DE3529428C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Wägezelle nach dem Oberbegriff von Anspruch 1
bzw. Anspruch 2, 3 oder 4. Eine solche Wägezelle dient zum Messen beispiels
weise der Masse einer Last auf der Grundlage der Umwandlung der von der
Last verursachten mechanischen Beanspruchung eines Trägerkörpers in ein
elektrisches Signal.
Bei der bekannten Wägezelle, von der die Erfindung ausgeht (US-PS 41 96 784),
ist der Trägerkörper ein komplettes Gußteil, und zwar einschließlich des Be
reichs, in dem die übliche Verformungsausnehmung angeordnet ist. Oberhalb
und unterhalb der Verformungsausnehmung sind Dehnungsmeßstreifen am Träger
körper befestigt und gegen Umgebungseinflüsse durch einen Faltenbalg ge
schützt. Der mit den Dehnungsmeßstreifen versehene Bereich des Träger
körpers ist an einem T-förmigen Halter befestigt. Der T-förmige Halter weist
im Bereich des Übergangs zwischen den Schenkeln eine Ausnehmung auf, in der
ein Eichwiderstand angeordnet ist. Über den Schutz des Eichwiderstands in
der Ausnehmung ist in der Entgegenhaltung nichts gesagt. Es ist aber davon
auszugehen, daß insoweit der übliche Schutz durch eine dünne Schicht, bei
spielsweise aus Silizium, auf dem den Eichwiderstand tragenden Plättchen ge
geben ist.
Die aus dem Stand der Technik entnehmbare Anordnung der Ausnehmung mit dem
Eichwiderstand ist zwar insoweit zweckmäßig, als der Eichwiderstand den
Dehnungsmeßstreifen sehr nahe benachbart ist. Temperaturänderungen des
Trägerkörpers im Bereich der Dehnungsmeßstreifen wirken sich daher auch
schnell am Ort des Eichwiderstands aus. Allerdings ist der Schutz des
Eichwiderstands gegenüber thermischen und anderen Umgebungseinflüssen
wie Feuchtigkeit od. dgl. unzureichend. Insgesamt kann bei der bekannten
Wägezelle die Empfindlichkeit, also die Eichung, noch allzuleicht unge
wollt verändert werden. Ähnliches wie der zuvor genannte Stand der Technik
ist auch aus anderen Druckschriften bekannt (JP-A 59-3 219).
Im übrigen ist in einer älteren, nachveröffentlichten Patentanmeldung
(vgl. DE-OS 34 04 936) eine Wägezelle mit einem Trägerkörper und mehreren
an dem Trägerkörper befestigten Dehnungsmeßstreifen beschrieben. Der Trägerkörper
dieser Wägezelle weist auf der Unterseite eine langgestreckte Ausnehmung
auf, in der zwei Trägerfolien angeordnet sind. Eine Trägerfolie ist an ei
nem Ende mit der anderen Trägerfolie, die die Dehnungsmeßstreifen trägt,
verbunden. In einer bestimmten Entfernung von diesem Ende trägt die Träger
folie aufgedruckte Eichwiderstände. Die Eichwiderstände sind nicht mit dem
Trägerkörper selbst verbunden, sondern liegen nur an diesem an. Die Träger
folie steht dabei unter Spannung. Da die Trägerfolie bis in den Bereich
der Dehnungsmeßstreifen reicht und dort mit der die Dehnungsmeßstreifen
tragenden Trägerfolie verbunden ist und überdies gespannt ist, sind mecha
nische Beeinflussungen der Eichwiderstände trotz der von den Dehnungsmeß
streifen entfernten Anordnung nicht auszuschließen. Das resultiert daraus,
daß die den Eichwiderstand aufnehmende Ausnehmung zwar auch an einer durch
die Belastung des Trägerkörpers praktisch keiner Verformung ausgesetzten
Stelle angeordnet ist, jedoch bis in einen einer Verformung ausgesetzten
Bereich reicht und insoweit Wechselwirkungen bestehen.
