reasons of clarity, but especially because this part of the arrangement is familiar to any expert and is part of the state of the art.

Der Hebel 1 ist ausgestattet mit zwei zusätzlichen Gelenken, welche als hydrostatische Kalottenlager 8 und 9 ausgebildet sind. Das Kalottenlager 9 trägt eine Prüflast K, welche beim gezeigten Beispiel infolge eines Hebelverhältnisses A : B = 1 : 4 mit einem Übersetzungsverhältnis von 1 : 4, über das Kalottenlager 8 auf den Prüfling 10 einwirkt.The lever 1 is equipped with two additional joints, which are designed as hydrostatic spherical bearings 8 and 9. The spherical bearing 9 carries a test load K , which in the example shown acts on the test object 10 via the spherical bearing 8 as a result of a lever ratio A : B = 1:4 with a transmission ratio of 1:4.

Der Prüfling 10 ist ein Dehnungs-Meßstreifen-Geber, welcher in der gezeigten Vorrichtung einer Eichung unterzogen wird, indem das von dem DMS-Geber über die zugehörige elektronische Anzeigeeinrichtung 11 digital angezeigte Gewicht mit dem Präzisions-Prüfgewicht "K" verglichen wird.The test object 10 is a strain gauge sensor, which is subjected to calibration in the device shown by comparing the weight digitally displayed by the strain gauge sensor via the associated electronic display device 11 with the precision test weight "K" .

Für die Genauigkeit der Vorrichtung ist es dabei zweckmäßig, das die Radius-Mittelpunkte der Kalottenlager 8 und 9 mit den Radien "R 1" und "R 2" sowie der Mittelpunkt des Radiallagers 2 auf einer vorzugsweise durch die Achse des Hebels 1 gehenden Linie "X" liegen.For the accuracy of the device, it is expedient that the radius centers of the spherical bearings 8 and 9 with the radii "R 1 " and " R 2 " as well as the center of the radial bearing 2 lie on a line "X" preferably passing through the axis of the lever 1 .

Fig. 2 zeigt eine Abwandlung der Anordnung nach Fig. 1 mit dem Hebel 1, dem hydrostatischen Radiallager 2, sowie den Kalottenlagern 9 und 10. Bei gleichem Hebelverhältnis "A" zu "B" = 1 : 4 stimmt im übrigen die Funktion der Anordnung nach Fig. 2 mit derjenigen nach Fig. 1 prinzipiell überein. Fig. 2 shows a modification of the arrangement according to Fig. 1 with the lever 1 , the hydrostatic radial bearing 2 , and the spherical bearings 9 and 10. With the same lever ratio "A" to "B" = 1:4, the function of the arrangement according to Fig. 2 is essentially the same as that of Fig. 1.

Bei der Anordnung nach Fig. 3 ist der Lasthebel 12 als relativ großkalibriges kastenförmiges Hohlprofil ausgebildet und dadurch außerordentlich starr. Er wird von einem hydrostatischen Gleitlager 13 schwenkbeweglich getragen, welches mit dem schematisch dargestellten Fundament 14 fest verbunden ist. Der Lasthebel 12 ist an beiden Enden gekröpft und nimmt die Lager 15 und 16 auf, welche ebenfalls hydrostatische Gleitlager sind. Es kann sich bei diesen Lagern 13, 15, 16 sowohl um Kalottenlager als auch um Halbschalen- Radiallager handeln.In the arrangement according to Fig. 3, the load lever 12 is designed as a relatively large-caliber box-shaped hollow profile and is therefore extremely rigid. It is supported in a pivotable manner by a hydrostatic plain bearing 13 , which is firmly connected to the schematically shown foundation 14. The load lever 12 is cranked at both ends and accommodates the bearings 15 and 16 , which are also hydrostatic plain bearings. These bearings 13, 15, 16 can be either spherical bearings or half-shell radial bearings.

Die Lasthebelanordnung nach Fig. 3 ermöglicht es, beispielsweise eine in Richtung des Pfeiles 18 über das Lager 16 in den Lasthebel 12 eingeleitete Last "L" über das Verhältnis der Hebelarme "C" zu "D" mit einem exaktesten Prüfgewicht 17 vergleichend zu eichen. Die Angriffsrichtung des Prüfgewichtes 17 ist durch den Pfeil 19 symbolisiert.The load lever arrangement according to Fig. 3 makes it possible, for example, to calibrate a load "L" introduced into the load lever 12 in the direction of arrow 18 via the bearing 16 using the ratio of the lever arms "C" to "D" by comparing it with a very precise test weight 17. The direction of action of the test weight 17 is symbolized by the arrow 19 .

