DE3824636A1 - Kraftaufnehmer, insbesondere fuer waagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftaufnehmer, insbesondere für Waagen mit einem als Doppelbiegebalken ausgebildeten Biegekörper, mit auf diesem angeordneten Dehnungsmeßstreifen und mit zwei an einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Biegekörpers in axialer Ausrichtung vorgesehenen Endstücken, die der freitragenden Aufspannung des Kraftaufnehmers bzw. der Krafteinleitung in den Biegekörper dienen, wobei die Entstücke aus anderem Werkstoff als der Biegekörper be­ stehen und jeweils formschlüssig mit letzterem verbunden sind.

Derartige Kraftaufnehmer, die insbesondere mit höherer Auflösung arbeiten sollen, sind aus der DE-PS 36 34 123 bekannt. Dabei sind die Endstücke mittels einander hinter­ greifender, quer zur Längsachse des Kraftaufnehmers und in einer Querschnittsebene verlaufender Anlageflächen mit dem eigentlichen Biegekörper verbunden. Zusätzlich wird der entstehende Formschluß noch durch eine Klebeverbindung ergänzt.

Es hat sich gezeigt, daß lokale, mechanische Spannungen, die in der Nähe der Biegezonen des Biegekörpers auftreten, einen störenden Einfluß auf die Funktion des Kraftaufnehmers, insbesondere dessen Genauigkeit ausüben können. Da die be­ kannte Nutverbindung in der Praxis unter hoher Belastung keine vollflächige, sondern eine mehr oder weniger punk­ tuelle Verbindung darstellt, kann hierdurch das Auftreten lokaler Spannungen begünstigt werden. Abgesehen davon, be­ dingt die Herstellung einer Nutverbindung, insbesondere bei größeren Wägezellen und hochfesten Materialien einen erheblichen Aufwand bei der Bearbeitung.

Die erwähnten, lokalen Spannungen sind insbesondere dann störend, wenn sie sich im Laufe der Zeit verändern. Dies kann insbesondere bei Kraftaufnehmern für hohe Lasten vor­ kommen, bei denen die Endstücke mit dem Biegekörper ver­ klebt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungs­ gemäßen Kraftaufnehmer, insbesondere einen Kraftaufnehmer höherer Auflösung so zu verbessern, daß sich die wägetech­ nischen Eigenschaften durch die Art der Verbindung zwischen dem Biegekörper und seinen Endstücken nicht verändern.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die formschlüssige Verbindung zwischen dem Biegekörper und den Endstücken durch axial ausgerichtete, zylindrische Zapfen erfolgt, die in entsprechende Bohrungen eingreifen. Von Vorteil ist es dabei, die Zapfen am Biegekörper und die Bohrungen an den Endstücken vorzusehen und die Zapfen in die Bohrungen einzuschrumpfen.

Die nachstehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungs­ form der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 in schaubildlicher und auseinandergezogener Ansicht einen Biegekörper mit zwei End­ stücken und

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seiten­ ansicht des mit seinen Endstücken verbundenen Biegekörpers aus Fig. 1.

Der auf der Zeichnung dargestellte Kraftaufnehmer 1, der für den Einbau in eine Waage bestimmt ist, umfaßt in an sich bekannter Weise drei wesentliche Bestandteile, nämlich einen als Doppelbiegebalken ausgebildeten Biegekörper 2 und zwei mit diesem stirnseitig verbundene Endstücke 3, 4. Das Endstück 3 dient der freitragenden Aufspannung des Kraft­ aufnehmers 1 auf einem Waagengestell 5, beispielsweise mittels Schrauben 6. In das am freien Ende des Kraftauf­ nehmers vorgesehene Endstück 4 wird die zu messende Kraft F eingeleitet.

