DE102017128078B4 - Twist sensor for a load cell - Google Patents
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Abstract
Wägezelle (1) mit einem Wägezellenkörper (2), umfassend einen Kopf (3), einen Rumpf (4) und einen Fuß (5), wobei der Kopf (3) eine im Wesentlichen als Kugelfläche ausgebildete obere Endfläche (8) aufweist und vom Rumpf (4) durch mindestens einen oberen Einstich (6) abgesetzt ist, der Rumpf (4) im wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist und der Fuß (5) eine im Wesentlichen als Kugelfläche ausgebildete untere Endfläche (9) aufweist und vom Rumpf (4) durch mindestens einen unteren Einstich (7) abgesetzt ist und zur elektrischen Kontaktierung des Wägezellenkörpers (2) ein Kabel an dem Wägezellenkörper (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wägezelle (1) mindestens einen Verdrehsensor (10) aufweist.Load cell (1) with a load cell body (2) comprising a head (3), a body (4) and a foot (5), wherein the head (3) has an upper end surface (8) which is essentially designed as a spherical surface and from body (4) is set off by at least one upper indentation (6), the body (4) is of essentially cylindrical design and the foot (5) has a lower end surface (9) which is essentially designed as a spherical surface and is separated from the body (4) by at least one lower notch (7) and a cable is arranged on the load cell body (2) for electrical contacting of the load cell body (2), characterized in that the load cell (1) has at least one rotation sensor (10).
Description
Die Erfindung betrifft eine Wägezelle mit einem Wägezellenkörper, mit einem Kopf, einem Rumpf und einem Fuß, wobei der Kopf eine im Wesentlichen als Kugelfläche ausgebildete obere Endfläche aufweist und vom Rumpf durch mindestens einen oberen Einstich abgesetzt ist, der Rumpf im wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist und der Fuß eine im Wesentlichen als Kugelfläche ausgebildete untere Endfläche aufweist und vom Rumpf durch mindestens einen unteren Einstich abgesetzt ist.The invention relates to a load cell with a load cell body, with a head, a torso and a foot, the head having an upper end surface designed essentially as a spherical surface and being separated from the torso by at least one upper indentation, the torso being essentially cylindrical and the foot has a lower end surface designed essentially as a spherical surface and is set off from the body by at least one lower indentation.
Wägezellen, zum Beispiel Pendelwägezellen für den Einsatz in Straßenfahrzeugwagen, bestehen in der Regel aus einem mit Dehnungsmessstreifen beklebten Messelement, welches im Folgenden als Wägezellenkörper bezeichnet wird.Load cells, for example pendulum load cells for use in road vehicles, usually consist of a measuring element covered with strain gauges, which is referred to below as the load cell body.
Der Wägezellenkörper ist aus einem hochfesten metallischen Werkstoff, in der Regel aus Stahl, gefertigt und umfasst einen Kopf, einen Fuß und einen dazwischen angeordneten Rumpf. Auf der Oberfläche des Wägezellenkörpers werden an einer geeigneten Stelle, meist an dem im Wesentlichen zylinderförmigen Rumpf, Dehnungsmessstreifen angeordnet. Diese Dehnungsmessstreifen, in der Regel Konstantan- oder Karmadehnungsmessstreifen, sind üblicherweise elektrisch als Wheatstone-Vollbrücke beschaltet.The load cell body is made of a high-strength metallic material, usually steel, and comprises a head, a base and a body arranged therebetween. Strain gauges are arranged on the surface of the load cell body at a suitable point, usually on the essentially cylindrical body. These strain gauges, usually constantan or karma strain gauges, are usually wired electrically as a full Wheatstone bridge.
Zum Schutz der Dehnungsmessstreifen vor Wasser bzw. Feuchtigkeit oder vor Schmutz kann um den Wägezellenkörper ein separates Gehäuse angeordnet sein. An diesem Gehäuse ist ferner eine Abgleichkammer angebracht, in welcher sich eine Elektronik zum elektrischen Abgleich der Wägezelle, zum Beispiel zum Festlegen des Nullpunktes, des Kennwertes, des Temperaturverhaltens etc., und gegebenenfalls eine Signalverarbeitungseinrichtung befindet. Diese Abgleichkammer dient ebenfalls zum Schutz der elektronischen Bauteile vor Feuchtigkeit und Schmutz.A separate housing can be arranged around the load cell body to protect the strain gauges from water or moisture or from dirt. An adjustment chamber is also attached to this housing, in which there is electronics for the electrical adjustment of the load cell, for example for determining the zero point, the characteristic value, the temperature behavior etc., and optionally a signal processing device. This adjustment chamber is also used to protect the electronic components from moisture and dirt.
