DE4239517C1

DE4239517C1 - Elektronische Waage mit Übersetzungshebel

Info

Publication number: DE4239517C1
Application number: DE19924239517
Authority: DE
Inventors: Michael Dr Laubstein; Carsten Tischer; Winfried Graf
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius Weighing Technology GmbH
Priority date: 1992-11-25
Filing date: 1992-11-25
Publication date: 1993-12-16
Anticipated expiration: 2012-11-26

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Waage mit einem Systemträger, mit einem Lastaufnehmer, der über einen oberen und einen unteren Lenker in senkrechter Richtung be weglich mit dem Systemträger verbunden ist, mit einem Über setzungshebel, der über mindestens ein Federgelenk dreh beweglich mit dem Systemträger verbunden ist, mit einem Koppelelement, das die Kraft vom Lastaufnehmer auf das eine Ende des Übersetzungshebels überträgt, mit einer Spule, die am anderen Ende des Übersetzungshebels befestigt ist, und mit einem Permanentmagnetsystem, das am Systemträger be festigt ist und in dessen Luftspalt sich die Spule be findet.

Waagen dieser Art sind beispielsweise aus der deutschen Patentschrift 33 40 512, aus der europäischen Patentschrift 02 91 258 oder aus dem deutschen Gebrauchsmuster 91 01 251 allgemein bekannt und werden anhand der Fig. 1 in ihrem prinzipiellen Aufbau erläutert. Die Waage besteht aus einem gehäusefesten Systemträger 1, an dem über zwei Lenker 4 und 5 mit den Gelenkstellen 6 ein Lastaufnehmer 2 in senk rechter Richtung beweglich befestigt ist. Der Lastauf nehmer 2 trägt in seinem oberen Teil die Lastschale 3 zur Aufnahme des Wägegutes und überträgt die der Masse des Wägegutes entsprechende Kraft über ein Koppelelement 9 mit den Dünnstellen 12 und 13 auf den kürzeren Hebelarm des Übersetzungshebels 7. Zwischen den Dünnstellen 12 und 13 kann das Koppelelement 9 eine um 90° gedrehte zusätzliche Dünnstelle aufweisen, wie es in der EP 0 291 258 in Fig. 2 gezeigt ist. Der Übersetzungshebel 7 ist durch zwei Feder gelenke 8 (eins vor der Zeichenebene, eins hinter der Zeichenebene in Fig. 1) am Systemträger 1 gelagert. Am längeren Hebelarm des Übersetzungshebels 7 greift die Kom pensationskraft an, die durch eine stromdurchflossene Spule 11 im Luftspalt eines Permanentmagnetsystems 10 er zeugt wird. Die Größe des Kompensationsstromes wird durch einen Lagensensor 16 und einen Regelverstärker 14 so ge regelt, daß Gleichgewicht zwischen dem Gewicht des Wäge gutes und der elektromagnetischen Kompensationskraft herrscht. Der Kompensationsstrom erzeugt am Meßwider stand 15 eine Meßspannung, die einem Analog/Digital- Wandler 17 zugeführt wird. Das digitalisierte Ergebnis wird von einer digitalen Signalverarbeitungseinheit 18 übernommen und in der Anzeige 19 angezeigt.

Der Systemträger 1 ist üblicherweise möglichst stabil aus geführt, damit die gegenseitige Lage der einzelnen Bau gruppen auch bei Belastung oder bei Schrägstellung der Waage erhalten bleibt. Zur Justierung der Parallelität der Lenker 4 und 5 ist es aus der DE-OS 27 10 788 bereits be kannt, unterhalb des Befestigungspunktes 20 für den oberen Lenker 4 einen waagerechten Schlitz in den Systemträger zu fräsen und dadurch den Befestigungspunkt 20 um maximal einige zehntel Millimeter in der Höhe zu justieren.

Außer dieser Ecklastjustierung ist es bei hochauflösenden Waagen zusätzlich nötig, die durch die Federgelenke 8 be stimmte Drehachse des Übersetzungshebels 7 zu justieren, um die Waage gegenüber Schrägstellung unempfindlicher zu machen. Für diese Achsjustierung ist in dem schon zitierten DE-GM 91 01 251 vorgeschlagen, die Federgelenke 8 des Über setzungshebels 7 an einem gesonderten Joch zu befestigen und das Joch mit seinen beiden Enden auf zwei Auflagern am Waagengestell abzustützen und die vertikale Lage minde stens eines der beiden Enden des Joches bezüglich der Auf lager einstellbar zu machen. Nachteilig an dieser Lösung ist jedoch einmal, daß ein zusätzliches Joch benötigt wird und durch die zusätzlichen Befestigungsstellen zwischen Joch und Waagengestell bzw. Systemträger Möglichkeiten für unreproduzierbare Relativverschiebungen der einzelnen Teile der Waage gegeneinander eingebaut werden. Zum anderen führt die Höhenjustierung des Jochs an einem seiner Enden zu einer Änderung der Höhe der Hebellage und damit zu einer Verspannung der gesamten Wägemechanik. Diese Höhenänderung des Hebels ließe sich nur vermeiden, wenn das eine Ende des Jochs um den gleichen Betrag abgesenkt würde, um den das andere Ende des Jochs angehoben wird. Dies macht aber die Justierung außerordentlich schwierig, vor allem, wenn man bedenkt, daß bei der Feinjustierung Verstellungen im Mikro meter-Bereich vorgenommen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Justierung der Schrägstellungsunempfindlichkeit der Waage zu erreichen, ohne daß sich die Höhenlage des Hebels ändert und ohne daß zusätzliche Anschraub- oder Klemmübergänge die Stabilität des Waagensystems verringern.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der System träger eine Dünnstelle aufweist, die den Bereich, an dem der Übersetzungshebel mittels Federgelenk(en) befestigt ist, vom restlichen Systemträger trennt, daß diese Dünn stelle eine horizontale Drehachse definiert, die parallel zur Längsachse des Übersetzungshebels und in dessen verti kaler Symmetrieebene verläuft, und daß Einstellmittel vor handen sind, mit denen der Bereich, an dem der Überset zungshebel mittels Federgelenk(en) befestigt ist, um einen geringen Winkel justierend verschwenkt werden kann.

