DE4313932A1 - Überlastsicherung für eine Kraftmeßeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Überlastsicherung für eine Kraftmeßeinrichtung, insbesondere für eine Waage, mit einem als Biegebalken mit Meßumformer ausgebildeten Kraftmeßele­ ment und einem quer zur Kraftrichtung sich erstreckenden Begrenzungselement, welches fest mit dem Einspannende des Kraftmeßelements verbunden ist, wobei der bewegliche Teil des Kraftmeßelements und das Begrenzungselement mit Spiel derart ineinandergreifen, daß die Durchbiegung des bewegli­ chen Teils des Kraftmeßelements begrenzt wird.

Bei einer aus der DE-PS 27 53 549 bekannten Überlastsiche­ rung der angegebenen Art ist in einer Längsbohrung des Bie­ gebalkens ein Überlaststab angeordnet, der im Einspannende des Biegebalkens durch Einpressen fest verankert ist, und dessen freies Ende eine konische Erweiterung hat, die sich mit allseitigem Spiel in einem konisch nach außen erweite­ ren Abschnitt der Bohrung befindet. Zur Einstellung der zulässigen Durchbiegung des Biegebalkens, was gleichzeitig ein Maß für die Grenzlast darstellt, wird der Überlaststab mit seiner konischen Erweiterung so weit in die Bohrung des Kraftmeßelements getrieben, bis das erforderliche Spaltmaß erreicht ist. Diese bekannte Überlastsicherung greift in die Gestaltung des Kraftmeßelements ein und führt zu einem höheren Fertigungsaufwand. Der Einbauraum für die Anbrin­ gung der Meßumformer wird nachteilig begrenzt. Weiterhin läßt sich die bekannte Überlastsicherung nicht zur Nachrü­ stung bereits bestehender Kraftmeßeinrichtungen verwenden und er bietet keinen Schutz gegen verdrehen des Kraftmeß­ elements.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überlastsi­ cherung für eine Kraftmeßeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die nicht die bauliche Gestaltung des Kraftmeßelements beeinträchtigt und die nachträglich in vorhandene Kraftmeßeinrichtungen einbaubar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Begrenzungselement an einer Außenseite des Kraftmeßelements befestigt ist und mit einem am beweglichen Teil des Kraft­ meßelements befestigten Anschlagkopf zusammenwirkt und daß ineinandergreifende Abschnitte des Begrenzungselements und des Anschlagkopfes eine Nut und eine mit Spiel in die Nut eingreifende Rippe aufweisen, die jeweils quer zur Kraft­ richtung und quer zur Längsrichtung des Kraftmeßelements verlaufen.

Die bekannte Überlastsicherung ist außerhalb des Kraftmeß­ elements angeordnet und von seiner baulichen Ausgestaltung unabhängig. Sie kann daher auch nachträglich mit bereits bestehenden Kraftmeßeinrichtungen verbunden werden. Je nach Anwendungsfall kann die Überlastsicherung unterhalb, ober­ halb oder auf einer Seite des Kraftmeßelements andeordnet sein. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Über­ lastsicherung ist weiterhin darin zu sehen, daß durch das Eingreifen einer Rippe in eine Nut nicht nur die Durchbie­ gung des Kraftmeßelements in Kraftrichtung begrenzt, son­ dern zugleich auch das bewegliche Ende des Kraftmeßelements vor Überlastung durch Verdrehen geschützt werden kann. Dies ist vor allem bei der Verwendung der Kraftmeßeinrichtung als Wägezelle von Vorteil, da hierbei durch eine seitlich außermittige Belastung der mit dem Kraftmeßelement verbun­ denen Waagschale das Kraftmeßelement unzulässig stark ver­ dreht werden kann.

Ein vorteilhafte Weiterbildung der Überlastsicherung kann erfindungsgemäß darin bestehen, daß der Anschlagkopf in Längsrichtung des Kraftmeßelements verstellbar ist und daß eine Anschlagfläche der Rippe und/oder eine Wandfläche der Nut zur Richtung der Verstellbewegung des Anschlagkopfes geneigt sind. Hierdurch läßt sich auf einfache Weise der Spalt zwischen einer Wandfläche der Nut und der Rippe auf den jeweils geeigneten Wert einstellen, der der zulässigen Grenzbelastung des Kraftmeßelements entspricht. Durch den Neigungswinkel der Wandfläche bzw. der Anschlagfläche kann hierbei die Einstellempfindlichkeit in Bezug auf den Ver­ stellweg des Anschlagkopfes bestimmt werden. Vorzugsweise ist jeweils nur die Anschlag- bzw. Wandfläche geneigt, die zur Begrenzung der positiven Belastung des Kraftmeßelements dient. Die zur Begrenzung der negativen Belastung dienenden Flächen verlaufen erfindungsgemäß in Richtung der Verstell­ bewegung des Anschlagkopfes, so daß ihr Abstand bei der Einstellung der positiven Grenzlast unverändert bleibt. Hierdurch wird das Einstellen vereinfacht, und es wird eine Veränderung der positiven Grenzlast ohne gleichzeitige Änderung der negativen Grenzlast ermöglicht.

