WO2009156024A1

WO2009156024A1 - Wägesystem mit übersetzungshebel

Info

Publication number: WO2009156024A1
Application number: PCT/EP2009/003422
Authority: WO
Inventors: August Heine; Michael Laubstein
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius AG
Priority date: 2008-06-24
Filing date: 2009-05-14
Publication date: 2009-12-30
Anticipated expiration: 2010-12-24
Also published as: CN102077064B; EP2291622A1; DE202008008459U1; CN102077064A; EP2291622B1

Abstract

Wägesystem für eine oberschalige Waage nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation mit einem Lastaufnehmer, der durch zwei Lenker beweglich mit einem gehäusefesten Bereich verbunden ist, mit einem Übersetzungshebel und mit einem Koppelelement, das die Kraft vom Lastaufnehmer zum kurzen Hebelarm des Übersetzungshebels überträgt, wobei der Lastaufnehmer, der gehäusefeste Bereich, die Lenker, das Koppelelement, der Übersetzungshebel und die Materialdünnstelle oder das Materialdünnstellenpaar zur Lagerung des Übersetzungshebels einstückig aus einem Materialblock herausgearbeitet sind, und wobei der Übersetzungshebel während der Fertigung des Wägesystems über mindestens eine weitere Fixierdünnstelle mit dem gehäusefesten Bereich verbunden ist und diese Fixierdünnstelle(n) zum Ende des Fertigungsprozesses auftrennbar ist / sind, wird beansprucht, dass mindestens zwei Materialdünnstellen oder Materialdünnstellenpaare (11/11', 12/12') in Längsrichtung des Übersetzungshebels (7) beabstandet nebeneinander angeordnet sind, sodass sie zur Lagerung des Übersetzungshebels (7) einsetzbar sind, und dass diese Materialdünnstellen oder Materialdünnstellenpaare (11/11', 12/12') wahlweise auftrennbar sind. Dadurch sind mindestens zwei Übersetzungsverhältnisse des Übersetzungshebels (7) realisierbar.

Description

Sartorius AG SW0807

Weender Landstraße 94-108 Bg/DK

37075 Göttingen 23.06.2008

Wägesystem mit Übersetzungshebel

Beschreibung:

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wägesystem für eine oberschalige Waage nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation mit einem

Lastaufnehmer, der durch zwei Lenker beweglich mit einem gehäusefesten

Bereich verbunden ist, mit einem Übersetzungshebel und mit einem

Koppelelement, das die Kraft vom Lastaufnehmer zum kurzen Hebelarm des

Übersetzungshebels fiberträgt, wobei der Lastaufnehmer, der gehäusefeste Bereich, die Lenker, das Koppelelement, der Übersetzungshebel und die

Materialdünnstelle oder das Materialdünnstellenpaar zur Lagerung des

Übersetzungshebels einstückig aus einem Materialblock herausgearbeitet sind, und wobei der Übersetzungshebel während der Fertigung des Wägesystems über mindestens eine weitere Fixierdünnstelle mit dem gehäusefesten Bereich verbunden ist und diese Fixierdünnstelle(n) zum Ende des Fertigungsprozesses auftrennbar ist/sind.

Wägesysteme dieser Art sind z. B. aus dem deutschen Gebrauchsmuster 202004 011 793 bekannt. Die Fixierdünnstelle(n) dient/dienen dabei der Stabilisierung des Wägesystems während der Fertigung und bei der Montage z. B. der Spule für die elektromagnetische Kraftkompensation. In dem zitieren Gebrauchsmuster ist nur eine einfache Dünnstelle zur Lagerung des Übersetzungshebels gezeigt. Es ist jedoch auch bekannt - z. B. aus der DE 4427 087 C2 - die Materialdünnstelle in ein Materialdünnstellenpaar aufzuteilen, wobei die beiden Dünnstellen des Materialdünnstellenpaares eine gemeinsame Drehachse bilden und funktionell daher wie eine einzelne Materialdünnstelle wirken. Wägesysteme dieser Art lassen sich sehr reproduzierbar fertigen und erfordern nur einen geringen Montageaufwand. Nachteilig ist nur, dass für jeden herzustellenden Wägebereich ein gesondertes Wägesystem entworfen und hergestellt werden muss.

