DE3832719A1 - Parallelfuehrungssystem fuer elektronische waagen - Google Patents

Description

Ein Parallelführungssystem nach dem Oberbegriff des Haupt­ anspruches ist bekannt durch die EP-80 702 A 1. Im horizon­ talen und vertikalen Freiraum zwischen den Ober- und Unterlenkern sind die angeformten Übertragungselemente zur Kraftübertragung und ein auswechselbarer Dehnungsmeßauf­ nehmer angeordnet. Durch die Schwächung der Systembasis im Mittelbereich zur Unterbringung der Übertragungsmittel können sich auf die Plattform einwirkende, insbesonders außermittige Lasten als schädliche Drehmomente auf die Parallelführung auswirken. Derartige Belastungen treten aber besonders bei Waagen auf, die im rauhen Industrie­ bereich als Plattformwaagen eingesetzt werden.

Neben den eingangs erwähnten Meßsystemen nach dem Prinzip der Dehnungsmeßstreifen werden derartige Systemträger auch mit anderen Meßwandlern ausgestattet wie nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation (DE-OS 3 42 042), nach dem Prinzip der schwingenden Saite (DE-OS 25 18 294, DE-OS 33 16 292, EP-PS 1 26 185) oder mit Meßwandlern zur Umsetzung eines Gewichtes in eine Freguenz (DE-OS 34 23 501, US-PS 45 44 858), die unterschiedlich hohe Auf­ lösungen der Meßwerte zulassen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes und stabiles Parallelführungssystem aus Guß für oberschalige elektronische Präzisionswaagen zu schaffen, das auch bei relativ großen Lastschalen bzw. Lastplatt­ formen eine gute Verwindungsteifigkeit und Unempfindlich­ keit gegen Ecklasten aufweist und sowohl für niedrig auf­ lösende als auch für hoch auflösende Meßsysteme geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Systembasis und der Lastaufnehmer als seitlich offenes Kastenprofil mit dieses unterteilenden und verstärkenden Rippen ausgebildet sind. Die Bauweise des Lastaufnehmers in Kastenbauweise ermöglicht die Aufnahme größerer Torsi­ onskräfte. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt. Durch die Auflösung des Gußblockes aus Aluminiumdruckguß in eine verrippte, durch Durchbrechungen, Mulden, Taschen oder Sacklöcher gebildete Struktur wird einerseits eine Gewichtsreduktion erzielt, gleichzeitig aber die Steifigkeit gegen Kräfte aus verschiedenen Richtungen erhalten und eine Materialan­ häufung an verschiedenen Stellen vermieden.

Der Erfindungsgedanke ist in einem bevorzugten Ausführungs­ beispiel anhand der beiliegenden Zeichnung näher beschrie­ ben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Perspektivansicht des Systemträgers mit Last­ kompensationsmitteln für eine oberschalige Waage nach dem Prinzip der elektromagnetischen Last­ kompensation,

Fig. 2 eine Draufsicht gemäß Pfeil V in Fig. 3 auf den Systemträger, teilweise im Horizontalschnitt, ohne Lastkompensationsmittel,

Fig. 3 eine Seitenansicht gemäß Pfeil VI in Fig. 2,

Fig. 4 eine Frontansicht des Systemträgers gemäß Pfeil VII in Fig. 5, teilweise im Vertikalschnitt und

Fig. 5 eine Untersicht unter den Systemträger teilweise im Horizontalschnitt.

Der Systemträger 1 besteht aus einem einstückigen Alu­ miniumgußteil mit einem mittleren Bereich 15 und hinteren Bereich 18 als Systembasis, welche mit unterseitigen Basisbefestigungen 24 an Festpunkten eines umgebenden Ge­ häuses oder einer Montageplatte festlegbar ist. Der rück­ wärtige Bereich 18 der Systembasis ist über zwei obere Lenkerarme 4 und zwei untere Lenkerarme 5 über Dünnstellen 7 mit dem im vorderen Bereich liegenden Lastaufnehmer 2 verbunden, so daß eine übliche Lenkerparallelführung für den Lastaufnehmer 2 entsteht. Der Lastaufnehmer 2 weist weiterhin eine Anschraubfläche 9 zur Befestigung eines Koppelelementes 3′ zur gelenkigen Verbindung zwischen Lastaufnehmer 2 und einem Übersetzungshebel 3 auf. Im rückwärtigen Bereich 18 des Systemträgers 1 ist eine Lagerstelle 6 in Form einer zylindrischen Durchbrechung bzw. einer zylindrischen Vertiefung zur Aufnahme eines topfförmigen Permanentmagneten M der elektromagnetischen Kraftkompensation eingelassen, wobei eine am Übersetzungs­ hebel 3 befestigte Spule SP in einen Luftspalt des Perma­ nentmagneten eintaucht, wie z.B. durch DE-OS 33 40 512 bekannt. Am freien Ende des Übersetzungshebels 3 ist das eine Teil und am rückwärtigen Teil 18 des Systemträgers 1 das andere Teil eines opto-elektronischen Lagensensors 29 mit elektronischer Platine 30 befestigt (Fig. 1). Weitere Anschraubflächen 8 zum Anschrauben der Federlagerung des Übersetzungshebels 3 sind ebenfalls im Gußteil angeformt und müssen gegebenenfalls noch durch spanabhebende Bearbei­ tung für die Montage vorbereitet werden.