Vorteilhaft ist weiterhin eine Ausgestaltung der erfin­ dungsgemäßen Überlastsicherung, bei der das Begrenzungsele­ ment aus einer Platte besteht, die unter dem Kraftmeßele­ ment angeordnet ist und ein Auflager für das Kraftmeßele­ ment bildet. Das Kraftmeßelement kann hierdurch mit der Überlastsicherung zu einer baulichen Einheit verbunden wer­ den, zu deren Montage, beispielsweise in einer Waage ledig­ lich die Befestigung der Platte erforderlich ist. Der erforderliche Bewegungsraum für das bewegliche Ende des Kraftmeßelements kann hierbei erfindungsgemäß dadurch erreicht werden, daß zwischen dem Kraftmeßelement und der Platte ein auswechselbares Zwischenstück angeordnet ist. Durch Änderung der Dicke des Zwischenstücks läßt sich der für den Grenzwert bei negativer Überlast maßgebende Spalt verändern. Die Rippe wird bei dieser Ausgestaltung der Überlastsicherung vorteilhaft durch einen frei stehenden Randbereich der Platte gebildet, der in die Nut im Anschlagkopf eingreift.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spiels näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht der Wägezelle einer elektrome­ chanischen Waage mit Kraftmeßelement und Über­ lastsicherung und

Fig. 2 eine Ansicht der Überlastsicherung gemäß Fig. 1 von unten.

Die dargestellte Wägezelle umfaßt ein als Biegebalken aus­ gebildetes Kraftmeßelement 1, das an einem Waagengehäuse 2 befestigt ist und an seinem freien Ende eine Waagschale 3 trägt. Im Bereich einer mittigen Ausnehmung weist das Kraftmeßelement 1 nicht dargestellte Meßumformer, bei­ spielsweise Dehnungsmeßstreifen, auf, die ein der Biegebe­ anspruchung des Kraftmeßelements 1 proportionales Meßsignal erzeugen. Das Einspannende 4 des Kraftmeßelements 1 ist durch Schrauben 5 mit einer Platte 6 verbunden, die auf der Unterseite des Kraftmeßelements 1 und parallel zu diesem angeordnet ist. Ein zwischen das Einspannende 4 und die Platte 6 eingesetztes Zwischenstück 7 sorgt außerhalb der Einspannstelle für einen genügenden Abstand zwischen der Platte 6 und dem Kraftmeßelement 1, damit das freie Ende des Kraftmeßelements 1 in dem erforderlichen Maße frei bewegt werden kann. Die Platte 6 liegt im Bereich der Ein­ spannstelle auf einer Fläche des Waagengehäuses 2 auf und ist durch Schrauben 8 fest mit dem Waagengehäuse 2 verbun­ den.

An dem beweglichen Ende des Kraftmeßelements 1 ist an der Unterseite ein Anschlagkopf 9 vorgesehen, der mit einem durch eine Nut 10 gegabelten Ende 11 einen freistehenden Randbereich 12 der Platte 6 umgreift. Der Anschlagkopf 9 ist mittels zweier Schrauben 13 an dem Kraftmeßelement 1 befestigt, die sich in Längsrichtung des Kraftmeßelements 1 erstreckende Langlöcher 14 im Anschlagkopf 9 durchgreifen. Zwischen dem Anschlagkopf 9 und den Köpfen der Schrauben 13 befindet sich eine Platte 15. Die Nut 10 hat eine untere Wandfläche 16 und eine obere Wandfläche 17. Die untere Wandfläche 16 liegt der Unterseite der Platte 6 gegenüber und ist parallel zu dieser ausgerichtet. Die obere Wandflä­ che 17 ist in einem Winkel α derart geneigt, daß ihr Abstand von der Wandfläche 16 zum Grund der Nut hin abnimmt. Der geneigten Wandfläche 17 liegt eine gleicher­ maßen geneigte Anschlagfläche 19 gegenüber, die auf der Oberseite der Platte 6 ausgebildet ist. Zwischen der Wand­ fläche 16 und der Unterseite 18 ist ein Spalt X und zwi­ schen der Wandfläche 17 und der Anschlagfläche 19 ist ein Spalt Y vorhanden. Durch die Größe der Spalte X, Y wird die Bewegbarkeit des freien Endes des Kraftmeßelements 1 und damit seine maximale Durchbiegung und seine maximale Ver­ drehung begrenzt. Die Platte 6 und der Anschlagkopf 9 bil­ den somit gemeinsam eine Überlastsicherung, die das Kraft­ meßelement 1 vor Überlastung schützt. Der Überlastschutz ist hierbei nicht nur auf die Durchbiegung in vertikaler Richtung beschränkt, sondern durch die Breite b des Anschlagkopfs 9 wird auch eine unzulässige Verdrehung des Kraftmeßelements 1 infolge seitlich außermittiger Belastung der Waagschale 3 verhindert, indem sich jeweils eine Kante an den seitlichen Enden der Wandflächen 16, 17 an der Unterseite 18 bzw. der Anschlagfläche 19 der Platte 6 anlegt.