Um eine gezielte Lasteinleitung von den Endflächen des Kopfes und des Fußes in den Rumpf, insbesondere in Richtung eines Steges bzw. einer Membran, zu erreichen, sind um die Längsachse des Wägezellenkörpers rotationssymmetrisch verlaufende Einstiche vorgesehen, durch die jeweils der Kopf vom Rumpf und der Rumpf vom Fuß abgesetzt ist.In order to achieve a targeted load introduction from the end faces of the head and the foot into the torso, in particular in the direction of a web or a membrane, punctures running rotationally symmetrically around the longitudinal axis of the load cell body are provided, through which the head from the torso and the torso can be separated is removed from the foot.
Problematisch bei diesen Wägezellen ist, dass es durch Bewegung des zu verwiegenden Wägeguts, z.B. durch Aufbringen oder Entfernen von Lasten, zur Rotation um die Hochachse des eingesetzten Wägezellenkörpers kommen kann. Die Wägezellenkörper sind durch ein Kabel elektrisch mit einer übergeordneten Steuerung verbunden, wobei bei einer Rotation des Wägezellenkörpers sich das Kabel um den Wägezellenkörper wickelt und letztendlich abreisen kann. Weiterhin kann eine solche Rotation des Wägezellenkörpers zu Messfehlern führen, insbesondere erhöht sich der Reproduzierbarkeitsfehler.The problem with these load cells is that movement of the goods to be weighed, e.g. due to the application or removal of loads, can cause rotation around the vertical axis of the load cell body used. The load cell bodies are electrically connected to a higher-level controller by a cable. When the load cell body rotates, the cable wraps around the load cell body and can ultimately break away. Furthermore, such a rotation of the load cell body can lead to measurement errors, in particular the reproducibility error increases.
Die
Nachteilig an dieser Lösung ist, dass auf das hervorstehende Element eine sehr hohe Kraft wirkt und es zu einer Verspannung des Wägezellenkörpers kommt, welches zu Messfehlern führen kann. Weiterhin kann dieses Element abbrechen, wodurch eine Verdrehsicherung nicht mehr gegeben ist.The disadvantage of this solution is that a very high force acts on the protruding element and the load cell body is distorted, which can lead to measurement errors. Furthermore, this element can break off, which means that there is no longer any anti-twist protection.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wägezelle der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, welche eine sichere Detektion einer Verdrehung eines Wägezellenkörpers ermöglicht.It is the object of the present invention to provide a load cell of the type mentioned at the outset, which enables a reliable detection of a twisting of a load cell body.
Diese Aufgabe wird bei einer Wägezelle der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Wägezelle mindestens einen Verdrehsensor aufweist.This object is achieved according to the invention with a load cell of the type mentioned at the outset in that the load cell has at least one rotation sensor.