Der Systemträger 1 ist im wesentlichen symmetrisch aufge­ baut in bezug auf die Draufsicht und hat eine Längsachse SA, welche gleichzeitig die Symmetrieachse ist, eine Querachse QA, welche bei dieser Ausführungsform durch den Mittelpunkt des zylindrischen Aufnahmelagers 6 verläuft und eine Hochachse HA, die ebenfalls durch den Mittelpunkt des Aufnahmelagers 6 verläuft. Im dargestellten Ausführungs­ beispiel hat der Systemträger 1 im wesentlichen die Form eines symmetrischen Trapezes, bei dem der Lastaufnehmer 2 die kürzere Trapezseite bildet und die lange, parallel dazu verlaufende Trapezseite durch den rückwärtigen Teil 18 des Systemträgers gebildet ist. Beide Teile 2, 18 sind durch schräg verlaufende Ober- und Unterlenker 4, 5 und Dünn­ stellen 7 verbunden.

Die vertikal nach oben und unten abstehende Verrippung 16 der Systembasis 15, 18 ist durch um den Mittelpunkt bzw. die Hochachse HA des zylindrischen Aufnahmelagers 6 durch Radialstege und Tangentialstege gebildet. Das ebenfalls etwa trapezförmig ausgebildete Basisteil 15 ist von den beiden oberen und unteren Lenkern 4, 5 und den Dünn­ stellen 7 durch eine schneisenförmige Rinne 27 getrennt, die sich jedoch in der Seitenansicht ebenfalls als Öff­ nung 27′ (Fig. 3) zeigt. Die auf der Oberseite und auf der Unterseite in Richtung der Öffnungen 16′, 27 verlaufen­ den Rippen 16 konvergieren in ihrem Querschnitt in Richtung der Öffnungen und die Hohlräume 16′, 6, 27 divergieren in Richtung ihrer Öffnungen und verlaufen in Richtung von Parallelen P zur Hochachse HA. Die etwa horizontalen Wände der Öffnungen bilden dabei scheibenartige Versteifungen in horizontaler Richtung.

Der zu einer System-Querachse QA etwa parallel und durch die Ober- und Unterlenker 4, 5 und Dünnstellen 7 der Paral­ lelführung im parallelen Abstand gehaltene Lastaufnehmer 2 und der der Systembasis 18, 15 zugeordnete hintere Bereich 18 des Gußblockes ist als Kastenprofil ausgebildet mit beiderseits einer als Symmetrieachse anzusehenden Längs­ achse SA sich nach außen öffnenden und divergierenden Hohlräumen 17, 18′. Mehrere im Basisteil 15, 18 angeformte Zapfen 31 dienen zur Befestigung eines das Magnetsystem und bedarfsweise auch die Parallelführung abdeckenden Abschirm­ bleches bzw. die Zapfen 31 dienen als Basis für Kabelhalter für elektrische Leitungen.

Die im vertikalen Abstand angeordneten Ober- und Unter­ lenker 4, 5 haben im verstärkten mittleren Bereich im An­ schluß an die beiderseitigen Dünnstellen 7 Verrippungen 19 und nach außen offene Taschen 19′, wobei die Rippen 19 beiderseits der Systemlängsachse SA in Richtung der System- Querachse QA oder Parallelen P dazu ausgerichtet sind und bei der die Rippen 19 in ihrem Querschnitt in bezug auf Parallelen P oder System-Querachse QA in Öffnungsrichtung konvergieren, währenddessen die Taschen 19′ in Richtung der Taschenöffnungen divergieren. Das Kastenprofil des Last­ aufnehmers 2 weist in der vertikalen Ebene Fortsätze 10′′ (Fig. 4) auf, die in Richtung der Systemlängsachse SA an zum Basisteil 15, 18 abgewandten Seite öffnende konver­ gierende Verrippungen 25, 26 und divergierende Öffnungen 25′, 26′ aufweisen und in Fig. 1 und 3 sichtbar sind.

