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Waagen, insbesondere Badezimmer-Waagen des mechanischen Typs umfassen
im allgemeinen ein Basisteil und eine Plattform und einen dazwischen
angeordneten mechanischen Wiegemechanismus oder Lastsensormechanismus mit einer
Feder, die dazu dient, die Last auf der Plattform aufzunehmen und deren
Deformation von der Größe der Last abhängt. Bewegliche Teile des Mechanismus
setzen dann die Federdeformationsbewegung in eine Bewegung eines lndikators,
gewöhnlich eines drehbaren Anzeigers oder einer Scheibe, die eine indizierende
Skalierung zum visuellen Angeben des gemessenen Gewichts aufweisen, um.
Alternativ können die beweglichen Teile des Mechanismus mit einem Sensor
zusammenwirken, um das Ergebnis auf einer Anzeigeeinrichtung anzugeben.
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Im meist bekannten Typ einer mechanischen Waage (vgl. SE-B-208 622 und SE-
B-351 040) sind die Feder und ein Einstellmechanismus dafür an der Vorderkante
des Basisteils, welches im wesentlichen rechtwinklig ist, angeordnet. Der
Wiegemechanismus dieses Waagentyps umfaßt zwei Hebelpaare. Die Plattform wird
von diesen Hebeln getragen. In kommerziell erhältlichen Ausbildungen dieser
bekannten Waagen ruht die Plattform auf den Hebeln vermittels Zwischenschaltung
eines Trägers. Der Träger besitzt einen nach oben gerichteten Punkt, der am
Boden einer Vertiefung in der Unterseite der Plattform eingreift. Der Träger umfaßt
ferner eine nach unten gerichtete Messerkante, mittels welcher der Träger am
Boden einer V-förmigen Vertiefung im Hebel in der Nähe des Hebelendes, das
von einer nach oben gebogenen Kante des Basisteils oder einer am Basisteil
angeordneten Stütze getragen ist, aufliegt. Die Plattform wird unter Druck gegen die
Träger und das Basisteil mittels Befestigungsdruckfedern gehalten, welche an die
Plattform gekoppelt sind und sich zwischen der Plattform und dem Basisteil
erstrecken. Diese Anordnung ermöglicht es, daß die Plattform Kräfte auf die Hebel
mit geringen Reibungsverlusten überträgt, wodurch eine Verbesserung der
Wiegegenauigkeit erzielt wird.
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Bei Waagen des Standes der Technik werden zwei der Hebel an einem Ende
mittels einer Platte verbunden, von welcher sich die Hebel schräg nach außen
erstrecken, wodurch sie ein V-förmiges Hebelbauteil bilden. Das andere Ende
dieser Hebel ist, wie oben beschrieben, von einer nach oben gebogenen Kante
oder einer Stütze am Basisteil in zwei Ecken desselben getragen. Die Plattform
wird von der Feder getragen, deren eines Ende an der Plattform angeordnet ist
und deren anderes Ende am oberen Ende einer in Längsrichtung einstellbaren
Stütze für die Rückstellung auf Null oder die Feineinstellung der Waage befestigt
ist. Das untere Ende der Stütze ruht auf dem Basisteil, so daß es begrenzte
Drehbewegungen in Längs- und Querrichtungen des Basisteils vollziehen kann.
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Die Hebel des anderen Hebelpaares sind kürzer und an einem Ende, wie oben
beschrieben, ebenso an einer nach oben gebogenen Kante oder einer Stütze am
Basisteil in den anderen beiden Ecken des Basisteils aufgehängt. Die anderen
Enden der kurzen Hebel sind schwenkbar mit den langen Hebeln des V-förmigen
Hebelbauteils in einer Position zwischen den Enden desselben,
gewöhnlicherweise ungefähr auf halbem Weg zwischen den Enden der langen Hebel, verbunden.
Bei allen Waagen des Standes der Technik sind die kurzen und die langen Hebel
mittels eines ringförmigen Aufhängers verbunden, welcher auf die langen Hebel
aufgeschoben und in einer nach oben offenen Nut gehaltert ist. Ein Beispiel dieser
Technik zum Übertragen von Kräften zwischen den kurzen und langen Hebeln ist
in US-A-4 452 326 (5. Juni 1984) offenbart. Das freie Ende der kurzen Hebel hat
eine im wesentlichen V-förmige Kerbe in ihrem nach unten gerichteten Ende und
wird derart in den Aufhänger eingebracht, daß der Aufhänger in der V-förmigen
Kerbe ruht und die kürzeren Hebel in dem Aufhänger unterhalb der langen Hebel
angeordnet sind. Bei einigen Waagenkonstruktionen des Standes der Technik
werden in diesem Fall auch gegenwirkende Messerkanten verwendet, wodurch
die Reibungsverluste innerhalb des Kraftübertragungsmechanismus von der
Plattform an das Basisteil reduziert werden.