Der Verdrehsensor ist ein berührungslos messender Sensor, insbesondere ein optischer, magnetischer, induktiver oder kapazitiver Sensor. Dadurch kann die Wägezelle bzw. der Wägezellenkörper in gewissen Grenzen um seine Hochachse rotieren ohne dass Messfehler auftreten oder dass der Wägezellenkörper sich verspannt. Weiterhin ermöglicht ein berührungslos messender Sensor die Anzeige von Momentanwerten zur genauen Kontrolle der aktuellen Position des Wägezellenkörpers. Dazu kann einem Bediener auf einem Kontrolldisplay angezeigt werden, ob sich der Wägezellenkörper noch in seiner Grundstellung befindet oder ob sich dieser bewegt hat. Zusätzlich kann dem Bediener ein Schwellwert angezeigt werden, wobei sich der Wägezellenkörper in diesen Grenzen bewegen darf ohne dass eine Gefahr von Messfehlern besteht. Weiterhin kann die Wägezelle ein Warnsignal an eine übergeordnete Steuerung senden, falls die Wägezelle zu weit rotiert ist. Dadurch kann ausgeschlossen werden, dass das Kabel vom Wägezellenkörper abgerissen wird.The rotation sensor is a non-contact measuring sensor, in particular an optical, magnetic, inductive or capacitive sensor. As a result, the load cell or the load cell body can rotate about its vertical axis within certain limits without measurement errors occurring or the load cell body becoming tense. Furthermore, a non-contact measuring sensor enables instantaneous values to be displayed for precise monitoring of the current position of the load cell body. For this purpose, an operator can be shown on a control display whether the load cell body is still in its basic position or whether it has moved. In addition, a threshold value can be displayed to the operator, whereby the load cell body may move within these limits without there being a risk of measuring errors. Furthermore, the load cell can send a warning signal to a higher-level controller if the load cell has rotated too far. This prevents the cable from being torn off the load cell body.
Das Warnsignal kann auch mehrstufig ausgebildet sein und dem Bediener auf einem Kontrolldisplay in Form eines Ampelsystems die aktuelle Verdrehung des Wägezellenkörpers anzeigen. Dem Bediener wir beispielsweise mit einer ersten Farbe, vorzugsweise grün, signalisiert, dass der Wägezellenkörper sich innerhalb des Schwellwertbereichs befindet. Mit einer zweiten Farbe, vorzugsweise gelb, wird dem Bediener mitgeteilt, dass die Wägezelle rotiert ist und sich an der Grenze des Schwellwertbereichs befindet und die Wägezelle zurückgedreht werden sollte um Messfehler ausschließen. Eine dritte Farbe, vorzugsweise rot, signalisiert dem Bediener, dass die Wägezelle sich soweit verdreht hat, dass die Gefahr besteht, dass das Kabel vom Wägezellenkörper abgerissen werden könnte. Zusätzlich kann die Wägezelle eine Anzeige eines Wägeergebnisses verweigern, wenn der Wägezellenkörper zu weit rotiert ist und die Gefahr besteht, dass das Kabel abgerissen werden könnte.The warning signal can also be multi-stage and the operator can see the current signal on a control display in the form of a traffic light system Show torsion of the load cell body. For example, the operator is signaled with a first color, preferably green, that the load cell body is within the threshold value range. A second color, preferably yellow, informs the operator that the load cell has rotated and is at the limit of the threshold value range and that the load cell should be rotated back to rule out measurement errors. A third color, preferably red, signals the operator that the load cell has twisted to the point where there is a risk of the cable being torn from the load cell body. In addition, the load cell can refuse to display a weighing result if the load cell body has rotated too far and there is a risk that the cable could be torn off.
Dieses optische Warnsystem kann ebenfalls an der Wägezelle angeordnet sein. Dadurch ist für einen Bediener schnell ersichtlich, ob eine Rotation um die Hochachse des Wägezellenkörpers erfolgt ist.This optical warning system can also be arranged on the load cell. As a result, an operator can quickly see whether a rotation around the vertical axis of the load cell body has taken place.
Der Verdrehsensor ist bevorzugt an dem Wägezellenkörper angeordnet. Dazu kann in dem Wägezellenkörper eine Aussparung vorhanden sein in dem der Sensor eingebracht wird. Typischerweise ist um den Wägezellenkörper ein separates Gehäuse angeordnet. Somit kann der Verdrehsensor auch in dem Gehäuse angeordnet sein.The rotation sensor is preferably arranged on the load cell body. For this purpose, there can be a recess in the load cell body in which the sensor is inserted. A separate housing is typically arranged around the load cell body. The rotation sensor can thus also be arranged in the housing.