In ähnlicher Weise sind gemäß Fig. 5 die seitlichen Be­ grenzungen des Mittelteiles 15 der Systembasis mit Rippen 22 und Taschen 22′ versehen. Der mittlere Teil 10 des Lastaufnehmers 2 weist parallel zur System-Querachse QA verlaufende Fortsätze 10′ auf, die diesen mindestens auf die Breite des rückwärtigen Basisteiles 18 verbreitern. Die Fortsätze 10′ sind ebenfalls als Kastenprofil ausge­ bildet, wobei die Taschen 17 zur Öffnung hin divergieren und an ihren Stirnflächen Anschraublöcher 11 für Schrauben 13 bzw. Befestigungslager für Querstege 12 aufweisen, mit denen der Lastaufnehmer 2 mittels zusätzlicher Stangen 28 zu einem die Systembasis 15, 18 freigängig umschließenden Lastaufnahmerahmen 12, 28 komplettiert werden kann, wie es in Fig. 2 angedeutet ist. Diese Querstege 12 sind ebenfalls als Aluminiumdruckgußteil mit Verrippungen oder als Kasten­ profil ausgebildet und haben an ihren Enden Befestigungs­ lager 14 zur Aufnahme einer rechteckigen Lastschale.

Der gesamte Systemträger 1 ist mittels Verrippungen und Taschen und Durchbrechungen filigranartig zur Bildung dünner Wandstärken und zur Reduzierung von Material­ anhäufungen strukturiert und kann damit einerseits große Lasten in das Meßsystem einleiten und hat aufgrund der Materialhomogenität und aufgrund der gleichmäßigen Wandstärken ein gutes thermisches Verhalten, was besonders bei hochauflösenden Präzisionswaagen von Vorteil ist.

Zum Schutz der empfindlichen Parallelführung gegen schäd­ liche Kräfte beim Entformen, Transport und Bearbeitung des Gußblockes, sind zwischen den im fertigen Systemträger relativ zueinander beweglichen Teilen der Parallelführung und der Systembasis 15, 18 auftrennbare Gußbrücken 20, 21 angeordnet, die nach ihrer Entfernung als Bearbeitungs­ flächen 20′, 21′ am Gußblock sichtbar sind. Die zwischen Lastaufnehmer 2 und Systemträger 15, 18 gebildete Bearbei­ tungsfläche 21′ aus der Gußbrücke 21 dient dabei als Befestigungslager für ein Koppelelement 3′ zwischen Last­ aufnehmer 2 und den mechanischen Teilen der Lastkompen­ sationsmittel wie Übersetzungshebel 3 und Spule SP.

Die Feinbearbeitung des Systemträgers in Form eines ein­ stückigen Gußblockes ist auf ganz wenige Befestigungspunkte für Zusatzelemente bei 8 und 9 und gegebenenfalls an den Dünnstellen 7 beschränkt, um z.B. durch Materialabtrag bei 7′ (Fig. 1) eine Justierung des Ecklastverhaltens durch­ zuführen.

Der vorstehend beschriebene, bevorzugt für Waagen mit hoher Auflösung nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraft­ kompensation konzipierte Systemträger für Plattformwaagen ist natürlich auch für niedrig auflösende Meßwandler ge­ eignet. So wird aus Fig. 3 deutlich, daß ein Meßsystem mit schwingender Saite direkt zwischen Lastaufnehmer 2 und Systembasis 15, 18 bei 8 und 9 oder unter Beibehaltung eines Übersetzungshebels in der Ausnehmung 6 angeordnet werden kann. Gleiches gilt für die eingangs abgehandelten anderen Meßsysteme nach den erwähnten Druckschriften. Die Vorteile des Systemträgers 1 und die des Lastaufnahmerahmens 12, 28 kommen auch für derartige Meßwandler und Meßzellen zur Geltung.