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Dieser Typ des Wiegemechanismus und Kraftübertragungsmechanismus
zwischen Plattform und Wiegemechanismus funktioniert exzellent, es hat sich jedoch
herausgestellt, daß die Montage desselben schwierig und demzufolge unter
anderem teuer ist, da die Montage mittels Automaten oder Robotern nicht ohne große
Schwierigkeiten durchgeführt werden kann. Das gleiche Problem tritt ebenso bei
anderen Teilen bekannter Wiegemechanismen dieses Typs auf.
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen neuen
Wiegemechanismus anzugeben, welcher auf den oben genannten früheren Konstruktionen
basiert, welcher aber in einfacher Weise und erfolgreich automatisch mittels
Robotern montiert werden kann. Ein weiteres Ziel ist es, bei einem solchen
Wiegemechanismus, welcher mittels Robotern montierbar ist, eine verläßlichere Angabe
des Wiegeergebnisses zu schaffen. Ein anderes Ziel ist es, bei solch einem
Wiegemechanismus, der mittels Robotern montierbar ist, eine verläßlichere Funktion
des Anzeigemechanismus und eine Reduktion der Fehlerrisiken, die auftreten,
wenn die Waage überlastet wird, zu schaffen.
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Gemäß der Erfindung werden diese und andere Ziele mittels einer Waage
erreicht, die wie im Anspruch 1 oder gemäß einem Verfahren zur Montage einer
Waage wie in Anspruch 8 angegeben ausgebildet ist. Besonders bevorzugte
Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Kurz gesprochen betrifft die Erfindung eine Waage, insbesondere eine
Badezimmer-Waage, die einen Boden, eine Plattform und, dazwischen angeordnet, einen
Wiegemechanismus umfassend einen U-förmigen Stützbalken, der am Basisteil
befestigt ist, und der die Anzeigeelemente des Wiegemechanismus trägt,
aufweist. Der Mechanismus umfaßt ferner zwei Hebelpaare, die die Plattform tragen.
Alle vier Hebel sind an einem Ende schwenkbar an oder in der Nähe der Ecken
des Basisteils befestigt. Die Hebel eines Hebelpaares bilden ein V-förmiges
Hebelbauteil dadurch, daß sie sich in V-förmiger Form von einer Platte, die von einer
im Wiegemechanismus beinhalteten Feder getragen ist, erstrecken, wobei die
Feder von einer in Längsrichtung einstellbaren, auf dem Basisteil ruhenden Stütze
aufgehängt ist. Die Hebel des anderen Hebelpaares sind, an ihren Enden
betriebsmäßig mit dem Hebelbauteil verbunden, mit einer sich nach unten öffnenden
Vertiefung versehen, welche gegen eine korrespondierende, sich nach oben
öffnende Vertiefung in den Hebelarmen des Hebelbauteils gelagert ist. Bei der
Montage der Waage wird der U-förmige Stützbalken mit seinen
Anzeigeelementen, die im Wiegemechanismus umfaßt sind, vormontiert, das V-förmige
Hebelbauteil, die im Wiegemechanismus beinhaltete Feder und die in Längsrichtung
einstellbare Stütze werden zu einer Einheit zusammengebaut, und die
verschiedenen
Teile des Basisteils werden in folgender Reihe montiert: Der U-förmige
Stützbalken, das Hebelbauteil und die beiden kurzen Hebel.
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Die Erfindung und ihre Vorteile werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen beschrieben, die eine bevorzugte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Waage zeigen.
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Fig. 1 ist eine Aufsicht auf eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Waage, teilweise im Schnitt.
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Fig. 2 ist eine Schnittansicht in Richtung der Linie II-II aus Fig. 1.
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Fig. 3 ist eine Schnittansicht in Richtung der Linie III-III in Fig. 1.
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Fig. 4 ist eine Perspektivansicht einiger Komponenten aus Fig. 1.
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Fig. 5 ist eine Ansicht von Teilen der in Fig. 1 dargestellten Waage im
unbelasteten Zustand, teilweise im Schnitt.