Der einstückige Aufbau des Systemträgers bleibt also er halten und die Justiermöglichkeit wird durch die Einführung einer Dünnstelle erreicht. Durch die Lage der Dünnstelle und damit die Lage der Drehachse in der vertikalen Symme trieebene des Hebels ändert sich bei der Justierung die Höhenlage des Hebels nur unwesentlich oder gar nicht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unter ansprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Figuren beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Waage gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 3 durch eine Waage gemäß der Erfindung,

Fig. 3 eine Vorderansicht der Waage aus Fig. 2,

Fig. 4 eine Vorderansicht des Systemträgers der Waage aus Fig. 2 und 3 und

Fig. 5 eine Seitenansicht des Systemträgers der Waage aus den Fig. 2 bis 4.

Im senkrechten Schnitt durch die erfindungsgemäße Waage in Fig. 2 erkennt man den Systemträger 21, die Lenker 24 und 25 mit den Dünnstellen 26, den Lastaufnehmer 22, den Über setzungshebel 27, das Koppelelement 29, das Permanent magnetsystem 30, die Spule 31 und den Lagensensor 36. Der Lagensensor ist in diesem Fall als Schlitzblende darge stellt, die zusammen mit einer (nicht dargestellten) am Systemträger befestigten Leuchtdiode und einer (eben falls nicht dargestellten) Differentialfotodiode die Lage des Übersetzungshebels abtastet. Die Waagschale ist ober halb des Lastaufnehmers 22 oder in Fig. 2 rechts neben dem Lastaufnehmer 22 angeordnet und der Übersichtlichkeit halber ebenfalls nicht dargestellt.

In der Vorderansicht der Waage in Fig. 3 und noch klarer in der Vorderansicht nur des Systemträgers 21 in Fig. 4 er kennt man die erfindungsgemäße Justiermöglichkeit für die Lagerung des Übersetzungshebels 27: Durch zwei waagerechte Schlitze 45 im Systemträger 21 ist eine Dünnstelle 44 er zeugt, die den Bereich 42, an dem die Federgelenke 28 zur Lage rung des Übersetzungshebels 27 befestigt sind, vom rest lichen Systemträger trennt. Diese Dünnstelle 44 liegt direkt unter dem Übersetzungshebel 27 in der vertikalen Symmetrieebene des Übersetzungshebels, die durch die strichpunktierte Linie II-II angedeutet ist. Durch die Schraube 46 kann dadurch der Bereich 42 etwas gekippt werden, wobei eine Druckfeder 47 dafür sorgt, daß der bewegliche Teil immer reproduzierbar am Schraubenkopf anliegt. An dem Bereich 42 sind dann die Federgelenke 28 be festigt, die die Quertraverse 41 und damit den Überset zungshebel 27 tragen. Durch das Kippen des Bereiches 42 kippt daher auch die in Fig. 3 durch die strichpunktierte Linie 43 angedeutete Drehachse des Übersetzungshebels 27. Diese Drehachse 43 kann dadurch genau parallel zur Ebene der Lenker 24 und 25 einjustiert werden. Eine Änderung der Höhenlage des Übersetzungshebels 27 ist mit dieser Justierung nicht verbunden.

Damit beim Justieren der Achslage der Lagerung des Über setzungshebels 27 das Koppelelement 29 nicht undefiniert verbogen wird, hat das Koppelelement zweckmäßigerweise ebenfalls eine Dünnstelle, die eine Drehachse parallel zur Längsachse des Übersetzungshebels ergibt. In Fig. 3 ist diese Dünnstelle bei 48 angedeutet. Die Höhenlage dieser Dünnstelle 48 befindet sich dabei vorteilhafterweise in der gleichen Höhe wie die Dünnstelle 44, so daß beide Dünn stellen quasi eine einzige Achse bilden und beim Justieren keine Verspannungen auftreten. Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Drehachse 43 der Lagerung des Übersetzungshebels, die dazu parallele obere Biege achse des Koppelelementes 29, die Spule 31 und der Lagen sensor 36 auf einer Höhe liegen, wie es in Fig. 2 durch die strichpunktierte Linie 49 angedeutet ist.