In einer weiteren Ausgestaltung kann der Verdrehsensor seine Position relativ zum Erdmagnetfeld bestimmt. Dazu weist die Wägezelle einen 3D Magnetsensor auf, wobei der Magnetsensor vorzugsweise für jede der drei magnetischen Achsen über einen eigenen Sensor verfügt, insbesondere jeweils einen Hall-Sensor. Hierdurch kann auf ein Referenzobjekt verzichtet werden. Jedoch ist es auch hier vorteilhaft, wenn mindestens ein Referenzobjekt vorhanden ist.In a further embodiment, the rotation sensor can determine its position relative to the earth's magnetic field. For this purpose, the load cell has a 3D magnetic sensor, with the magnetic sensor preferably having its own sensor for each of the three magnetic axes, in particular a Hall sensor in each case. This means that a reference object can be dispensed with. However, it is also advantageous here if at least one reference object is present.
In einer weiteren Ausgestaltung sind an der Wägezelle eine Grundplatte und eine Kopfplatte angeordnet, wobei die Grundplatte zur Aufnahme des Fußes ausgebildet ist und auf der Kopfplatte sich die zu verwiegende Last abstützt. Die Grundplatte sowie die Kopfplatte können Anschläge aufweisen, damit ein Verkippen des Wägezellenkörpers verhindert werden kann. Ein Verkippen des Wägezellenkörpers hätte eine Überbeanspruchung des Wägezellenkörpers zur Folge, wodurch Beschädigungen an diesem drohen würden.In a further embodiment, a base plate and a top plate are arranged on the weighing cell, the base plate being designed to accommodate the foot and the load to be weighed being supported on the top plate. The base plate and the top plate can have stops to prevent the load cell body from tilting. A tilting of the load cell body would result in overloading of the load cell body, which would result in damage to it.
In einer weiteren Ausgestaltung ist in oder an dem Wägezellenkörper bzw. in oder an dem Gehäuse des Wägezellenkörpers beispielsweise mindesten ein Verdrehsensor angeordnet, insbesondere ein optischer Sensor oder ein Magnetsensor, insbesondere ein Hall-, AMR-, GMR- oder TMR-Sensor. Die Grundplatte und/oder die Kopfplatte weist mindestens ein ferromagnetisches und/oder elektrisch leitendes und/oder optisches Referenzobjekt auf, insbesondere einen Magneten oder eine LED. Somit ist das Referenzobjekt außerhalb des Wägezellenkörpers bzw. außerhalb des Gehäuses des Wägezellenkörpers angeordnet. Kommt es zur Rotation des Wägezellenkörpers, ändert sich der Einfluss des Referenzobjekts auf den Verdrehsensor. Diese Änderung wird von dem Verdrehsensor erfasst und kann dem Benutzer beispielsweise in digitaler Form mitgeteilt werden. So kann der Verdrehsensor beispielsweise die absolute Position des Wägezellenkörpers oder das Erreichen eines Schwellwertes der Rotation erfassen.In a further embodiment, at least one rotation sensor, in particular an optical sensor or a magnetic sensor, in particular a Hall, AMR, GMR or TMR sensor, is arranged in or on the load cell body or in or on the housing of the load cell body. The base plate and/or the top plate has at least one ferromagnetic and/or electrically conductive and/or optical reference object, in particular a magnet or an LED. The reference object is thus arranged outside of the load cell body or outside of the housing of the load cell body. If the load cell body rotates, the influence of the reference object on the rotation sensor changes. This change is detected by the rotation sensor and can be communicated to the user in digital form, for example. For example, the rotation sensor can detect the absolute position of the load cell body or when a rotation threshold value has been reached.