Aufgabe der Erfindung ist es, das oben angegebene Wägesystem vielseitiger einsetzbar zu machen, insbesondere für verschiedene Wägebereiche, ohne den Fertigungsaufwand wesentlich zu erhöhen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass mindestens zwei Materialdünstellen oder Materialdünnstellenpaare in Längsrichtung des Übersetzungshebels beabstandet nebeneinander angeordnet sind, sodass sie zur Lagerung des Übersetzungshebels einsetzbar sind, dass diese Materialdünnstellen oder Materialdünnstellenpaare ebenfalls auftrennbar sind und dass durch die Wahl der nicht aufgetrennten Materialdünnstelle bzw. des nicht aufgetrennten Materialdünnstellenpaares mindestens zwei Übersetzungsverhältnisse des Übersetzungshebels realisierbar sind.

Von den sowieso notwendigen Fixierdünnstellen wird also mindestens eine so angeordnet und dimensioniert, dass sie auch als Materialdünnstelle zur Lagerung des Übersetzungshebels einsetzbar ist. Dadurch weist das Wägesystem mindestens zwei mögliche Drehpunkte für den Übersetzungshebel auf. Und erst zum Ende der

Fertigungs- und Montagevorgänge wird entschieden, welche Materialdünnstelle(n) aufgetrennt wird/werden und welche Materialdünnstelle als Lager für den Übersetzungshebel stehen bleibt. - Bei der Aufteilung der Materialdünnstellen in

Materialdünnstellenpaare gilt dies in entsprechender Weise.

Dadurch lassen sich aus einem Grundaufbau zwei verschiedene Wägesysteme mit zwei verschiedenen Übersetzungsverhältnissen des Übersetzungshebels und damit zwei verschiedenen Höchstlasten herstellen.

Das Erzeugen von verschiedenen Übersetzungsverhältnissen durch verschieden am Übersetzungshebel angeordneten Schneiden oder durch verschieden angeschraubte Federgelenke ist im Prinzip bereits aus der DE 32 15 603 Al bzw. der DE 198 59 991 Al bekannt. Eine Übertragung dieses Grundprinzips auf monolithische Wägesysteme und die Kombination mit den für die Fertigung sowieso benötigten Fixierdünnstellen ist dort allerdings nicht geoffenbart oder nahegelegt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der für die Erfindung wesentlichen Teile des

Wägesystems und Fig. 2 eine Seitenansicht der für die Erfindung wesentlichen Teile des Wägesystems.

In der perspektivischen Ansicht von Figur 1 und der Seitenansicht von Figur 2 erkennt man einen Lastaufnehmer 2, der über einen oberen Lenker 3 und einen unteren Lenker 4 in senkrechter Richtung beweglich mit einem gehäusefesten Bereich 1 verbunden ist. Der gehäusefeste Bereich 1 ist am Gehäuse der Waage befestigt (nicht gezeichnet), der Lastaufnehmer 2 trägt die Waagschale (ebenfalls nicht gezeichnet). Die Gewichtskraft des Wägegutes wird vom Lastaufnehmer 2 über einen Vorsprung 5 und ein Koppelelement 6 auf den kurzen Hebelarm des Übersetzungshebels 7 übertragen. Am Ende des langen Hebelarms des Übersetzungshebels ist die nicht eingezeichnete Spule befestigt. Die Spule taucht in den Luftspalt eines ebenfalls nicht gezeichneten Magneten ein, der am gehäusefesten Bereich festgeschraubt ist. Der gehäusefeste Bereich 1 weist dazu Bohrungen 8 auf. Ein Strom durch die Spule erzeugt dabei in bekannter Weise die Gegenkraft zur Kraftkompensation. Die notwendige Elektronik der Waage ist allgemein bekannt und für die Erfindung nicht relevant, auf eine Darstellung und Erläuterung wird daher verzichtet.

Der Übersetzungshebel 7 ist nun über zwei Materialdünnstellenpaare 11/11' und 12/12' mit dem gehäusefesten Bereich 1 verbunden. Dazu weist der

Übersetzungshebel 7 beidseitig ein vorkragendes Trägerelement 13 auf, das sich nach unten zu den Materialdünnstellen 11 und 12 bzw. 11' und 12' hin verjüngt.