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Fig. 6 zeigt den gleichen Bereich der Waage wie Fig. 5, jedoch in schwer
belastetem Zustand.
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Fig. 7 zeigt einen Abschnitt eines Hebels und eines daran befestigten
Trägers.
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Fig. 8 ist eine Schnittansicht in Richtung der Linie VIII-VIII aus Fig. 1.
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Eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Waage, wie in den Zeichnungen
gezeigt, umfaßt wie im Stand Technik ein Basisteil 10 und eine Plattform 11.
Zwischen diesen ist ein Wiegemechanismus angeordnet, der zwei Hebelpaare 12,13
umfaßt. Die Hebel 12 sind lang und an einem Ende starr mit einer Platte 14
verbunden, um damit ein V-förmiges Hebelbauteil 15 zu bilden. Das andere Ende 16
der langen Hebel ist an seiner Unterseite mit einer V-förmigen Vertiefung 17
versehen,
welche auf einer nach oben gebogenen Stützkante 18 des Basisteus 10
ruht. Zur seitlichen Führung des Hebels kann die nach oben gebogene Kante 18
nach außen gebogene Vorsprünge 19 aufweisen, die eine laterale Versetzung des
Hebels verhindern. Der Hebel kann jedoch ebenso an der Oberkante einer (nicht
gezeigten) Stütze angeordnet sein, die sich vom Basisteil 10 innerhalb der nach
oben gebogenen Kante erstreckt. Ein Ende 20 eines kürzeren Hebels 13 ist mit
einer V-förmigen Kerbe 17 versehen, mittels welcher diese Hebel auf der nach
oben gebogenen Kante 18 des Basisteus 10 oder einer Stütze ruhen,
entsprechend dem betreffend die längeren Hebel 12.
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Gemäß der Erfindung werden die kurzen und langen Hebel mittels der kurzen
Hebel 13, die an ihren anderen Enden 21 mit einer Vertiefung 22 in ihrer Unterseite
versehen sind, und mittels der langen Hebel 12, die mit einer sich nach oben
öffnenden Vertiefung 23 in ihrer Oberseite versehen sind, verbunden.
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Alle vier Hebel 12, 13 sind wie im Stand der Technik mit einem Träger 24
versehen, welcher mittels einer nach unten gerichteten Messerkante 25 auf dem Boden
einer V-förmigen Vertiefung 26 in den Hebeln 12, 13 benachbart dem von der
nach oben gebogenen Kante 18 des Basisteils 10 getragenen Ende ruht. In Fig. 7
ist der Träger 24 leicht vom Hebel 12, 13 abgehoben, wodurch es ermöglicht wird,
die Kante 25 und die Vertiefung 26 zu unterscheiden. Der Träger 24 besitzt einen
nach oben gerichteten Punkt 27, gegen welchen die Plattform 11 mittels des
Bodens einer muldenförmigen Vertiefung 28, wie in Fig. 1 durch die gestrichelten
Linien angegeben, gelagert ist. Das Basisteil 10 und die Plattform 11 werden
mittels Druckfedern 29, von denen nur eine gezeigt ist, zusammengehalten.
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Die Platte 14 am V-förmigen Hebelbauteil 15 wird mittels einer Feder 30 getragen,
wobei ein Federende in eine Vertiefung in der Platte geschraubt ist und das
andere Federende in einer hinterschnittenen Nut am anderen Ende einer in
Längsrichtung einstellbaren Stütze 31 befestigt ist. Das untere konische Ende 32 der Stütze
31 lagert gegen die Kanten einer konischen Eintiefung oder Ausnehmung 33 an
einem Ende eines U-förmigen Stützbalkens 34. Um eine Einstellung der Länge
der Stütze 31 zu ermöglichen, ist diese aus zwei miteinander verschraubten Teilen
zusammengesetzt, wobei der untere Teil mit einem Einstellgriff 35 versehen ist,
der von außerhalb der Waage zugänglich ist, da er teilweise durch die nach oben
gebogene Kante 18 des Basisteus 10 hindurchtritt.
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Der U-förmige Stützbalken 34 trägt die Anzeigeelemente des Wiegemechanismus
und ist an nur einem Ende 36 an dem Basisteil 10 angeordnet, wohingegen das
andere Ende mittels nach unten gerichteter Erhebungen 58 auf dem Basisteil 10
gelagert ist. Für die Seitenführung des U-förmigen Stützbalkens 34 kann eine
nach oben gebogene Lasche 37 am Basisteil durch ein Loch 38 im Trägerbalken
greifen.