Ausgehend von der eingangs erläuterten, bekannten Wägezelle, liegt der
Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Eichwiderstand so anzuordnen, daß Meßfehler
durch thermische und andere Umgebungseinflüsse vermieden
werden.
Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist durch eine Wägezelle mit den Merkmalen
des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1, 2, 3 oder 4 gelöst. Durch die
in allen vier Alternativen realisierte, besondere Anordnung des Eichwider
stands in der Eichwiderstandsausnehmung ist der Eichwiderstand sehr gut
gegen alle Umgebungseinflüsse geschützt.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer
Zeichnung erläutert. Gleichzeitig damit werden
bevorzugte Ausgestaltungen der Lehre der Erfindung
beschrieben.
In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 in Seitenansicht, teilweise geschnitten, ein erstes Ausfüh
rungsbeispiel einer Wägezelle,
Fig. 2 in Draufsicht die Wägezelle aus Fig. 1,
Fig. 3 in Fig. 1 entsprechender Darstellung ein zweites Ausführungs
beispiel einer Wägezelle,
Fig. 4 in Fig. 1 entsprechender Darstellung ein drittes Ausführungs
beispiel einer Wägezelle und
Fig. 5 in Fig. 1 entsprechender Darstellung ein viertes Ausführungs
beispiel einer Wägezelle.
In dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel einer
Wägezelle ist ein rechteckiger Trägerkörper 1 mit einer H-förmigen Öffnung 2
vorgesehen, an dem vier Dehnungsmeßstreifen 3 den vier Ecken der Öffnung 2
jeweils gegenüberstehend angebracht sind. Die Dehnungsstreifen 3 sind elek
trisch miteinander verschaltet und häufig in einer Brückenschaltung schal
tungstechnisch verbunden. Das in Fig. 1 links liegende Ende des Trägerkör
pers 1 ist fest eingespannt, das in Fig. 1 rechts befindliche Ende ist frei.
Eine zu wiegende Last wirkt mit ihrer Masse auf das freie Ende, so daß die
Bestimmung der Masse der Last (bzw. die Bestimmung deren Gewichts) auf der
Grundlage der Veränderung der elektrischen Widerstände der Dehnungsmeßstrei
fen 3 erfolgen kann.
Ein Eichwiderstand 4 ist im Trägerkörper 1 in einer dafür vorgesehenen Eich
widerstandsausnehmung 5 angeordnet. Die Eichwiderstandsausnehmung 5 ist nahe
dem eingespannten Ende des Trägerkörpers 1 ausgebildet. Im dargestellten Aus
führungsbeispiel ist der Eichwiderstand 4 nahe dem Boden der Eichwiderstands
ausnehmung 5 angeordnet und mit Zuleitungen 6 versehen. Im dargestellten Aus
führungsbeispiel ist, wie auch in anderen Fällen, der Eichwiderstand 4 mit
einer Schutzschicht 7, einem Bindemittel, einem Füllmittel od. dgl. bedeckt,
so daß lediglich die Zuleitungen 6 nach oben herausragen. Der Eichwider
stand 4 kann direkt am Boden der Eichwiderstandsausnehmung 5 angeordnet
sein, im dargestellten Ausführungsbeispiel ist allerdings ein Zwischen
stück 8 vorgesehen, um eventuelle negative Einwirkungen von Unebenheiten
des Bodens der Eichwiderstandsausnehmung 5 zu vermeiden. Für das Zwischen
stück 8 empfiehlt sich der gleiche Werkstoff, der für den Trägerkörper 1
verwendet wird, sowie andere Werkstoffe mit ähnlichen oder gleichen Wärme
leitzahlen.