Über die beiden Ständer 14 und 15 stützen sich die Materialdünnstellen 11 und 12 dann auf dem gehäusefesten Bereich 1 ab; in entsprechender Weise stützen sich die Materialdünnstellen 11' und 12' über Ständer, die in Figur 1 und 2 nicht erkennbar sind, auf dem gehäusefesten Bereich ab. Die beiden Materialdfinnstellenpaare 11/11' und 12/12' befinden sich in gleicher Höhe und sind in Längsrichtung des Übersetzungshebels 7 beabstandet. Beide Materialdünnstellenpaare sind von ihrer Lage und ihrer Dimensionierung so ausgelegt, dass sie als Lagerelemente für den Übersetzungshebel einsetzbar sind. Beide Materialdünnstellenpaare wirken während der Fertigungs- und Montagvorgänge als Fixierung des Übersetzungshebels; welches Materialdünnstellenpaar schließlich als Lagerung für den Übersetzungshebel benutzt wird, braucht erst am Ende der Fertigungs- und Montagevorgänge entschieden zu werden. Soll das Materialdünnstellenpaar 11/11' als Lagerung für den Übersetzungshebel 7 benutzt werden, wird das Materialdünnstellenpaar 12/12' wie eine Fixierdünnstelle aufgetrennt. Der kurze Hebelarm des Übersetzungshebels ist dann relativ kurz und der Übersetzungshebel hat damit ein höheres Übersetzungsverhältnis. Dadurch ergibt sich ein Wägesystem mit großer Höchstlast. - Wird statt dessen das Materialdünnstellenpaar 12/12' als Lagerung für den Übersetzungshebel 7 benutzt und das Materialdünnstellenpaar 11/11' aufgetrennt, so ist der kurze Hebelarm des Übersetzungshebels länger und das Übersetzungsverhältnis entsprechend geringer. Bei gleicher Dimensionierung von Spule und Magnet der elektromagnetischen Kraftkompensation ergibt sich dann ein Wägesystem mit geringerer Höchstlast. - Dadurch können mit der gleichen Geometrie bei der Herstellung zwei verschiedene Wägebereiche realisiert werden.

Der ganze in den Figuren 1 und 2 dargestellte Teil des Wägesystems ist z. B. durch Fräsen aus einem einzigen Materialblock herausgearbeitet. Die beiden Materialdünnstellenpaare 11/11' und 12/12' werden dabei vorteilhafterweise durch drei horizontale Bohrungen 16, 17 und 18 erzeugt, wie es am besten in Figur 2 erkennbar ist und dort bezeichnet ist. Die Bohrungen liegen auf einer horizontalen Linie nebeneinander, ihr Durchmesser und Abstand ist so gewählt, dass sich die gewünschte Materialdicke für die Materialdünnstellenpaare ergibt. Die Materialdicke für die Materialdünnstellenpaare kann dabei gleich gewählt sein oder verschieden, z. B. kann die Materialdicke für die Dünnstellenpaare 11/11' größer gewählt sein, da sie zu einem Wägesystem mit größerer Höchstlast gehören. - Unter dem Begriff Bohrung sollen dabei nicht nur solche mit mathematisch exakter Kreisform verstanden werden, sondern auch solche mit fertigungsbedingten kleinen Abweichungen von der Kreisform. In Figur 2 ist z. B. für die Bohrung 17 eine leichte Tendenz zum Langloch angedeutet. Der Durchmesser der Bohrung 16 ist vorteilhafterweise so gewählt, dass diese Bohrung nicht nur das Materialdünnstellenpaar 11/11' nach links begrenzt, sondern auch die Materialdünnstelle 19 des Koppelementes 6 nach rechts begrenzt, wie es am besten in Figur 2 erkennbar ist. Dadurch können durch vier Bohrungen alle drei Materialdünnstellen bzw. Materialdünnstellenpaare 19, 11/11' und 12/12' hergestellt werden.

In der gezeichneten Ausführungsform haben die Bohrungen 16, 17 und 18 den gleichen Durchmesser. Dadurch ergeben sich für alle Materialdünnstellenpaare gleiche und symmetrische Außenkonturen. Es ist jedoch auch möglich, durch Bohrungen verschiedenen Durchmessers und/oder durch beliebig gestaltete Ausnehmungen Materialdünnstellen bzw. Materialdünnstellenpaare mit beliebig geformten Außenkonturen zu erzeugen.