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Die Anzeigeelemente des Wiegemechanismus umfassen eine Schwinge 39, die
schwenkbar in einer sich nach oben öffnenden hinterschnittenen Nut 40 in den
Seitenkanten des U-förmigen Stützbalkens befestigt ist. Um das Einsetzen des
Schaftes 59 der Schwinge 39 in die Nut 40 zu ermöglichen, ist diese zu einem
kreisförmigen Segment abgeschrägt, wie in Fig. 8 gezeigt. Dieses Design des
Schaftes 59 und der Nut 40 bedingt es, daß die Schwinge in einer Drehstellung,
die relativ zur normalen Benutzungsstellung (Ruheposition) um 90º verdreht ist,
eingesetzt werden muß. Dies bringt den beachtlichen Vorteil mit sich, daß die
Welle 59 nicht aus der Nut 40 fallen kann, wenn die Waage achtlos gehandhabt
wird. Das andere Ende 41 der Schwinge 39 ist drehbar mit einer hin- und
herbeweglichen Zahnstange 42 verbunden, welche konstant bezüglich Fig. 2 nach links
mittels einer Druckfeder 43, die als Rückholfeder dient, gedrückt wird, wobei ein
Ende am U-förmigen Trägerbalken 34 und das andere Ende an der Zahnstange
43 befestigt ist. Die Schwinge 39 ist mit einem Vorsprung 44 versehen, welcher
unter Wirkung der Druckfeder 43 gegen die Unterseite der Platte 14 des V-
förmigen Hebelbauteils 15 gedrückt wird. Wenn sich die Platte 14 bei Belastung
der Waage vertikal bewegt, wird sich die Schwinge 39 um ihren
Befestigungspunkt bei 40 neigen. Um das Verschwenken der Schwinge entgegengesetzt dem
Uhrzeigersinn wie in Fig. 2 gezeigt zu beschränken, kann die Schwinge einen
zweiten Vorsprung 45 aufweisen, der zum Eingriff mit der Unterseite der Platte 14
ausgelegt ist, jedoch ist diese Möglichkeit bei der dargestellten Ausführungsfom
nicht vorgesehen. Der Vorsprung 45 kann jedoch ebenfalls zum Eingriff mit der
Zahnstange 42 im Falle einer Überlastung der Waage verwendet werden.
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Die Anzeigeelemente des Wiegemechanismus umfassen, zusätzlich zu der
Zahnstange 42, ein Ritzel 46, dessen unteres Ende in einer Öffnung 47 im Boden
des Stützbalkens befestigt ist und dessen oberes Ende in einem Querlagerbügel
48 gelagert ist. Der Querlagerbügel ist mittels eines nicht gezeigten
Schnappbefestigungsmechanismus an den nach oben gebogenen Schenkelabschnitten des
Stützbalkens 34 befestigt. Zur Führung der Zahnstange 42 und Beibehaltung
eines sicheren Eingriffs zwischen den Zähnen der Zahnstange und des Ritzels 46
ist der U-förmige Stützbalken 34 mit Ausbuchtungen 49-52 an der Innenseite der
nach oben gerichteten Schenkel des Stützbalkens versehen. Die Ausbuchtungen
49-52 wirken mit Vorsprüngen 53, 54 und einer Führungsfläche 55 auf der
Zahnstange 42 zusammen. Beim Vergleich der Figuren 5 und 6 wird die Funktion
dieser Schließeinrichtung offenbar. Fig. 5 zeigt die Waage in unbelastetem Zustand,
wohingegen Fig. 6 die Waage in schwer belastetem Zustand zeigt. In
unbeladenem Zustand wird die Zahnstange 42 durch die Wirkung der Feder 43 nach links
zurückgezogen gehalten. In dieser Position kann die Schulter 54 möglicherweise
in die Ausbuchtung 49 eingreifen. Die Zahnstange lagert gegen wenigstens eine
der Schultern 50-52 mittels ihrer Führungsfläche 55. Bevorzugt wird die
Führungsfläche 55 in einem Winkel relativ zum Bewegungspfad der Zahnstange 42
gehalten, beispielsweise von 2º, welche dadurch mit nur einer Ausbuchtung 50
während der Versetzung der Zahnstange in Eingriff steht. Wenn die Waage
belastet wird, wird die Zahnstange 42 nach rechts bewegt, wobei der Eingriffsdruck
zwischen den Zähnen der Zahnstange und dem Ritzel 46 bedingt durch die
Steigung der Führungsfläche 55 und den Eingriff derselben mit der Ausbuchtung 50
ansteigt. Der Eingriffsdruck wird größer, je stärker die Waage belastet ist. Im Fall
einer großen Überlastung wird die Bewegung der Zahnstange nach rechts, wie in
Fig. 6 gezeigt, durch den Eingriff der Ausbuchtungen 53, 54 der Zahnstange mit
den Ausbuchtungen 49, 50 gestoppt. Wenn jedoch die Waage plötzlich entlastet
wird, kann die Bewegung der Zahnstange nach rechts, wie in Fig. 5 gezeigt, durch
den Eingriff der Schulter 54 der Zahnstange mit dem Vorsprung 49 gestoppt
werden. Zum Führen der Zahnstange auch in vertikaler Richtung kann das Ritzel 46
einen verdickten Bereich aufweisen, der eine Anschlagfläche 56 bildet, welcher
die Bewegungen der Zähne in vertikaler Richtung des Ritzels 46 begrenzt. Das
Ritzel 46 ist wie im Stand der Technik mit einer Anzeigeskala 57 verbunden,
deren Winkelversetzung das Wiegeresultat anzeigt. Dies kann wie im Stand der
Technik durch ein (nicht gezeigtes) Fenster in der Oberseite der Plattform
abgelesen werden.