In einer weiteren Ausgestaltung detektiert der Verdrehsensor das Referenzobjekt in einer Grundstellung. Die Grundstellung ist hierbei die Einbauposition des Wägezellenkörpers, bei welcher der Wägezellenkörper keine Rotation erfahren hat und der Verdrehsensor in radialer Richtung mittig gegenüber dem Referenzobjekt positioniert ist. Hierbei sind das Referenzobjekt und der Verdrehsensor, in der Grundstellung, gegenüberliegen angeordnet. Um einen schnellen und einfachen Einbau zu gewährleisten, kann an der Grundplatte, an der Kopfplatte, an der Wägezelle, an dem Wägezellenkörper und/oder an dem Gehäuse eine optische Positionierhilfe vorhanden sein, welche die Grundstellung des Wägezellenkörpers kennzeichnet. Das Referenzobjekt weist dabei eine Ausdehnung in radialer Richtung auf, welcher der erlaubten Rotation des Wägezellenkörpers entspricht, insbesondere weist das Referenzobjekt in radialer Richtung eine Länge von größer 1 mm, bevorzugt größer 5 mm, besonders bevorzugt von größer 8 mm auf. Sobald der Wägezellenkörper weiter rotiert als der durch das Referenzobjekt vorgegebene Schwellwertbereich, wird das Referenzobjekt nicht mehr durch den Verdrehsensor detektiert und der Verdrehsensor sendet beispielsweise an eine übergeordnete Steuerung eine Warnmeldung, dass der Wägezellenkörper zu weit rotiert ist und der Wägezellenkörper zurück gedreht werden muss, da sonst das Kabel abgerissen werden könnte.In a further refinement, the rotation sensor detects the reference object in a basic position. The basic position here is the installation position of the load cell body, in which the load cell body has not experienced any rotation and the rotation sensor is positioned in the radial direction in the center relative to the reference object. In this case, the reference object and the rotation sensor are arranged opposite one another in the basic position. To ensure quick and easy installation, there can be an optical positioning aid on the base plate, on the top plate, on the load cell, on the load cell body and/or on the housing, which indicates the basic position of the load cell body. The reference object has an extent in the radial direction which corresponds to the permitted rotation of the load cell body, in particular the reference object has a length in the radial direction of greater than 1 mm, preferably greater than 5 mm, particularly preferably greater than 8 mm. As soon as the load cell body rotates further than the threshold value range specified by the reference object, the reference object is no longer detected by the rotation sensor and the rotation sensor sends a warning message to a higher-level controller, for example, that the load cell body has rotated too far and the load cell body must be rotated back because otherwise the cable could be torn off.
In einer weiteren Ausgestaltung weist das Referenzobjekt unterschiedliche Markierungspositionen in radialer Richtung auf, an denen beispielsweise unterschiedlich geformtes magnetisierbares Material vorhanden ist. Der Verdrehsensor detektiert die unterschiedlich geformten Materialien, wobei die unterschiedlichen Formen des Materials an den Markierungspositionen zu unterschiedlichen Feldverteilungen führen, so dass anhand des Ausgangssignals des Verdrehsensors die absolute Position ermittelt werden kann. Das Ausgangssignal kann beispielsweise einem skalaren Wert für die Feldstärke entsprechen, ebenso ist aber auch die Erfassung einer oder mehrerer Feldrichtungen möglich.In a further embodiment, the reference object has different marking positions in the radial direction, at which, for example, differently shaped magnetizable material is present. The rotation sensor detects the differently shaped materials, the different shapes of the material at the marking positions leading to different field distributions, so that the absolute position can be determined using the output signal of the rotation sensor. The output signal can, for example, be a scalar value for the field strength speak, but it is also possible to record one or more field directions.
Beispielsweise besteht das Referenzobjekt durchgängig aus einem ferromagnetischen Material, insbesondere Eisen, welches an den Markierungspositionen bearbeitet ist, insbesondere durch Bohren, Fräsen, Stanzen, etc. Hierdurch kann das Referenzobjekt in radialer Richtung beispielsweise einen stufenförmigen Verlauf oder eine Codierung aufweisen. Weiterhin ist es möglich, dass beispielweise bei einem optischen Verdrehsensor unterschiedliche LEDs in radialer Richtung angeordnet sind, welche beispielsweise unterschiedliche Strahlungsintensitäten oder unterschiedliche Wellenlängen aufweisen. Weiterhin ist es denkbar, dass die LEDs in unterschiedlichen Abständen zu dem Verdrehsensor angeordnet sind. Alternativ können die Markierungspositionen einen unterschiedlichen Reflexionsgrad aufweisen.For example, the reference object consists consistently of a ferromagnetic material, in particular iron, which is processed at the marking positions, in particular by drilling, milling, punching, etc. The reference object can hereby have a step-like progression or a coding in the radial direction, for example. Furthermore, it is possible, for example in the case of an optical rotation sensor, for different LEDs to be arranged in the radial direction, which LEDs have different radiation intensities or different wavelengths, for example. Furthermore, it is conceivable that the LEDs are arranged at different distances from the rotation sensor. Alternatively, the marking positions can have a different degree of reflection.