Bei der dargestellten Wägezelle wird also der Eichwiderstand 4 dadurch gut
gegen externe Einwirkungen geschützt, daß er in der Eichwiderstandsaus
nehmung 5 eingeschlossen ist.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist die Eich
widerstandsausnehmung 5 nach Einsetzen des Eichwiderstands 4 durch einen
Stopfen 9 verschlossen und versiegelt worden, so daß eine hohe Dichtig
keit erreicht wird. Um weitere mögliche Einwirkungen eingeschlossener Rest
luft zu beseitigen, die unter Umständen im in Fig. 3 dargestellten Aus
führungsbeispiel im Zwischenraum zwischen dem Eichwiderstand 4 und dem
Stopfen 9 zurückbleiben könnte, kann hier anstelle von normaler Luft ein
Edelgas, ein Inertgas 10 od. dgl. eingefüllt sein. Wesentlich ist, daß
hier keine Oxidationsvorgänge auftreten können.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel ist die Eich
widerstandsausnehmung 5 zunächst mit einem Füllmittel als Schutzschicht 7
ausgefüllt worden, so daß der am Boden der Eichwiderstandsausnehmung 5 an
geordnete Eichwiderstand 4 vollständig abgeschlossen ist. Danach ist dann
die Eichwiderstandsausnehmung 5 mit einem Stopfen 9 verschlossen worden.
Bei dem in Fig. 5 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel ist die Eich
widerstandsausnehmung 5 ebenfalls zunächst, hier aber nur zum Teil, mit
einem Füllmittel als Schutzschicht 7 gefüllt und danach mit einem Stopfen 9
abgeschlossen worden. Ein hier verbleibender Zwischenraum zwischen dem
Füllmittel 7 und dem Stopfen 9 ist jedoch mit einem Edelgas, einem Inert
gas 10, beispielsweise Stickstoff, od. dgl. ausgefüllt.
Die in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsformen zeichnen sich durch
eine besonders große Dichtigkeit und einen besonders guten Schutz des Eich
widerstands 4 aus, so daß dieser optimal gegen mechanische, thermische und
andere Umgebungseinflüsse, insbesondere auch gegen Feuchtigkeit, geschützt
ist. Der Stopfen 9 der Ausführungsbeispiele aus den Fig. 3 bis 5 kann je
weils durch Eintreiben in einen Preßsitz, durch Löten oder durch Einschrauben
gesichert sein. Der Stopfen 9 muß allerdings Durchgangsöffnungen aufweisen,
durch die die Zuleitungen 6 des Eichwiderstands 4 geführt sein können.
Gegebenenfalls kann hier für jede der Zuleitungen 6 auch eine luftdichte
Abschlußklemme für einen störungsfreien externen Anschluß vorgesehen sein.
Claims (7)
1. Wägezelle, mit einem Trägerkörper, mehreren an dem Trägerkörper befestig
ten Dehnungsmeßstreifen und einem Eichwiderstand, wobei der Trägerkörper
eine Eichwiderstandsausnehmung aufweist und der Eichwiderstand in der Eich
widerstandsausnehmung angeordnet ist, wobei die Eichwiderstandsausnehmung
mit dem Eichwiderstand an einer durch die Belastung des Trägerkörpers prak
tisch keiner Verformung ausgesetzten Stelle des Trägerkörpers angeordnet
ist und wobei die Masse einer auf den Trägerkörper einwirkenden Last auf
der Grundlage der Veränderung des elektrischen Widerstands der Dehnungsmeß
streifen bestimmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß
der Eichwiderstand (4) unmittelbar am Boden der Eichwiderstandsausnehmung (5)
befestigt ist und daß der Eichwiderstand (4) in der Eichwiderstandsaus
nehmung (5) durch eine eingefüllte Schutzschicht (7), ein Vergußmittel, ein
Bindemittel od. dgl. geschützt ist.
