DE9314155U1 - Electronic scale with translation lever - Google Patents
Electronic scale with translation leverInfo
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Description
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Weender Landstraße 94-108 Kö/ekWeender Landstraße 94-108 Kö/ek
W-3400 GöttingenW-3400 Goettingen
Elektronische Waage mit ÜbersetzungshebelElectronic scale with gear lever
Beschreibung: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 beweglich mit dem Systemträger verbunden ist, mit einem Übersetzungshebel, der über mindestens ein Federgelenk drehbeweglich 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. The invention relates to an electronic scale with a system carrier, with a load receiver which is connected to the system carrier in a vertically movable manner via an upper and a lower link, with a transmission lever which is connected to the system carrier in a rotationally movable manner via at least one spring joint, with a coupling element which transmits the force from the load receiver to one end of the transmission lever, with a coil which is attached to the other end of the transmission lever, and with a permanent magnet system which is attached to the system carrier and in whose air gap the coil is located.
Waagen dieser Art sind beispielsweise aus der deutschen Patentschrift 33 40 512, aus der europäischen Patentschrift 0 291 258 oder aus dem deutschen Gebrauchsmuster 91 01 251 allgemein bekannt und werden anhand der Figur 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-Scales of this type are generally known, for example, from German patent 33 40 512, European patent 0 291 258 or German utility model 91 01 251 and their basic structure is explained using Figure 1. The scale consists of a system carrier 1 fixed to the housing, to which a load receiver 2 is attached in a vertical position via two links 4 and 5 with the joints 6.
rechter Richtung beweglich befestigt ist. Der Lastaufnehmer 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 Federgelenke 8 (eins vor der Zeichenebene, eins hinter der Zeichenebene in Fig. 1) am Systemträger 1 gelagert. Am längeren Hebelarm des Übersetzungshebels 7 greift die Kompensationskraft an, die durch eine stromdurchflossene Spule 11 im Luftspalt eines Permanentmagnetsystems 10 erzeugt wird. Die Größe des Kompensationsstromes wird durch einen Lagensensor 16 und einen Regelverstärker 14 so geregelt, daß Gleichgewicht zwischen dem Gewicht des Wägegutes und der elektromagnetischen Kompensationskraft herrscht. Der Kompensationsstrom erzeugt am Meßwider-0 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.is movably mounted in the right direction. The load receiver 2 carries the load tray 3 in its upper part for accommodating the weighing goods and transmits the force corresponding to the mass of the weighing goods via a coupling element 9 with the thin points 12 and 13 to the shorter lever arm of the transmission lever 7. Between the thin points 12 and 13 the coupling element 9 can have an additional thin point rotated by 90", as shown in EP 0 291 258 in Fig. 2. The transmission lever 7 is mounted on the system carrier 1 by two spring joints 8 (one in front of the drawing plane, one behind the drawing plane in Fig. 1). The compensation force, which is generated by a current-carrying coil 11 in the air gap of a permanent magnet system 10, acts on the longer lever arm of the transmission lever 7. The size of the compensation current is determined by a Position sensor 16 and a control amplifier 14 are controlled so that there is a balance between the weight of the weighing object and the electromagnetic compensation force. The compensation current generates a measuring voltage at the measuring resistor 15, which is fed to an analog/digital converter 17. The digitized result is taken over by a digital signal processing unit 18 and shown on the display 19.
Der Systemträger 1 ist üblicherweise möglichst stabil ausgeführt, damit die gegenseitige Lage der einzelnen Baugruppen 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-0 kannt, unterhalb des Befestigungspunktes 2 0 für den oberen Lenker 4 einen waagerechten Schlitz in den Systemträger zu fräsen und dadurch den Befestigungspunkt 2 0 um maximal einige zehntel Millimeter in der Höhe zu justieren.The system carrier 1 is usually designed to be as stable as possible so that the relative position of the individual components is maintained even when the scale is loaded or at an angle. To adjust the parallelism of the links 4 and 5, it is already known from DE-OS 27 10 788 to mill a horizontal slot into the system carrier below the fastening point 2 0 for the upper link 4 and thereby adjust the fastening point 2 0 by a maximum of a few tenths of a millimeter in height.