In einer weiteren Ausgestaltung kann das Referenzobjekt einteilig mit der Grundplatte und/oder Kopfplatte verbunden sein. In der Grundstellung ist der Verdrehsensor hierbei mittig gegenüber dem Referenzobjekt positioniert. Vorteilhafterweise weist das Referenzobjekt mindestens zwei Markierungspositionen auf, welche in ihrer Größe, Form und/oder Anordnung relativ zum Mittelpunkt des Referenzobjekts unterschiedlich ausgebildet sind, so dass sie zu einer voneinander abweichenden Beeinflussung des Verdrehsensors führen. So kann beispielsweise auch bestimmt werden in welche Richtung der Wägezellenkörper rotiert.In a further refinement, the reference object can be connected in one piece to the base plate and/or top plate. In the basic position, the rotation sensor is positioned in the middle of the reference object. Advantageously, the reference object has at least two marking positions which are designed differently in terms of their size, shape and/or arrangement relative to the center point of the reference object, so that they influence the rotation sensor differently from one another. For example, it can also be determined in which direction the load cell body rotates.
In einer weiteren Ausgestaltung detektiert der Verdrehsensor das Referenzobjekt in einer Verdrehstellung. Die Verdrehstellung ist die Position des Wägezellenkörpers an der es aufgrund der Rotation des Wägezellenkörpers zu Messfehlern oder zu einem Abriss des Kabels kommen kann. Der Wägezellenkörper wird in dieser Ausgestaltung in der Grundstellung in die Wägezelle eingesetzt. Um einen schnellen und einfachen Einbau zu gewährleisten, kann an der Grundplatte und/oder an der Kopfplatte eine optische Positionierhilfe vorhanden sein, welche die Grundstellung des Wägezellenkörpers kennzeichnet, insbesondere kann die optische Positionierhilfe eine Markierung in Form einer Aussparung oder eines aufgedruckten Pfeils sein. In der Grundstellung wird das Referenzobjekt nicht durch den Verdrehsensor detektiert. Sobald der Wägezellenkörper weiter als ein erlaubter Schwellwertbereich rotiert wird das Referenzobjekt von dem Verdrehsensor detektiert und der Verdrehsensor sendet beispielsweise an eine übergeordnete Steuerung eine Warnmeldung, dass der Wägezellenkörper zu weit rotiert ist und der Wägezellenkörper zurück gedreht werden muss, da sonst das Kabel abgerissen werden könnte. Auch bei dieser Ausgestaltung ist es möglich, dass das Referenzobjekt unterschiedliche Markierungspositionen aufweist, um eine absolute Position des Wägezellenkörpers zu bestimmen bzw. um unterschiedliche Warnmeldungen ausgeben zu können.In a further refinement, the rotation sensor detects the reference object in a rotation position. The twisted position is the position of the load cell body at which measurement errors or the cable can break due to the rotation of the load cell body. In this configuration, the load cell body is inserted into the load cell in the basic position. In order to ensure quick and easy installation, there can be a visual positioning aid on the base plate and/or on the top plate, which indicates the basic position of the load cell body. In particular, the visual positioning aid can be a marking in the form of a recess or a printed arrow. In the basic position, the reference object is not detected by the rotation sensor. As soon as the load cell body rotates further than a permitted threshold value range, the reference object is detected by the rotation sensor and the rotation sensor sends a warning message to a higher-level controller, for example, that the load cell body has rotated too far and the load cell body must be rotated back, otherwise the cable could be torn off . In this embodiment, too, it is possible for the reference object to have different marking positions in order to be able to determine an absolute position of the load cell body or to be able to output different warning messages.