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Die Erfindung betrifft eine Wäge- oder Prüfvorrichtung mit einem Lasthebel gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Die DE-OS 23 28 608 beschreibt eine Balkenwaage, bei der der Waagebalken mittig über mindestens eine Kugel oder einen Zylinder hydrostatisch in einem Kalottenlager gelagert ist. Bei einer hydrostatischen Lagerung sind die einander konjugiert zugeordneten Flächen durch eine dünne Schicht einer dauernd strömenden Flüssigkeit getrennt. Bei der bekannten Vorrichtung sind an den Enden des Waagebalkens zwei Wägeschalen angebracht. Eine derartige Anbringung erfolgt üblicherweise über Schneidenlagerungen.
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Wenn jedoch an eine Vorrichtung zum Prüfen, Messen oder Wägen besondere Anforderungen gestellt werden, beispielsweise dadurch, daß extrem hohe Lasten übertragen oder übersetzt werden müssen, oder daß es sich um dynamische Lasten handelt, oder daß diese Lasten außer einer vertikalen Komponente auch noch eine horizontale Komponente aufweisen, reichen zur Erfüllung einer sicheren Funktion in vielen Fällen die bewährten Schneidenlagerungen nicht aus. Denn bei hohen Lasten erleiden solche Schneiden erhebliche Deformationen, welche zu Anzeigefehlern und/oder extremen Verschleiß führen, darüberhinaus sind Schneidenlagerungen gegenüber dynamischen Einflüssen ausgesprochen empfindlich und für die Zerlegung von aus Horizontal- und Vertikalkomponenten zusammengesetzten Kräften nicht geeignet.
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Die DE-OS 23 51 229 beschreibt eine Brückenwaage mit gleitfähiger Abstützung der Lastbrücke, bei der die Lastbrücke auf einem Meßkeil über ein Kalottenlager hydrostatisch gelagert ist. Das Kalottenlager hat hierbei lediglich die Aufgabe, beim Durchbiegen der Lastbrücke ein Klemmen des Keils zu verhinder. Der obere äußere Teil des hydrostatisch ausgebildeten Kalottenlagers ist an der Unterseite der Lastbrücke befestigt, während der untere Teil des Kalottenlagers frei beweglich auf der oberen Fläche des Keils schwimmt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei der auch sehr große Kräfte genau gemessen werden können, die unempfindlich gegenüber dynamischen Kräften ist und funktionell die Eignung besitzt, Kräfte in ihre Komponenten zu zerlegen. Unbeeinflußbar von Größe und Richtung der angreifenden Kräfte, soll der Lasthebel an den Angriffspunkten der Kräfte bzw. von Kraftmeßvorrichtungen leichtgängig und einen exakt definierten Drehpunkt bewegbar sein, wobei auf möglichst wirtschaftliche, unkomplizierte und robuste Bauweise geachtet wird.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Wäge- oder Prüfvorrichtung mit den Merkmalen des Kennzeichens des Patentanspruchs 1.
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Abweichend von der bekannten Balkenwaage sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Angriffspunkte von Kräften sowie einer Kraftmeßvorrichtung ebenfalls mit hydrostatischen Lagern versehen, so daß die Vorrichtung unempfindlich gegenüber dynamischen Kräften ist. Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich auch sehr große und ggf. unter verschiedenen Richtungen angreifende Kräfte äußerst genau bestimmen, was mit einem sehr einfachen Aufbau der Vorrichtung gelingt. Im Gegensatz zur Vorrichtung nach DE-OS 23 51 229 wird das Kalottenlager bei der Erfindung für einen Lasthebel verwendet und dient dazu, ein Schneidenlager zu ersetzen. Es stellt somit einen echten Drehpunkt dar, wobei die als Drehpunkte wirkenden Radiusmittelpunkte auf der Längsachse des Lasthebels liegen. Der Drehunkt und damit der innere Teil des Kalottenlagers ist nicht frei schwimmend angeordnet, sonder auf der Längsachse des Lasthebels festgelegt.
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Bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Wäge- oder Prüfvorrichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Wäge- oder Prüfvorrichtung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung. Es zeigt
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Fig. 1 einen Lasthebel mit einseitiger Lagerung in einem hydrostatischen Radiallager, teils in Ansicht, teils im Schnitt,
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Fig. 2 eine ähnliche Anordnung des Lasthebels mit zweiseitiger Lasteinleitung,
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Fig. 3 einen Lasthebel mit einem Kalottenlager, im Schnitt,
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Fig. 4 einen Lasthebel mit einseitiger Lagerung und elektromechanischem Lastgeber,
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Fig. 5 eine doppelseitige Hebelanordnung mit elektromechanischem Lastgeber.
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In Fig. 1 ist der Lasthebel 1 einseitig in einem hydrostatischen Radiallager 2 drehbeweglich gelagert. Dabei ist der feststehende Lagerzapfen 3 mit dem schematisch angedeuteten Fundament 4 fest verbunden und bildet den Drehpunkt, um welchen sich der Lagerring 5 dreht. Der Lasthebel 1 ist fest mit dem Lagerring 5 verbunden.