Die Langlöcher 14 in dem Anschlagkopf 9 ermöglichen eine Verstellung des Anschlagkopfs 9 in Längsrichtung des Kraft­ elements 1 und damit eine Einstellung des Spalts Y auf einen für den jeweiligen Anwendungsfall geeigneten, die positive Grenzbelastung bestimmenden Wert. Der Spalt X wird bei der Einstellung des Spalts Y nicht verändert, da die Wandfläche 16 und die Unterseite 18 der Platte 6 parallel zu einander ausgerichtet sind. Die Größe des Spalts X kann durch die Abmessungen des Anschlagkopfs 9 oder die Dicke des Zwischenstücks 7 auf ein günstiges Maß gebracht werden, das dann bei der Einstellung des Spalts Y nicht mehr verän­ dert wird. Hierdurch wird die Einstellung des Spalts Y ver­ einfacht.

Die beschriebene Überlastsicherung kann aus einfachen Bau­ teilen hergestellt und auf einfache Weise mit dem Kraftmeß­ element verbunden werden. Der benötigte Bauaufwand ist daher gering. Durch Variation der Breite b des Anschlag­ kopfes besteht die Möglichkeit, den maximal zulässigen Ver­ drehwinkel derart zu begrenzen, daß auch bei größeren Spaltmaßen das Kraftmeßelement nicht unzulässig stark bean­ sprucht werden kann.

Claims (6)

1. Überlastsicherung für eine Kraftmeßeinrichtung, insbe­ sondere für eine Waage, mit einem als Biegebalken mit Meßumformer ausgebildeten Kraftmeßelement und einem quer zur Kraftrichtung sich erstreckenden Begrenzungs­ element, welches fest mit dem Einspannende des Kraft­ meßelements verbunden ist, wobei der bewegliche Teil des Kraftmeßelements und das Begrenzungselement mit Spiel derart ineinandergreifen, daß die Durchbiegung des beweglichen Teils des Kraftmeßelements begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Begrenzungsele­ ment (6) an einer Außenseite des Kraftmeßelements (1) befestigt ist und mit einem am beweglichen Teil des Kraftmeßelements (1) befestigten Anschlagkopf (9) zusammenwirkt und daß die ineinandergreifenden Abschnitte des Begrenzungselements (6) und des Anschlagkopfs (9) eine Nut (10) und eine mit Spiel in die Nut (10) eingreifende Rippe (12) aufweisen, die jeweils quer zur Kraftrichtung und quer zur Längsrich­ tung des Kraftmeßelements (1) verlaufen.

2. Überlastsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Anschlagkopf (9) in Längsrichtung des Kraftmeßelements (1) verstellbar ist und daß eine Anschlagfläche (19) der Rippe (6) und/oder eine Wand­ fläche (17) der Nut (10) zur Richtung der Verstellbewe­ gung des Anschlagkopfs (9) geneigt sind.

3. Überlastsicherung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die geneigte Wandfläche (17) und/oder Anschlagfläche (19) zur Begrenzung der positiven Bela­ stung des Kraftmeßelements (1) dienen und daß die Flä­ chen (16, 18) zur Begrenzung der negativen Belastung des Kraftmeßelements (1) in Richtung der Verstellbewe­ gung des Anschlagkopfes (9) verlaufen.

4. Überlastsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Begrenzungselement aus einer Platte (6) besteht, die unterhalb des Kraftmeße­ lements (1) angeordnet ist und ein Auflager für das Kraftmeßelement (1) bildet.

5. Überlastsicherung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen dem Kraftmeßelement (1) und der Platte (6) ein auswechselbares Zwischenstück (7) ange­ ordnet ist.

6. Überlastsicherung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein freistehender Bereich (12) der Platte (6) in eine Nut (10) im Anschlagkopf (9) eingreift.