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Länge des Referenzobjekts in radialer Richtung an die Länge des Kabels angepasst. Beispielsweise weist das Kabel eine Länge auf, die es erlaubt, dass der Wägezellenkörper über 30° um die Hochachse des Wägezellenkörpers rotieren kann. So erstreckt sich das Referenzobjekt über einen Bereich, welcher eine Rotation des Wägezellenkörpers von 60° abdeckt. So kann der Wägezellenkörper in beide Richtungen um 30° rotieren. Dadurch kann ausgeschlossen werden, dass der Wägezellenkörper zu weit rotiert und das Kabel abgerissen wird.In a further embodiment, the length of the reference object in the radial direction is adapted to the length of the cable. For example, the cable has a length that allows the load cell body to rotate more than 30° about the vertical axis of the load cell body. The reference object extends over an area that covers a rotation of the load cell body of 60°. This allows the load cell body to rotate 30° in both directions. This prevents the load cell body from rotating too far and tearing off the cable.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Kabel zur elektrischen Versorgung des Verdrehsensors innerhalb des Gehäuses angeordnet. Dadurch kann auf separate bzw. außenliegende Kabel verzichtet werden. Bevorzugt wird das Kabel innerhalb des Gehäuses zur Abgleichkammer geführt. Somit ist nur ein Kabel zur elektrischen Versorgung der Wägezelle notwendig, worüber auch der Verdrehsensor mit elektrischer Energie versorgt wird. Weiterhin kann ein Sensorausgangssignal über diesen Anschluss abgegeben werden. Das Sensorausgangssignal kann auf verschiedene Weise, beispielsweise als Strom- oder Spannungssignal, entweder analog oder digital, insbesondere auch als PWM-Signal ausgegeben werden.In a further embodiment, the cable for the electrical supply of the rotation sensor is arranged inside the housing. This eliminates the need for separate or external cables. The cable is preferably routed within the housing to the adjustment chamber. This means that only one cable is required to supply the load cell with electricity, which is also used to supply the rotation sensor with electrical energy. A sensor output signal can also be output via this connection. The sensor output signal can be output in various ways, for example as a current or voltage signal, either analog or digital, in particular also as a PWM signal.
In einer weiteren Ausgestaltung sind an der Wägezelle oder an dem Gehäuse mindestens zwei Verdrehsensoren gegenüberliegend angeordnet, wobei ein erster Verdrehsensor ein erstes Referenzobjekt in einer Grundstellung detektiert und ein zweiter Verdrehsensor ein zweites Referenzobjekt in einer Verdrehstellung detektiert. Hierdurch wird eine zweikanalige, vollständig redundante Erfassung ermöglicht. Alternativ ist es auch möglich, dass der erste und der zweite Verdrehsensor das erste und das zweite Referenzobjekt jeweils in einer Grundstellung oder in einer Verdrehstellung detektieren.In a further embodiment, at least two rotation sensors are arranged opposite one another on the load cell or on the housing, with a first rotation sensor detecting a first reference object in a basic position and a second rotation sensor detecting a second reference object in a rotation position. This enables two-channel, fully redundant acquisition. Alternatively, it is also possible for the first and the second rotation sensor to detect the first and the second reference object in a basic position or in a rotation position.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand von Figuren dargestellt.
-
1 : Einen Querschnitt der Wägezelle mit einem Verdrehsensor und einem Referenzobjekt -
2 : Einen Schnitt durch das Gehäuse des Wägezellenkörpers mit einem Verdrehsensor und einen mit Markierungspositionen versehenes Referenzobjekt -
3 : Einen Schnitt durch die Wägezelle mit zwei Verdrehsensoren
-
1 : A cross-section of the load cell with a twist sensor and a reference object -
2 : A section through the housing of the load cell body with a twist sensor and a reference object provided with marking positions -
3 : A section through the load cell with two twist sensors