Selbstverständlich kann das Koppelelement 29 auch auf seiner vollen Länge sehr dünn und in beiden Richtungen elastisch nachgiebig ausgebildet sein. Die effektive Biege achse befindet sich dann direkt unterhalb der Einklemmung mittels der Schraube 50. In diesem Fall wird man versuchen, die Dünnstelle 44 im Systemträger 21 möglichst nahe an die Drehachse 43 des Übersetzungshebels 27 heranzubringen.

In Fig. 5 ist der Systemträger 21 nochmal alleine in Seitenansicht gezeigt. Neben der bereits erläuterten Justiermöglichkeit durch die Schraube 46 ist hier auch die Ecklastjustierung gezeigt. Durch eine Schraube 51, die in Fig. 2 der Übersichtlichkeit halber weggelassen wurde, kann der Einstellhebel 52 um eine Dünnstelle 53 geringfügig verschwenkt werden. Dadurch ändert sich die Höhe des Anschraubpunktes 40 für den oberen Lenker 24 und die Parallelität der beiden Lenker 24 und 25 kann ein justiert werden.

Die Schraube 46 ist in den Fig. 4 und 5 als normale Gewindeschraube gezeichnet, die im unteren Teil des Systemträgers 21 in einem Gewindeloch eingedreht ist, während sie im oberen Bereich 42 durch ein Durchgangs loch gesteckt ist. Soll die Justierung der Winkellage der Achse 43 noch feinfühliger erfolgen, ist es selbstverständ lich auch möglich, die Schraube mit einem Differential gewinde zu versehen.

Neben den schon geschilderten Vorteilen weist die erfin dungsgemäße Ausgestaltung des Systemträgers den weiteren Vorteil auf, daß der Übersetzungshebel 27 mitsamt den Federgelenken 28 bei der Montage der Waage von oben her in den Magneten eingesetzt und am Systemträger befestigt werden kann, ohne daß ein Querjoch oder dergleichen die freie Zugänglichkeit von oben einschränkt.

Claims

1. Elektronische Waage

- mit einem Systemträger,
- mit einem Lastaufnehmer, der über einen oberen und einen unteren Lenker in senkrechter Richtung beweglich mit dem Systemträger verbunden ist,
- mit einem Übersetzungshebel, der über mindestens ein Federgelenk drehbe weglich mit dem Systemträger verbunden ist,
- mit einem Koppelelement, das die Kraft vom Lastaufnehmer auf das eine Ende des Übersetzungshebels überträgt,
- mit einer Spule, die am anderen Ende des Übersetzungshebels befestigt ist,
- und mit einem Permanentmagnetsystem, das am Systemträger befestigt ist und in dessen Luftspalt sich die Spule befindet, dadurch gekennzeichnet,
- daß der Systemträger (21) eine Dünnstelle (44) aufweist, die den Bereich (42), an dem der Übersetzungshebel (27) mittels Federgelenk(en) befestigt ist, vom restlichen Systemträger trennt,
- daß diese Dünnstelle (44) eine horizontale Drehachse definiert, die parallel zur Längsachse des Übersetzungshebels (27) und in dessen vertikaler Symme trieebene (11) verläuft,
- und daß der Bereich (42), an dem der Übersetzungshebel (27) mittels Feder gelenk(en) (28) befestigt ist, um einen geringen Winkel justierend verschwenkt werden kann.

2. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß sich die Dünnstelle (44) des Systemträgers, die den Bereich (42), an dem der Übersetzungshebel (27) mittels Federgelenk(en) (28) befestigt ist, vom restlichen Systemträger (21) trennt, dicht unterhalb des Übersetzungshebels (27) befindet.

3. Waage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

- daß sich die Dünnstelle (44) des Systemträgers, die den Bereich (42), an dem der Übersetzungshebel (27) mittels Federgelenk(en) (28) befestigt ist, vom restlichen Systemträger (21) trennt, und die Dünnstelle(n) des/der Feder gelenke(s) (28), das/die den Übersetzungshebel (27) mit dem Systemträger verbindet/verbinden, auf derselben Höhe befinden.

4. Waage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

- daß das Koppelelement (29), das die Kraft vom Lastaufnehmer (22) auf das eine Ende des Übersetzungshebels (27) überträgt, mindestens zwei senkrecht zueinander stehende Dünnstellen aufweist,
- und daß sich die Dünnstelle (48) des Koppelelementes (29), deren Drehachse parallel zur Längsachse des Übersetzungshebels (27) verläuft, und die Dünn stelle (44) des Systemträgers, die den Bereich (42), an dem der Übersetzungs hebels (27) mittels Federgelenk(en) (28) befestigt ist, vom restlichen System träger (21) trennt, auf derselben Höhe befindet.

5. Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

- daß der Bereich (42), an dem der Übersetzungshebel (27) mittels Federge lenk(en) (28) befestigt ist, mittels einer einzigen Schraube (46) um einen geringen Winkel justierend verschwenkt werden kann.

6. Waage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Schraube (46) ein Differentialgewinde aufweist.