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Bei bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Waage kann die
Zahnstange gedreht und an der anderen Seite des Ritzels angeordnet werden,
wenn dies aufgrund des gewählten Anzeigemechanismus erforderlich ist. Ferner
können Zahnstangen mit verschiedenen Längen verwendet werden, wobei der
Querlagerbügel 48 und das Ritzel in andere Positionen entlang des Trägerbalkens
34 bewegt werden können, wie durch die Reihe von Öffnungen 47 (vergleiche Fig.
6) angezeigt.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wurde der
Wiegemechanismus, wie oben beschrieben, für eine automatische Montage der Komponenten
ausgelegt. Bei dem Verfahren zum Montieren der Waage, welches momentan
bevorzugt wird, wird der U-förmige Trägerbalken 34 mit seinen Wiegemechanis
muskomponeten (Schwinge, Zahnstange, Druckfeder, Ritzel und Querlagerbügel)
vormontiert. Entsprechend wird das V-förmige Hebelbauteil 15 mit der Feder 30
und der in Längsrichtung einstellbaren Stütze 31 zusammengebaut, um eine
Einheit zu bilden. Auch die Träger 34 werden an ihren jeweiligen Hebeln befestigt.
Bei der automatischen Montage kann ein Roboter zunächst den U-förmigen
Stützbalken und die darin beinhalteten Komponenten am Basisteil anordnen und
automatisch annieten oder in einer sonstigen Weise das Stützbalkenende 36 an
dem Basisteil befestigen, so daß die Lasche 37 durch das Loch 38 hindurchtritt.
Nachfolgend wird das Hebelbauteil 15 mit den daran befestigten Teilen montiert,
wobei die Stütze 31 in eine korrekte Position durch die Ausgestaltung des Lochs
33 an dem gegenüberliegenden Ende des Stützbalkens 44 geführt wird. Die Hebel
13 mit daran befestigten Trägern 24 können dann einfach mittels eines Roboters
positioniert werden, wonach die Plattform montiert wird und die Waage durch
Befestigen der Federn 29 zusammengebaut ist. Diese Montage der Federn 29 kann
manuell oder automatisch durchgeführt werden, abhängig von der Ausführung der
Federn. Eine mögliche Ausführung der Federn für eine automatische Befestigung
ist in der US-Patentschrift 5 219 030 offenbart.
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Die Ausführung der Waage liefert ebenso eine verläßlichere Anzeige durch die
Möglichkeit der Vormontage der im Wiegemechanismus beinhalteten
Komponenten am U-förmigen Stützbalken 34 und durch Sichern des Eingriffs der
Zahnstange 42 mit dem Ritzel 46, und des Eingriffs des Schwingenschafts 59 mit der
hinterschnittenen Nut 40 selbst bei sorgloser Belastung und Verwendung der Waage.
Ferner liefert die gleiche Konstruktion der Komponenten eine verläßlichere
Funktion und eine Fehlerreduzierung im Fall eine Überbelastung, da eine
Überbelastung einer Waage nach dem Stand der Technik dazu führen kann, daß der
Eingriff der Zahnstange 42 mit dem Ritzel 46 durch gegenseitiges Überspringen der
Zähne sich ändert.