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Außer dieser Ecklastjustierung ist es bei hochauflösenden Waagen zusätzlich nötig, die durch die Federgelenke 8 bestimmte 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 Übersetzungshebels 7 an einem gesonderten Joch zu befestigen und das Joch mit seinen beiden Enden auf zwei Auflagern am Waagengestell abzustützen und die vertikale Lage mindestens eines der beiden Enden des Joches bezüglich der Auflager 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 Relatiwerschiebungen 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 0 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 Mikrometer-Bereich vorgenommen werden.In addition to this corner load adjustment, it is also necessary for high-resolution scales to adjust the rotation axis of the transmission lever 7, which is determined by the spring joints 8, in order to make the scale less sensitive to inclination. For this axis adjustment, the already cited DE-GM 91 01 251 proposes to attach the spring joints 8 of the transmission lever 7 to a separate yoke and to support the yoke with its two ends on two supports on the scale frame and to make the vertical position of at least one of the two ends of the yoke adjustable in relation to the supports. The disadvantage of this solution, however, is that an additional yoke is required and the additional fastening points between the yoke and the scale frame or system carrier create the possibility of unreproducible relative displacements of the individual parts of the scale against each other. On the other hand, adjusting the height of the yoke at one of its ends leads to a change in the height of the lever position and thus to a distortion of the entire weighing mechanism. This change in the height of the lever could only be avoided if one end of the yoke was lowered by the same amount by which the other end of the yoke was raised. However, this makes adjustment extremely difficult, especially when you consider that fine adjustments in the micrometer range are made.
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 0 zusätzliche Anschraub- oder Klemmübergänge die Stabilität des Waagensystems verringern.The object of the invention is therefore to achieve the adjustment of the inclination insensitivity of the scale without changing the height of the lever and without additional screw or clamp transitions reducing the stability of the scale system.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Systemträger eine Dünnstelle aufweist, die den Bereich, an dem der Übersetzungshebel mittels Federgelenk(en) befestigt ist, vom restlichen Systemträger trennt, daß diese Dünn-According to the invention, this is achieved in that the system carrier has a thin section that separates the area to which the transmission lever is attached by means of spring joint(s) from the rest of the system carrier, that this thin section
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stelle eine horizontale Drehachse definiert, die parallel zur Längsachse des Übersetzungshebels und in dessen vertikaler Symmetrieebene verläuft, und daß Einstellmittel vorhanden sind, mit denen der Bereich, an dem der Übersetzungshebel mittels Federgelenk(en) befestigt ist, um einen geringen Winkel justierend verschwenkt werden kann.a horizontal axis of rotation is defined which runs parallel to the longitudinal axis of the transmission lever and in its vertical plane of symmetry, and that adjustment means are provided with which the area to which the transmission lever is attached by means of spring joint(s) can be pivoted by a small angle in an adjustable manner.
Der einstückige Aufbau des Systemträgers bleibt also erhalten und die Justiermöglichkeit wird durch die Einführung einer Dünnstelle erreicht. Durch die Lage der Dünnstelle und damit die Lage der Drehachse in der vertikalen Symmetrieebene des Hebels ändert sich bei der Justierung die Höhenlage des Hebels nur unwesentlich oder gar nicht.The one-piece structure of the system carrier is therefore retained and the adjustment option is achieved by introducing a thin section. Due to the position of the thin section and thus the position of the axis of rotation in the vertical plane of symmetry of the lever, the height of the lever changes only insignificantly or not at all during adjustment.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Advantageous embodiments arise from the subclaims.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Figuren beschrieben. Dabei zeigt:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Waage gemäß dem Stand derThe invention is described below with reference to the schematic figures.
Fig. 1 shows a section through a balance according to the state of the
Technik,
Fig. 2 einen senkrechten Schnitt längs der Linie II-II inTechnology,
Fig. 2 is a vertical section along the line 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 ausFig. 3 through a scale according to the invention, Fig. 3 a front view of the scale from Fig. 2, Fig. 4 a front view of the system carrier of the scale from
Fig. 2 und 3 und
Fig. 5 eine Seitenansicht des Systemträgers der Waage ausFig. 2 and 3 and
Fig. 5 a side view of the system carrier of the scale from
den Figuren 2 bis 4.Figures 2 to 4.
0 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 Übersetzungshebel 27, das Koppelelement 29, das Permanentmagnetsystem 30, die Spule 31 und den Lagensensor 36. Der Lagensensor ist in diesem Fall als Schlitzblende darge-0 In the vertical section through the scale according to the invention in Fig. 2, one can see the system carrier 21, the links 24 and 25 with the thin points 26, the load receiver 22, the transmission lever 27, the coupling element 29, the permanent magnet system 30, the coil 31 and the position sensor 36. The position sensor is shown in this case as a slit diaphragm.
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stellt, die zusammen mit einer (nicht dargestellten) am Systemträger befestigten Leuchtdiode und einer (ebenfalls nicht dargestellen) Differentialfotodiode die Lage des Übersetzungshebels abtastet. Die Waagschale ist oberhalb des Lastaufnehmers 22 oder in Fig. 2 rechts neben dem Lastaufnehmer 22 angeordnet und der Übersichtlichkeit halber ebenfalls nicht dargestellt.which, together with a light-emitting diode (not shown) attached to the system carrier and a differential photodiode (also not shown), scans the position of the transmission lever. The weighing pan is arranged above the load receptor 22 or, in Fig. 2, to the right of the load receptor 22 and is also not shown for the sake of clarity.