Claims (20)

1. Aus einem einstückigen Gußblock gebildetes Parallel­ führungssystem mit einer Festpunkte bildenden System­ basis und einem im horizontalen Abstand dazu angeord­ neten und durch Ober- und Unterlenker mit Gelenkstellen an ihren Enden verbundenen, vertikal beweglichen Last­ aufnehmer, der zur Aufnahme der Lastschale einer elek­ tronischen Waage oder Wägezelle dient, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Gußblock beiderseits einer durch die Systembasis (15, 18) und den Lastaufnehmer (2) verlaufen­ den Systemachse (SA) als zu den Außenseiten hin offenes Kastenprofil mit dieses unterteilenden Rippen (16, 19, 22, 25, 26) ausgebildet ist.

2. Parallelführungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Lenkerbereich zwischen den Gelenk­ stellen (7) durch ein seitlich nach außen offenes Kastenprofil gebildet ist und das Kastenprofil über die Länge verteilt mehrere Versteifungsrippen (19) aufweist, die vertikale Wände zwischen einem oberen und einem unteren Lenkergurt bilden.

3. Parallelführungssystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberlenker und der Unterlenker jeweils als Lenkerpaar aus im horizontalen Abstand angeordneten Lenkern (4, 5) gebildet sind und der ver­ stärkte Lenkerbereich in mehrere seitlich nach außen offene Taschen (19′) derart aufgegliedert ist, daß die einander zugekehrten Lenkerflächen der Oberlenker (4) bzw. der Unterlenker (5) ein geschlossenes Trag­ profil bilden.

4. Parallelführungssystem nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungen zwischen den Anlenkstellen (7) der Lenker (4, 5) sich einseitig in den vertikalen Freiraum zwischen den Ober- und Unter­ lenker (4, 5) erstrecken.

5. Parallelführungssystem nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Draufsicht betrachtet die Systembasis (15, 18) die breite Grundseite, der Lastauf­ nehmer (2), die kurze Grundseite und die Lenker (4, 5) die Seiten eines symmetrischen Trapezes bilden und die Anlenkstellen (7) mit ihren Anlenkachsen für die Lenker (4, 5) und die vertikalen Wände (19) der Lenkerprofile etwa parallel zur breiten und kurzen Grundseite des Trapezes ausgerichtet sind.

6. Parallelführungssystem nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Systembasis (15, 18) in der Draufsicht betrachtet etwa die Form eines trapezähn­ lichen, symmetrischen Vieleckes hat und als verripptes Kastenprofil mit nach außen offenen Taschen (22′) sich in den vertikalen Freiraum zwischen Ober- und Unter­ lenker (4, 5) erstreckt und im horizontalen Freiraum zwischen den Lenkern (4, 5) als Aufnahmelager (6) zur Aufnahme von Mitteln (M, SP, 29) zur Lastkompensation und/oder Mittel zur Meßwandlung ausgebildet ist.

7. Parallelführungssystem nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der trapezförmige Gußblock im Bereich des Lastaufnehmers (2) als nach außen seitlich offenes Kastenprofil (10, 8′) ausgebildete Lastauf­ nehmerfortsätze (10) aufweist, welche Befestigungs­ lager (11) für eine Lastschale oder dergleichen bilden.

8. Parallelführungssystem nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gußblock aus Aluminiumdruckguß gebildet ist und die Systembasis (15, 18) bezogen auf in dieser verlaufenden horizontalen Ebenen nach oben und unten in Rippen (16) und nach oben und/oder unten offene Hohlräume (16′, 6, 27) aufgegliedert ist, wobei die Rippen (16) in ihrem Querschnitt in Richtung der zuge­ ordneten Hohlraumöffnung konvergieren und aus der horizontalen Ebene in Richtung einer System-Hochachse (HA) oder Parallelen (P) dazu ausgerichtet sind,

• - der zu einer System-Querachse (QA) etwa parallel und durch die Ober- und Unterlenker (4, 5) der Parallel­ führung im parallelen Abstand gehaltene Lastaufnehmer (2) und der der Systembasis (15, 18) zugeordnete hintere Bereich (18) des Gußblockes als Kastenprofil mit beider­ seits einer als Symmetrieachse anzusehenden Längsachse (SA) sich nach außen öffnenden und divergierenden Hohl­ räumen (17, 18′) ausgebildet ist,
• - und die im vertikalen Freiraum zwischen Ober- und Unterlenker (4,5) liegenden Teile der Systembasis (15, 18) und bedarfsweise die im vertikalen Abstand angeord­ neten Ober- und Unterlenker (4, 5) durch Verrippung (19, 22) und Hohlräume (19′, 22′) aufgegliedert sind, wobei die Rippen (19, 22) beiderseits der Systemlängs­ achse (SA) in Richtung der System-Querachse (QA) oder Parallelen (P) dazu ausgerichtet sind und die Rippen­ querschnitte in bezug auf Parallelen (P) oder System- Querachse (QA) in Öffnungsrichtung konvergieren.

