PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE3928067A1 22.03.1990
Titel Kompakte Waage
Anmelder Sartorius GmbH, 3400 Göttingen, DE
Erfinder Maaz, Günther, Dr., 3418 Uslar, DE;
Bierich, Eduard, 3510 Hann Münden, DE;
Dardat, Klaus, 3402 Dransfeld, DE
DE-Anmeldedatum 25.08.1989
DE-Aktenzeichen 3928067
Offenlegungstag 22.03.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.03.1990
IPC-Hauptklasse G01G 21/18
IPC-Nebenklasse G01G 21/20   G01G 21/23   
Zusammenfassung Für eine kompakte Waage mit einem Systemträger (1), der im wesentlichen aus einer senkrechten Platte besteht, mit einem Waagschalenträger (4), der ebenfalls im wesentlichen aus einer senkrechten Platte besteht, wobei die Ebene des Systemträgers und die Ebene des Waagschalenträgers parallel zueinander sind, mit mindestens drei Lenkern (5, 6), die sich senkrecht zur Ebene des Systemträgers erstrecken und die den Waagschalenträger in Form einer Parallelführung mit dem Systemträger verbinden, und mit einer Waagschale (2), die klappbar am Waagschalenträger befestigt ist, wird vorgeschlagen, daß am Systemträger ein Hebel (9) gelagert ist, der sich im vom Systemträger und Waagschalenträger umschlossenen Raum parallel zur Ebene des Systemträgers erstreckt, und daß ein Koppelelement (12) den einen Hebelarm des Hebels mit dem Waagschalenträger verbindet, während am anderen Hebelarm des Hebels eine Spule (14) zur elektromagnetischen Kraftkompensation befestigt ist. Dies ergibt eine kompakte elektronische Waage mit geringer Stellfläche.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine kompakte Waage mit einem Systemträger, der im wesentlichen aus einer senkrechten Platte besteht, mit einem Waagschalenträger, der ebenfalls im wesentlichen aus einer senkrechten Platte besteht, wobei die Ebene des Systemträgers und die Ebene des Waagschalenträgers parallel zueinander sind, mit mindestens drei Lenkern, die sich senkrecht zur Ebene des Systemträgers erstrecken und die den Waagschalenträger in Form einer Parallelführung mit dem Systemträger verbinden, und mit einer Waagschale, die klappbar am Waagschalenträger befestigt ist.

Eine Waage dieser Art ist durch die DE-AS 11 46 272 bekannt.

Ebenfalls allgemein bekannt sind elektronische Waagen nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation (DE-OS 33 40 512). Übliche elektronische Waagen weisen jedoch eine große Grundfläche auf, so daß die Übernahme dieser Bauweisen für Kompaktwaagen der eingangs genannten Art eine starke Volumenvergrößerung zur Folge hätte. Auch die Übernahme der z.B. aus der DE-PS 32 43 350 bekannten, aus einem Metallblock gefrästen Wägezelle ist nicht möglich, da diese Wägezelle durch ihre schmale Bauweise keine gute Parallelführung für eine seitlich angeordnete Waagschale darstellt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, für eine Waage der eingangs genannten Art eine Bauweise anzugeben, die eine elektronische Ausführung möglich macht, ohne das Volumen wesentlich zu vergrößern.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß am Systemträger ein Hebel gelagert ist, der sich im vom Systemträger und Waagschalenträger umschlossenen Raum parallel zur Ebene des Systemträgers erstreckt, und daß ein Koppelelement den einen Hebelarm des Hebels mit dem Waagschalenträger verbindet während am anderen Hebelarm des Hebels eine Spule zur elektromagnetischen Kraftkompensation befestigt ist, die in einen Luftspalt eines am Systemträger befestigten Permanentmagneten eintaucht.

Bei dieser Anordnung des Hebels parallel zur Ebene des Systemträgers erstreckt sich dieser also um 90° gedreht zu den Lenkern; oder mit anderen Worten: Die Hebeldrehachse ist um 90° gedreht gegenüber den vier Drehachsen der Parallelführung. Demgegenüber ist bei üblichen Kombinationen eines Hebels und einer Parallelführung die Drehachse des Hebels immer parallel zu den vier Drehachsen der Parallelführung. Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird trotz der Kompaktheit eine normale Hebellänge möglich und die Lenker der Parallelführung werden bei seitlicher Anordnung der Waagschale am Waagschalenträger nur auf Zug bzw. Druck beansprucht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Figuren beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Ausführungsform aus Fig. 1,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform in Seitenansicht,

Fig. 4 eine dritte Ausführungsform in Seitenansicht,

Fig. 5 eine vierte Ausführungsform in Seitenansicht und

Fig. 6 eine fünfte Ausführungsform als Stanz-Biege-Teil in einer Abwicklung.