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Das Radiallager 2 ist ein hydrostatisches Gleitlager. Der Lagerring 5 weist im Ausführungsbeispiel vier mit Drucköl gefüllte Taschen 6 auf, welche durch den feststehenden Lagerzapfen 3 aus einer nicht näher dargestellten und bezeichneten Druckölquelle durch eine zentrale Bohrung sowie Anschlußkanäle mit Drucköl versorgt werden. Zum Ableiten des Lecköles sind zwischen den Taschen 6 Rückführkanäle 7 angeordnet, die das Lecköl zu der Druckölquelle zurückführen, wie dies an sich bekannt ist.
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Sowohl Zuführungsleitungen als auch Rückführungsleitungen sowie das Druckölsystem mit Ölsumpf und Pumpe sind aus Gründen der Übersicht nicht dargestellt, insbesondere aber auch deshalb, weil dieser Teil der Anordnung einem jeden Fachmann geläufig ist und zum Stand der Technik gehört.
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Der Hebel 1 ist ausgestattet mit zwei zusätzlichen Gelenken, welche als hydrostatische Kalottenlager 8 und 9 ausgebildet sind. Das Kalottenlager 9 trägt eine Prüflast K, welche beim gezeigten Beispiel infolge eines Hebelverhältnisses A : B = 1 : 4 mit einem Übersetzungsverhältnis von 1 : 4, über das Kalottenlager 8 auf den Prüfling 10 einwirkt.
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Der Prüfling 10 ist ein Dehnungs-Meßstreifen-Geber, welcher in der gezeigten Vorrichtung einer Eichung unterzogen wird, indem das von dem DMS-Geber über die zugehörige elektronische Anzeigeeinrichtung 11 digital angezeigte Gewicht mit dem Präzisions-Prüfgewicht "K" verglichen wird.
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Für die Genauigkeit der Vorrichtung ist es dabei zweckmäßig, das die Radius-Mittelpunkte der Kalottenlager 8 und 9 mit den Radien "R 1" und "R 2" sowie der Mittelpunkt des Radiallagers 2 auf einer vorzugsweise durch die Achse des Hebels 1 gehenden Linie "X" liegen.
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Fig. 2 zeigt eine Abwandlung der Anordnung nach Fig. 1 mit dem Hebel 1, dem hydrostatischen Radiallager 2, sowie den Kalottenlagern 9 und 10. Bei gleichem Hebelverhältnis "A" zu "B" = 1 : 4 stimmt im übrigen die Funktion der Anordnung nach Fig. 2 mit derjenigen nach Fig. 1 prinzipiell überein.
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Bei der Anordnung nach Fig. 3 ist der Lasthebel 12 als relativ großkalibriges kastenförmiges Hohlprofil ausgebildet und dadurch außerordentlich starr. Er wird von einem hydrostatischen Gleitlager 13 schwenkbeweglich getragen, welches mit dem schematisch dargestellten Fundament 14 fest verbunden ist. Der Lasthebel 12 ist an beiden Enden gekröpft und nimmt die Lager 15 und 16 auf, welche ebenfalls hydrostatische Gleitlager sind. Es kann sich bei diesen Lagern 13, 15, 16 sowohl um Kalottenlager als auch um Halbschalen- Radiallager handeln.
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Die Lasthebelanordnung nach Fig. 3 ermöglicht es, beispielsweise eine in Richtung des Pfeiles 18 über das Lager 16 in den Lasthebel 12 eingeleitete Last "L" über das Verhältnis der Hebelarme "C" zu "D" mit einem exaktesten Prüfgewicht 17 vergleichend zu eichen. Die Angriffsrichtung des Prüfgewichtes 17 ist durch den Pfeil 19 symbolisiert.
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Durch die Kröpfung des Lasthebels 12 wird zweckmäßig erreicht, daß die Mittelpunkte M 1, M 2, M 3 aller drei Lager 13, 16 und 15 in der gleichen Ebene Z - Z liegen.
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Bei der Anordnung gemäß Fig. 4 ist der Lasthebel 20 in dem hydrostatischen Radiallager 21 linksseitig gelagert. Über ein Kalottenlager 22 wirkt die Last "+ P" mit dem Hebelarm E, und erzeugt das Moment (+ P · E). Ein gleichgroßes aber entgegengesetztes Moment wirkt über den Hebelarm F mit der entgegengesetzt gerichteten Kraft "- P". Die Vorrichtung dient beispielsweise zur Prüfung einer Lastgebereinrichtung 23, welche aus der zu prüfenden Wägezelle 24 und dem digitalen Anzeigegerät 25 besteht.
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Bei der gezeigten Vorrichtung weist der Lasthebel 20 eine Bohrung 26 auf, durch welche eine Druckölverbindung zwischen dem hydrostatischen Lager 21 und dem hydrostatischen Lager 22 hergestellt wird.
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Eine Alternativordnung zu der Vorrichtung gemäß Fig. 4 ist in Fig. 5 dargestellt, wobei die Hebelarme E und F zu beiden Seiten des dazwischen im Radiallager 21 gelagerten Lasthebels 20 angeordet sind. Aus der Darstellung gemäß Fig. 5 ist die funktionelle Äquivalenz zwischen den Vorrichtungen gemäß Fig. 4 und Fig. 5 ohne weiteres erkennbar und bedarf daher keiner weiteren Erläuterung.