2. Wägezelle, mit einem Trägerkörper, mehreren an dem Trägerkörper befestig
ten Dehnungsmeßstreifen und einem Eichwiderstand, wobei der Trägerkörper eine
Eichwiderstandsausnehmung aufweist und der Eichwiderstand über ein Zwischen
stück am Boden der Eichwiderstandsausnehmung befestigt ist, wobei die Eich
widerstandsausnehmung mit dem Eichwiderstand an einer durch die Belastung
des Trägerkörpers praktisch keiner Verformung ausgesetzten Stelle des Trä
gerkörpers angeordnet ist und wobei die Masse einer auf den Trägerkörper
einwirkenden Last auf der Grundlage der Veränderung des elektrischen Wider
stands der Dehnungsmeßstreifen bestimmbar ist, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Zwischenstück (8) aus einem Werkstoff mit der gleichen
oder praktisch der gleichen Wärmeleitzahl wie der Werkstoff des Trägerkörpers (1)
besteht und daß der Eichwiderstand (4) in der Eichwiderstandsausnehmung (5)
durch eine eingefüllte Schutzschicht (7), ein Vergußmittel, ein Bindemittel
od. dgl. geschützt ist.
3. Wägezelle, mit einem Trägerkörper, mehreren an dem Trägerkörper befestig
ten Dehnungsmeßstreifen und einem Eichwiderstand, wobei der Trägerkörper
eine Eichwiderstandsausnehmung aufweist und der Eichwiderstand in der Eich
widerstandsausnehmung angeordnet ist, wobei die Eichwiderstandsausnehmung
mit dem Eichwiderstand an einer durch die Belastung des Trägerkörpers prak
tisch keiner Verformung ausgesetzten Stelle des Trägerkörpers angeordnet ist
und wobei die Masse einer auf den Trägerkörper einwirkenden Last auf der
Grundlage der Veränderung des elektrischen Widerstands der Dehnungsmeßstreifen
bestimmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Eich
widerstand (4) unmittelbar am Boden der Eichwiderstandsausnehmung (5) be
festigt ist und daß ein die Eichwiderstandsausnehmung (5) abschließender und
den Eichwiderstand (4) in der Eichwiderstandsausnehmung (5) einschließender
Stopfen (9) vorgesehen ist.
4. Wägezelle, mit einem Trägerkörper, mehreren an dem Trägerkörper befestig
ten Dehnungsmeßstreifen und einem Eichwiderstand, wobei der Trägerkörper
eine Eichwiderstandsausnehmung aufweist und der Eichwiderstand über ein
Zwischenstück am Boden der Eichwiderstandsausnehmung befestigt ist, wobei
die Eichwiderstandsausnehmung mit dem Eichwiderstand an einer durch die
Belastung des Trägerkörpers praktisch keiner Verformung ausgesetzten Stelle
des Trägerkörpers angeordnet ist und wobei die Masse einer auf den Träger
körper einwirkenden Last auf der Grundlage der Veränderung des elektrischen
Widerstands der Dehnungsmeßstreifen bestimmbar ist, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Zwischenstück (8) aus einem Werkstoff mit
der gleichen oder praktisch der gleichen Wärmeleitzahl wie der Werkstoff
des Trägerkörpers (1) besteht und daß ein die Eichwiderstandsausnehmung (5)
abschließender und den Eichwiderstand (4) in der Eichwiderstandsöffnung (5)
einschließender Stopfen (9) vorgesehen ist.
5. Wägezelle nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eich
widerstandsausnehmung (5) mit einem Edelgas oder einem Inertgas (10) ge
füllt ist.
6. Wägezelle nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eich
widerstandsausnehmung (5) mit einem Füllmittel gefüllt ist.
7. Wägezelle nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Eich
widerstand (4) in der Eichwiderstandsausnehmung (5) mit einem Füllmittel,
einer Schutzschicht (7) od. dgl. abgedeckt und eingeschlossen ist und daß
das Füllmittel, die Schutzschicht (7) od. dgl. ihrerseits mit einem Edel
gas, einem Inertgas (10) od. dgl. abgeschlossen ist.
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