In der perspektivischen Darstellung in Fig. 1 und in der Seitenansicht in Fig. 2 erkennt man den Systemträger 1, der die Rückwand der Waage bildet und die Befestigungspunkte für die anderen Bauteile der Waage liefert. Der Systemträger 1 steht auf Füßen 16. Die Waagschale 2 ist über Gelenke 3 an einem Waagschalenträger 4 befestigt. Der Waagschalenträger 4 wiederum ist über zwei obere Lenker 5 und zwei untere Lenker 6, die eine Parallelführung bilden, mit dem Systemträger 1 verbunden. Die Befestigung der Lenker 5 und 6 erfolgt an abgewinkelten Bereichen 7 am Systemträger 1 bzw. an abgewinkelten Bereichen 8 am Waagschalenträger 4. Selbstverständlich können entweder oben oder unten die beiden Lenker durch einen einzigen mittigen Lenker ersetzt werden.

Der Waagschalenträger 4 ist in Fig. 1 durchscheinend gezeichnet, damit die von ihm verdeckten Funktionsteile der Waage erkennbar werden. In Wirklichkeit ist der Waagschalenträger 4 natürlich z.B. als Stanz-Biege-Teil aus einem Metallblech hergestellt, genauso wie der Systemträger 1 und der später erwähnte Hebel 9.

Im Raum zwischen dem Systemträger 1 und dem Waagschalenträger 4 befindet sich ein Hebel 9 zur Kraftuntersetzung. Dieser Hebel 9 ist über Federgelenke 11 an einem vorkragenden Arm 10 des Systemträgers 1 drehbar gelagert. Die dem Gewicht des Wägegutes (einschließlich Waagschale 2 und Waagschalenträger 4) entsprechende Kraft wird vom vorspringenden Arm 13 am Waagschalenträger 4 über ein dünnes Koppelelement 12 auf den kürzeren Hebelarm des Hebels 9 übertragen. Am längeren Hebelarm des Hebels 9 ist eine näherungsweise rechteckige Spule 14 befestigt, die sich im Luftspalt zweier C-förmiger Permanentmagnete 15 befindet, die am Systemträger 1 befestigt sind.

Der Strom durch die Spule 14 wird dabei in bekannter Weise durch einen (nicht gezeichneten) elektronischen Lagensensor und einen Regelkreis so geregelt, daß am Hebel 9 Gleichgewicht herrscht. Durch die Kraftübersetzung des Hebels 9 ist die elektromagnetisch zu erzeugende Kraft wesentlich kleiner als das Gewicht des Wägegutes, so daß man mit kleinen Spulen und kleinen Magneten auskommt. Durch die Lage des Hebels 9 parallel zur Ebene des Systemträgers 1 und zur Ebene des Waagschalenträgers 4 - und damit also um 90° gedreht gegenüber den Lenkern 5 und 6 - in Verbindung mit der Anordnung des Koppelelementes 12 ganz an der Seite des Waagschalenträgers 4, steht die volle Länge des Systemträgers 1 bzw. des Waagschalenträgers 4 als Hebellänge zur Verfügung, so daß leicht ein hohes Kraftübersetzungsverhältnis erzielt werden kann. Reicht die halbe Länge des Systemträgers 1 bzw. des Waagschalenträgers 4 als Hebellänge aus, so kann das Koppelelement 12 selbstverständlich auch in der Mitte des Waagschalenträgers 4 angebracht werden. Die Belastung der Parallelführung ist dann minimal, z.B. werden dann bei mittiger Lage des Wägegutes auf der Waagschale 2 die Lenker 5 und 6 nur auf Zug bzw. Druck beansprucht.

Die (nicht gezeichnete) Elektronik der Waage kann sich im Raum zwischen dem Systemträger 1 und dem Waagschalenträger 4 unterhalb des Hebels 9 befinden und kann z.B. durch eine Öffnung im Systemträger 1 zugänglich sein. Die Anzeige des Wägeergebnisses kann z.B. entweder oberhalb der beiden oberen Lenker 5 oder aber dicht hinter dem Waagschalenträger 4 (hinter einem durchsichtigen Fenster im Waagschalenträger 4) angeordnet sein. Die Stromversorgung der Elektronik kann in bekannter Weise durch ein separates Netzteil, einen aufladbaren Akku oder eine Batterie erfolgen.

In Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform der Waage in Seitenansicht gezeigt. Der Systemträger 101 mit seinem Fuß 116 und den Befestigungspunkten 107 für die oberen Lenker 105 und für die unteren Lenker 106 ist wie in der ersten Ausführungsform gebaut. Der Waagschalenträger 104 weist jedoch sehr viel längere abgewinkelte Bereiche 108 und 108&min; auf. Diese abgewinkelten Bereiche 108 und 108&min; sind fast genauso lang wie die Lenker 105 und 106, so daß sich der senkrechte Bereich des Waagschalenträgers 104 in nur geringem Abstand vor dem senkrechten Teil des Systemträgers 101 befindet. Der Arm 110 am Systemträger ragt durch eine Öffnung im Waagschalenträger 104 hindurch und trägt in seinem vorderen Bereich über Federelemente 111 den Hebel 109. Die Kraftübertragung von der Waagschale 102 erfolgt wieder über ein Gelenk 103, den Waagschalenträger 104 und ein dünnes Koppelelement 112. Die Elektronik der Waage kann in dieser Ausführungsform von vorn her zugänglich, unterhalb des Hebels 109, in dem vom Waagschalenträger 104 mit seinen abgewinkelten Bereichen 108 und 108&min; umschlossenem Raum untergebracht sein.

Eine dritte Ausgestaltung der Waage ist in Fig. 4 in Seitenansicht gezeigt. Der Systemträger 201 mit Füßen 216 weist an seiner Oberseite einen kurzen abgewinkelten Bereich 207 auf, der als Befestigungspunkt für das (in der Fig. 4) linke Ende der oberen Lenker 205 dient. Der abgewinkelte Bereich 207&min; im unteren Bereich des Systemträgers 201 ist dagegen so lang ausgebildet, daß er als Befestigungspunkt für das rechte Ende der unteren Lenker 206 dienen kann. Dementsprechend weist der Waagschalenträger 204 oben einen langen abgewinkelten Bereich 208 auf, an dem das rechte Ende der oberen Lenker 205 befestigt ist, und unten einen kurzen abgewinkelten Bereich 208&min;, an dem das linke Ende der unteren Lenker 206 befestigt ist. Die Lagerung des Hebels 209 erfolgt über Federelemente 211 an einem Arm 210, der sich durch eins Öffnung im senkrechten Teil des Waagschalenträgers 204 hindurch erstreckt. Das Koppelelement 212 ist an einem Arm 213 des Waagschalenträgers 204 befestigt und überträgt das Gewicht des Wägegutes auf den kürzeren Hebelarm des Hebels 209. Am Arm 213 ist auch die Waagschale 202 über ein Gelenk 203 befestigt. Die Elektronik kann, genauso wie in der Ausgestaltung nach Fig. 3, im Raum unterhalb des Hebels 209 untergebracht werden. - Der Vorteil dieser Ausführungsform, bei der sich Waagschalenträger 204 und Systemträger 201 gegenseitig durchdringen, liegt darin, daß sowohl die oberen Lenker 205 als auch die unteren Lenker 206 durch die seitlich angeordnete Waagschale 202 auf Zug beansprucht werden und daher besondere dünn gemacht werden können.

In Fig. 5 ist eine vierte Ausgestaltung der kompakten Waage gezeigt. Diese Ausgestaltung unterscheidet sich von der dritten Ausgestaltung gemäß Fig. 4 dadurch, daß die senkrechten Bereiche des Systemträgers 301 und des Waagschalenträgers 304 auf die rechte, der Waagschale 302, welche über ein Gelenk 303 mit dem Waagschalenträger 304 verbunden ist, zugewandten Seite verlegt sind. Dementsprechend weist der Systemträger 301 oben einen langen abgewinkelten Bereich 307 auf, an dem das linke Ende der oberen Lenker 305 befestigt ist und an dem gleichzeitig die Federn 311 zur Lagerung des Hebels 309 befestigt sind. Unten weist der Systemträger 301 neben Füßen 316 nur einen kurzen abgewinkelten Bereich 307&min; auf, an dem das rechte Ende der unteren Lenker 306 befestigt ist. Der Waagschalenträger 304 weist dann oben nur einen kurzen abgewinkelten Bereich 308 auf, an dem das rechte Ende der oberen Lenker 305 befestigt ist, während unten der abgewinkelte Bereich 308&min; lang ist; an diesem abgewinkelten Bereich 308&min; ist sowohl das linke Ende der unteren Lenker 306 als auch das Koppelelement 312 befestigt. - Die Elektronik kann in dieser Ausführungsform unterhalb des Hebels 309 angeordnet sein und ist von hinten aus zugänglich.