Durch die Kröpfung des Lasthebels 12 wird zweckmäßig erreicht, daß die Mittelpunkte M 1, M 2, M 3 aller drei Lager 13, 16 und 15 in der gleichen Ebene Z - Z liegen. By cranking the load lever 12 it is conveniently achieved that the centers M 1 , M 2 , M 3 of all three bearings 13, 16 and 15 lie in the same plane Z - Z.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 4 ist der Lasthebel 20 in dem hydrostatischen Radiallager 21 linksseitig gelagert. Über ein Kalottenlager 22 wirkt die Last "+ P" mit dem Hebelarm E, und erzeugt das Moment (+ P · E). Ein gleichgroßes aber entgegengesetztes Moment wirkt über den Hebelarm F mit der entgegengesetzt gerichteten Kraft "- P". Die Vorrichtung dient beispielsweise zur Prüfung einer Lastgebereinrichtung 23, welche aus der zu prüfenden Wägezelle 24 und dem digitalen Anzeigegerät 25 besteht.In the arrangement according to Fig. 4, the load lever 20 is mounted in the hydrostatic radial bearing 21 on the left side. The load "+ P" acts on the lever arm E via a spherical bearing 22 and generates the moment (+ P · E) . An equal but opposite moment acts on the lever arm F with the oppositely directed force "- P" . The device is used, for example, to test a load sensor device 23 , which consists of the load cell 24 to be tested and the digital display device 25 .

Bei der gezeigten Vorrichtung weist der Lasthebel 20 eine Bohrung 26 auf, durch welche eine Druckölverbindung zwischen dem hydrostatischen Lager 21 und dem hydrostatischen Lager 22 hergestellt wird.In the device shown, the load lever 20 has a bore 26 through which a pressure oil connection is established between the hydrostatic bearing 21 and the hydrostatic bearing 22 .

Eine Alternativordnung zu der Vorrichtung gemäß Fig. 4 ist in Fig. 5 dargestellt, wobei die Hebelarme E und F zu beiden Seiten des dazwischen im Radiallager 21 gelagerten Lasthebels 20 angeordet sind. Aus der Darstellung gemäß Fig. 5 ist die funktionelle Äquivalenz zwischen den Vorrichtungen gemäß Fig. 4 und Fig. 5 ohne weiteres erkennbar und bedarf daher keiner weiteren Erläuterung.An alternative arrangement to the device according to Fig. 4 is shown in Fig. 5, wherein the lever arms E and F are arranged on both sides of the load lever 20 mounted between them in the radial bearing 21. From the representation according to Fig. 5, the functional equivalence between the devices according to Fig. 4 and Fig. 5 is readily apparent and therefore requires no further explanation.

Claims (4)

1. Wäge- oder Prüfvorrichtung mit einem Lasthebel zur Übertragung und/oder Übersetzung mindestens einer Kraft, der um eine Achse schwenkbar hydrostatisch gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß auch der oder die Kraftangriffspunkte (z. B. +P) und/oder der oder die Angriffspunkt(e) einer Kraftmeßvorrichtung (z. B. 23, 24, 25) als hydrostatische Radial- oder Kalottenlager ausgebildet sind, deren als Drehpunkte wirkende Radiusmittelpunkte auf der Längsachse des Lasthebels liegen. 1. Weighing or testing device with a load lever for transmitting and/or translating at least one force, which is hydrostatically mounted so as to be pivotable about an axis, characterized in that the force application point(s) (e.g. + P) and/or the application point(s) of a force measuring device (e.g. 23, 24, 25 ) are designed as hydrostatic radial or spherical bearings, the radius centers of which act as pivot points and lie on the longitudinal axis of the load lever. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse des Lasthebels (1) auch durch dessen Schwenkachse verläuft. 2. Device according to claim 1, characterized in that the longitudinal axis of the load lever ( 1 ) also runs through its pivot axis. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrostatischen Radial- und Kalottenlager zumindest teilweise an eine gemeinsame Hydraulik-Versorgungsleitung (26) angeschlossen sind. 3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the hydrostatic radial and spherical bearings are at least partially connected to a common hydraulic supply line ( 26 ). 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lasthebel (12) zum Hindurchleiten des Hydrauliköls zumindest teilweise als Hohlprofil ausgebildet und/oder mit mindestens einem Flüssigkeitskanal (26) ausgestattet ist. 4. Device according to claim 3, characterized in that the load lever ( 12 ) for passing the hydraulic oil is at least partially designed as a hollow profile and/or is equipped with at least one fluid channel ( 26 ).