In Figur 1 und 2 erkennt man weiterhin eine zusätzliche Fixier dünnstelle 20 zwischen dem Vorspruch 5 am Lastaufnehmer und dem gehäusefesten Bereich 1. Diese Fixierdünnstelle fixiert während der Fertigung und Montag zum einen die Lage des Lastaufnehmers 2 und zum anderen über das Koppelelement 6 auch die Lage des Übersetzungshebels 7. Weitere Fixierdünnstellen können vorgesehen sein, um eine zuverlässige Fixierung sowohl in x- als auch in y-Richtung zu erzielen. Die Fixierung durch die benachbarten Materialdünnstellenpaare 11/11' und 12/12' ist dabei natürlich besonders effektiv, da die zu schützende Materialdünnstelle und die Fixierdünnstelle nahe beieinander liegen.

In den Figuren 1 und 2 ist ein Wägesystem mit zwei nebeneinander angeordneten Materialdünnstellenpaaren gezeigt. Die Erweiterung auf drei oder noch mehr Materialdünnstellenpaare, um drei oder mehr Alternativen für das Übersetzungsverhältnis zu erhalten, kann jeder Fachmann leicht selbst angeben und muss daher nicht erläutert werden.

Selbstverständlich kann das Wägesystem in bekannter Weise auch weitere Übersetzungshebel aufweisen, die durch weitere Koppelelemente mit dem ersten Übersetzungshebel verbunden sind, um eine größere Kraftuntersetzung zu erzielen. Bezugszeichenliste:

1 gehäusefester Bereich

2 Lastaufnehmer

3 oberer Lenker

4 unterer Lenker

5 Vorsprung

6 Koppelelement

7 Übersetzungshebel

8 Bohrungen

11, 11' Materialdünnstellen

12, 12' Materialdünnstellen

13 vorkragendes Trägerelement

14 Ständer

15 Ständer

16 Bohrung

17 Bohrung

18 Bohrung

19 Materialdünnstelle des Koppelelementes

20 Fixierdünnstelle

Claims

Ansprüche:

1. Wägesystem für eine oberschalige Waage nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation mit einem Lastaufnehmer, der durch zwei Lenker beweglich mit einem gehäusefesten Bereich verbunden ist, mit einem Übersetzungshebel und mit einem Koppelelement, das die Kraft vom Lastaufnehmer zum kurzen Hebelarm des Übersetzungshebels überträgt, wobei der Lastaufnehmer, der gehäusefeste Bereich, die Lenker, das Koppelelement, der Übersetzungshebel und die Materialdünnstelle oder das Materialdünnstellenpaar zur Lagerung des Übersetzungshebels einstückig aus einem Materialblock herausgearbeitet sind, und wobei der Übersetzungshebel während der Fertigung des Wägesystems über mindestens eine weitere Fixierdünnstelle mit dem gehäusefesten Bereich verbunden ist und diese Fixierdünnstelle(n) zum Ende des Fertigungsprozesses auftrennbar ist / sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Materialdünnstellen oder

Materialdünnstellenpaare (11/11% 12/12') in Längsrichtung des Übersetzungshebels (J) beabstandet nebeneinander angeordnet sind, sodass sie zur Lagerung des Übersetzungshebels (7) einsetzbar sind, dass diese Materialdünnstellen oder Materialdünnstellenpaare (11/11', 12/12') ebenfalls auftrennbar sind und dass durch die Wahl der nicht aufgetrennten

Materialdünnstelle bzw. des nicht aufgetrennten Materialdünnstellenpaares (11/11' bzw. 12/12') mindestens zwei Übersetzungsverhältnisse des Übersetzungshebels (7) realisierbar sind.

2. Wägesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Materialdünnstellen oder Materialdünnstellenpaare (11/11', 12/12') durch mindestens drei horizontale, auf einer waagerechten Linie nebeneinander liegende Bohrungen (16, 17, 18) erzeugt sind.

3. Wägesystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Bohrungen (16) gleichzeitig eine Materialdünnstelle (19) des Koppelelementes (6) begrenzt.

4. Wägesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Materialdünnstellen oder Materialdünnstellenpaare (11/11% 12/12') gleiche Materialdicken aufweisen.

5. Wägesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Materialdünnstellen oder Materialdünnstellenpaare (11/11% 12/12') verschiedene Materialdicken aufweisen.

6. Wägesystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (16, 17, 18) gleichen Durchmesser aufweisen.

7. Wägesystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (16, 17, 18) verschiedene Durchmesser aufweisen.