An den Biegezonen des Biegekörpers 2 sind in üblicher Weise Dehnungsmeßstreifen 7 angeordnet, die in einer Brücken­ schaltung miteinander verbunden sind und ein zur Kraft F, beispielsweise dem Gewicht einer Ware, proportionales Meß­ signal liefern. Zwischen den beiden Endstücken 3, 4 ist der Biegekörper durch einen Faltenbalg 8 (Fig. 2) abgedeckt. Die Verbindung des Biegekörpers 2 mit den Endstücken 3, 4 erfolgt mit Hilfe zweier längsaxial vom Biegekörper ab­ stehender, kreiszylindrischer Zapfen 11, 12, die in ent­ sprechende Bohrungen 13 bzw. 14 der Endstücke 3,4 eingefügt werden. Die einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Biegekörpers 2 einerseits und der Endstücke 3 andererseits sind vorzugsweise weitgehend plan ausgebildet und gelangen dabei in gegenseitige Anlage.

Der Durchmesser der Zapfen 11, 12 wird geringfügig größer als der Durchmesser der Bohrungen 13, 14 gewählt. Das Über­ maß kann beispielsweise 0,01 bis 0,05 mm betragen. Die Zapfen 11, 12 werden thermisch in die zugeordneten Boh­ rungen 13, 14 eingeschrumpft. Hierzu werden entweder die Endstücke 3, 4 erhitzt, was den Bohrungsdurchmesser ver­ größert, oder es wird der Biegekörper 2 abgekühlt, was den Zapfendurchmesser verringert. Die so hergestellte Ver­ bindung ist derart formschlüssig und stabil, daß auch bei Kraftaufnehmern mit hoher Auflösung keine Verschlechterung der Meßeigenschaften durch Reibung oder ungleichmäßige Spannungsverteilung im Verbindungsbereich festgestellt wird.

Mit besonderem Vorteil wird der Biegekörper 2 als Feinguß­ teil hergestellt, weil hierdurch an dem hochwertigen, den Biegekörper 2 bildenden Material gespart werden kann und auch kein nennenswerter Zerspanungsaufwand für die end­ gültige Formgebung mehr anfällt. Diese Gesichtspunkte spielen bei der Herstellung der Endstücke 3, 4, die aus geringwertigerem Material gefertigt werden können, keine im Vordergrund stehende Rolle.

Bei der bevorzugten Ausführungsform eines Kraftaufnehmers werden die Zapfen 11, 12 am Biegekörper 2 und die Bohrungen 13, 14 an den Endstücken 3, 4 ausgebildet. Grundsätzlich ist jedoch auch eine umgekehrte Anordnung, also die Ausbildung der Zapfen an den Endstücken und der Bohrungen am Biegekörper möglich.

Die Materialien für den Biegekörper 2 und die Endstücke 3, 4 werden in ihren Eigenschaften entsprechend ihrem Verwendungs­ zweck ausgewählt, beispielsweise im Hinblick auf gute Feder­ eigenschaften des Biegekörpers und gute Korrosionsfestigkeit der Endstücke.

Claims (6)

1. Kraftaufnehmer, insbesondere für Waagen mit einem als Doppelbiegebalken ausgebildeten Biegekörper, mit auf diesem angeordneten Dehnungsmeßstreifen und mit zwei an einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Biege­ körpers in axialer Ausrichtung vorgesehenen Endstücken, die der freitragenden Aufspannung des Kraftaufnehmers bzw. der Krafteinleitung in den Biegekörper dienen, wo­ bei die Endstücke aus anderem Werkstoff als der Biege­ körper bestehen und jeweils formschlüssig mit letzterem verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die formschlüssige Verbindung zwischen dem Biege­ körper (2) und den Endstücken (3, 4) durch axial aus­ gerichtete, zylindrische Zapfen (11, 12) erfolgt, die in entsprechende Bohrungen (13, 14) eingreifen.

2. Kraftaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfendurchmesser geringfügig größer als der Bohrungsdurchmesser ist.

3. Kraftaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschied zwischen Zapfen- und Bohrungsdurch­ messer zwischen 0,01 und 0,05 mm liegt.

4. Kraftaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (11, 12) in die Bohrung (13, 14) einge­ schrumpft ist.

5. Kraftaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegekörper (2) als Feingußteil hergestellt ist.

6. Kraftaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (11, 12) am Biegekörper (2) und die Boh­ rungen (13, 14) an den Endstücken (3, 4) ausgebildet sind.