In der Vorderansicht der Waage in Fig. 3 und noch klarer in der Vorderansicht nur des Systemträgers 21 in Fig. 4 erkennt man die erfindungsgemäße Justiermöglichkeit für die Lagerung des Übersetzungshebels 27: Durch zwei waagerechte Schlitze 45 im Systemträger 21 ist eine Dünnstelle 44 erzeugt, die den Bereich 42, an dem die Federn 28 zur Lagerung des Übersetzungshebels 27 befestigt sind, vom restlichen 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 0 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 Federn 28 befestigt, die die Quertraverse 41 und damit den Übersetzungshebel 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 0 der Höhenlage des Übersetzungshebels 27 ist mit dieser Justierung nicht verbunden.In the front view of the scale in Fig. 3 and even more clearly in the front view of the system carrier 21 only in Fig. 4, the adjustment option according to the invention for the bearing of the transmission lever 27 can be seen: Two horizontal slots 45 in the system carrier 21 create a thin spot 44 that separates the area 42 to which the springs 28 for bearing the transmission lever 27 are attached from the rest of the system carrier. This thin spot 44 is located directly under the transmission lever 27 in the vertical plane of symmetry of the transmission lever, which is indicated by the dot-dash line II-II. The area 42 can be tilted slightly by the screw 46, with a compression spring 47 ensuring that the movable part always rests reproducibly on the screw head. The springs 28 are then attached to the area 42, which support the crossbar 41 and thus the transmission lever 27. By tilting the area 42, the axis of rotation of the transmission lever 27, indicated in Fig. 3 by the dot-dash line 43, also tilts. This axis of rotation 43 can thus be adjusted exactly parallel to the plane of the links 24 and 25. A change 0 in the height of the transmission lever 27 is not associated with this adjustment.
Damit beim Justieren der Achslage der Lagerung des Übersetzungshebels 27 das Koppelelement 29 nicht Undefiniert verbogen wird, hat das Koppelelement zweckmäßigerweise ebenfalls eine Dünnstelle, die eine Drehachse parallel zurIn order to ensure that the coupling element 29 is not bent in an undefined manner when adjusting the axial position of the bearing of the transmission lever 27, the coupling element expediently also has a thin point which has a rotation axis parallel to the
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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 Dünnstellen 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 Biegeachse des Koppelelementes 29, die Spule 31 und der Lagensensor 36 auf einer Höhe liegen, wie es in Fig. 2 durch die strichpunktierte Linie 49 angedeutet ist.Longitudinal axis of the transmission lever. In Fig. 3, this thin spot is indicated at 48. The height of this thin spot 48 is advantageously at the same height as the thin spot 44, so that both thin spots form a single axis and no tension occurs during adjustment. Furthermore, it has proven to be advantageous if the rotation axis 43 of the bearing of the transmission lever, the upper bending axis of the coupling element 29 parallel to it, the coil 31 and the position sensor 36 are at the same height, as indicated in Fig. 2 by the dot-dash line 49.
Selbstverständlich kann das Koppelelement 29 auch auf seiner vollen Länge sehr dünn und in beiden Richtungen elastisch nachgiebig ausgebildet sein. Die effektive Biegeachse 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.Of course, the coupling element 29 can also be very thin over its entire length and elastically flexible in both directions. The effective bending axis is then located directly below the clamping by means of the screw 50. In this case, an attempt will be made to bring the thin point 44 in the system carrier 21 as close as possible to the rotation axis 43 of the transmission lever 27.
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-0 justiert werden.In Fig. 5, the system carrier 21 is shown again in a side view. In addition to the already explained adjustment option using screw 46, the corner load adjustment is also shown here. Using a screw 51, which has been omitted in Fig. 2 for the sake of clarity, the adjustment lever 52 can be pivoted slightly around a thin point 53. This changes the height of the screwing point 40 for the upper link 24 and the parallelism of the two links 24 and 25 can be adjusted.
Die Justierschraube 4 6 ist in den Figuren 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-The adjusting screw 4 6 is shown in Figures 4 and 5 as a normal threaded screw, which is screwed into a threaded hole in the lower part of the system carrier 21, while in the upper area 42 it is fixed by a through hole.
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loch gesteckt ist. Soll die Justierung der Winkellage der Achse 43 noch feinfühliger erfolgen, ist es selbstverständlich auch möglich, die Schraube mit einem Differentialgewinde zu versehen. 5 Neben den schon geschilderten Vorteilen weist die erfindungsgemäße 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.hole. If the adjustment of the angular position of the axis 43 is to be carried out even more sensitively, it is of course also possible to provide the screw with a differential thread. 5 In addition to the advantages already described, the inventive design of the system carrier has the further advantage that the transmission lever 27 together with the spring joints 28 can be inserted into the magnet from above and fastened to the system carrier when assembling the scale, without a cross yoke or the like restricting free accessibility from above.
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Claims (6)
geringen Winkel justierend verschwenkt werden kann.- that the area (42) to which the transmission lever (27) is attached by means of spring joint(s) (28) is rotated by a single screw (46) by a
can be adjusted to a small angle.
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