9. Parallelführungssystem nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (16′, 17, 18′, 22′, 25′, 26′, 27) Mulden, Taschen oder Sacklöcher und die quer zu den Verrippungen (16, 19, 22, 25, 26) verlaufenden Böden der Öffnungen Profilversteifungen bilden.

10. Parallelführungssystem nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kastenprofil des Lastaufnehmers (2) in der vertikalen Ebene Fortsätze (10′′) aufweist, die in Richtung der Systemlängsachse (SA) an der zum Basisteil (15, 18) abgewandten Seite sich öffnende, im Querschnitt konvergierende Verrippungen (25, 26) und divergierende Öffnungen (25′, 26′) aufweisen.

11. Parallelführungssystem nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmelager (6) für ein Lastkompensationsmittel im rückwärtigen Bereich der Systembasis (15, 18) in der Sysytemlängsachse (SA) angeordnet ist.

12. Parallelführungssystem nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmelager (6) zylindrisch zur Aufnahme eines Topfmagneten ausgebildet ist.

13. Parallelführungssystem nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikal nach oben und/oder unten abstehende Verrippung (16) der Systembasis (15, 18) durch um den Mittelpunkt des zylindrischen Aufnahmelagers (6) angeordnete Radialstege und/oder Tangentialstege gebildet ist.

14. Parallelführungssystem nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich der im Bereich der Ober- und Unterlenker (4, 5) befindliche Teil (15) der Systembasis (15, 18) seitlich in den von Ober- und Unterlenker (4, 5) gebildeten vertikalen Freiraum bis etwa an die äußeren seitlichen Begrenzungen der Ober- und Unterlenker (4, 5) erstreckt.

15. Parallelführungssystem nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Fortsätze (10) an ihren Stirn­ flächen die Befestigungslager (11) für Querstege (12) aufweisen, wobei die Querstege (12) die eigentliche Lastschale abstützen und an ihren Enden bedarfsweise durch Stangen (28) zu einem Rahmen verbunden sind.

16. Parallelführungssystem nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstege (12) als Gußteile aus Aluminiumdruckguß mit Verrippung oder als Kasten­ profile ausgebildet sind.

17. Parallelführungssystem nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Gußblock zwischen den Lenkern (4, 5) und der Systembasis (15, 18) auftrennbare Gußbrücken (20) aufweist.

18. Parallelführungssystem nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Gußblock zwischen dem Lastauf­ nehmer (2) und der Systembasis (15, 18) auftrennbare Gußbrücken (21) aufweist.

19. Parallelführungssystem nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Gußblock zwischen den Len­ kern (4, 5) und der Systembasis (15, 16) und zwischen dem Lastaufnehmer (2) und der Systembasis (15, 18) aus ent­ fernten Gußbrücken (20, 21) stammende Bearbeitungs­ flächen (20′, 21′) aufweist und die Bearbeitungsfläche (21′) zwischen dem Lastaufnehmer (2) und der System­ basis (15, 18) als Befestigungsfläche (9) für die Lagerung eines Koppelelementes ausgebildet ist, welches den Lastaufnehmer (2) mit den in der Systembasis (15) gelagerten Lastkompensationsmittel mechanisch verbindet.

20. Parallelführungssystem nach Anspruch 1 bis 19, gekenn­ zeichnet durch seine Verwendung in einer oberschaligen elektronischen Präzisionswaage nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation mit einem Über­ setzungshebel (3) und mit einem Koppelelement (3′) zwischen Lastaufnehmer (2) und Übersetzungshebel (3) , wobei die der Masse des Wägegutes entsprechende Kraft vom Lastaufnehmer (2) über das Koppelelement (3′) auf den kürzeren Hebelarm des Übersetzungshebels (3) über­ tragen wird und am längeren Hebelarm des Übersetzungs­ hebels (3) die Spule (SP) der elektromagnetischen Kraftkompensationsmittel (M/SP) befestigt ist.