Zum Schutz der Dehnungsmessstreifen vor Wasser bzw. Feuchtigkeit oder vor Schmutz ist um den Wägezellenkörper 2 ein separates Gehäuse 11 angeordnet, wobei der Verdrehsensor 10 innerhalb des Gehäuses 11 positioniert ist. An dem Gehäuse ist ferner eine Abgleichkammer 12 angebracht, in welcher sich eine Elektronik zum elektrischen Abgleich der Wägezelle, zum Beispiel zum Festlegen des Nullpunktes, des Kennwertes, des Temperaturverhaltens, etc. und gegebenenfalls eine Signalverarbeitungseinrichtung befindet. Diese Abgleichkammer 12 dient ebenfalls zum Schutz der elektronischen Bauteile vor Feuchtigkeit und Schmutz.To protect the strain gauges from water or moisture or from dirt, a
Weiterhin sind an der Wägezelle 1 eine Grundplatte 13 und eine Kopfplatte 14 angeordnet, wobei die Grundplatte 13 zur Aufnahme des Fußes 5 ausgebildet ist und auf der Kopfplatte 14 sich die zu verwiegende Last abstützt. Die Grundplatte 13 sowie die Kopfplatte 14 können Anschläge aufweisen, damit ein Verkippen des Wägezellenkörpers 2 verhindert werden kann. Ein Verkippen des Wägezellenkörpers 2 hätte eine Überbeanspruchung des Wägezellenkörpers 2 zur Folge, wodurch Beschädigungen an diesem drohen würden.Furthermore, a
An dem Gehäuse 11 des Wägezellenkörpers 2 ist ein Verdrehsensor angeordnet, welcher insbesondere ein Magnetsensor, ein Hall-Sensor oder ein optischer Sensor sein kann. Die Grundplatte 13 weist mindestens ein ferromagnetisches und/oder elektrisch leitendes und/oder optisches Referenzobjekt 15 auf, insbesondere einen Magneten oder eine LED. Der Wägezellenkörper 2 befindet sich in der Grundstellung und der Verdrehsensor 10 ist mittig über dem Referenzobjekt 15 positioniert. Somit sind der Verdrehsensor 10 und das Referenzobjekt 15 in der Grundstellung gegenüberliegend angeordnet. Das Referenzobjekt 15 weist dabei eine Ausdehnung in radialer Richtung auf, welche der erlaubten Rotation um die Hochachse 22 des Wägezellenkörpers 2 entspricht. Sobald der Wägezellenkörper 2 weiter rotiert als ein durch das Referenzobjekt 15 vorgegebenen Schwellwertbereich, wird das Referenzobjekt nicht mehr durch den Verdrehsensor 10 detektiert und der Verdrehsensor 10 sendet beispielsweise an eine übergeordnete Steuerung eine Warnmeldung, dass der Wägezellenkörper 2 zu weit rotiert ist und der Wägezellenkörper 2 zurück gedreht werden muss, da sonst das Kabel abgerissen werden könnte.A torsion sensor is arranged on the
Weiterhin ist es möglich, dass beispielsweise die Magnetisierungsrichtung der Markierungspositionen 16a, 16b, 16c, 16d, 16e erfasst wird. Dadurch wird die Empfindlichkeit gegenüber mechanischen Toleranzen verringert. Dazu kann jede Markierungsposition 16a, 16b, 16c, 16d, 16e in unterschiedlichen Richtungen magnetisiert sein. Durch Erfassung der Richtung des hierdurch beeinflussten Magnetfeldes sind die verschiedenen Markierungspositionen 16a, 16b, 16c, 16d, 16e dann anhand des Ausgangssignals des Verdrehsensors 10 unterscheidbar.It is also possible, for example, for the direction of magnetization of the marking
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Wägezelleload cell
- 22
- Wägezellenkörperload cell body
- 33
- Kopfhead
- 44
- Rumpfhull
- 55
- FußFoot
- 66
- Oberer EinstichUpper puncture
- 77
- Unterer EinstichLower puncture
- 88th
- Obere Endflächeupper end face
- 99
- Untere Endflächelower end face
- 1010
- Verdrehsensortwist sensor
- 1111
- GehäuseHousing
- 1212
- Abgleichkammeradjustment chamber
- 1313
- Grundplattebase plate
- 1414
- Kopfplatteheadstock
- 1515
- Referenzobjektreference object
- 16a16a
- Markierungspositionmarker position
- 16b16b
- Markierungspositionmarker position
- 16c16c
- Markierungspositionmarker position
- 16d16d
- Markierungspositionmarker position
- 16e16e
- Markierungspositionmarker position
- 1717
- erster Verdrehsensorfirst twist sensor
- 1818
- zweiter Verdrehsensorsecond twist sensor
- 1919
- erstes Referenzobjektfirst reference object
- 2020
- zweites Referenzobjektsecond reference object
- 2121
- drittes Referenzobjektthird reference object
- 2222
- Hochachsevertical axis
Claims (17)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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