Der zusätzliche Vorteil dieser vierten Ausgestaltung gegenüber der dritten Ausgestaltung gemäß Fig. 4 liegt in der geringeren Anzahl der gegenseitigen Durchbrechungen des Systemträgers und des Waagschalenträgers.

In Fig. 6 ist eine fünfte Ausführungsform gezeigt. Diese Ausführungsform kann z.B. aus einem Stanz-Biege-Teil, das die wesentlichen Teile der Waage umfaßt, hergestellt sein. Diese Ausführungsform ist deshalb in Fig. 8 als Abwicklung eines Stanz-Biege-Teiles dargestellt. Man erkennt den Systemträger 401 und den Waagschalenträger 404, der aus zwei Teilbereichen besteht; diese beiden Teilbereiche des Waagschalenträgers sind in nicht dargestellter Weise z.B. durch eine Strebe, die gleichzeitig die Klappvorrichtung für die Waagschale trägt, miteinander verbunden und erhalten dadurch eine genügende Stabilität. Weiter erkennt man den Hebel 409, der durch einen dünnen Steg 411 mit dem Systemträger 401 verbunden ist. Das Koppelelement 412 ist ebenfalls Bestandteil des Stanz-Biege-Teiles und weist an seinen Enden Dünnstellen 413 zur gelenkigen Verbindung mit dem Hebel 409 und dem Waagschalenträger 404 auf. Die Spule 414 und der Magnet 415 sind nur gestrichelt angedeutet, da sie nicht Bestandteil des Stanz-Biege-Teiles sind.

Die Lenker entstehen dadurch, daß das Stanz-Biege-Teil längs der beiden gestrichelten Linien 420 um 90° beispielsweise nach hinten abgewinkelt wird. Dadurch erstrecken sich die Lenker 405, 405&min; sowie 406, 406&min; waagerecht, während der Systemträger 401 und der Waagschalenträger 404 sich in einer senkrechten Ebene erstrecken. Damit ist der Waagschalenträger 404 in senkrechter Richtung beweglich über eine Parallelführung mit dem Systemträger 401 verbunden.

Die beiden oberen Lenker 405/405&min; und die beiden unteren Lenker 406/406&min; sind jeweils U-förmig ausgebildet, der eine Schenkel (405, 406) des U ist jeweils mit dem Waagschalenträger 404 verbunden, der andere Schenkel (405&min;, 406&min;) ist jeweils mit dem Systemträger 401 verbunden. Zusätzlich sind die mittleren Teile des U jeweils durch Verbindungsstreben 421 und 422 miteinander verbunden, um die Stabilität zu erhöhen. In Fig. 6 weist jeder Schenkel des U eine Dünnstelle 423 als Gelenk auf. Selbstverständlich kann jeder Schenkel auch zwei Dünnstellen als Gelenke aufweisen oder die Lenkerbereiche 405, 405&min;, 406, 406&min; können auf ihrer ganzen Länge durch eine entsprechend geringe Dicke elastisch ausgebildet sein.

Die im vorstehenden als Stanz-Biege-Teil beschriebene Ausführungsform kann selbstverständlich auch in anderer Form hergestellt werden:

Zum Beispiel kann man von einem C-förmigen Strangpreßprofil ausgehen und die Ausnehmungen in Fig. 6 durch Fräsen herstellen. In diesem Fall kann der senkrechte Bereich (Systemträger, Waagschalenträger, Hebel etc.) ohne zusätzlichen Aufwand dicker (und damit stabiler) gemacht werden als der abgewinkelte Bereich für die Lenker. Auch Dünnstellen in sonst dickeren Lenkern können bereits im Strangpreßprofil vorgesehen sein. - Selbstverständlich kann auch das ganze Teil in seiner endgültigen Gestalt als Gußteil hergestellt werden, wobei nur für die Ausnehmungen im Bereich der Lenker Schieber in der Gußform notwendig sind.

Die Waage eignet sich wegen ihrer kompakten Bauform besonders gut als Schmuck- und Edelsteinwaage.


Anspruch[de]
  1. 1. Kompakte Waage
    1. - mit einem Systemträger (1, 101, 201, 301, 401), der im wesentlichen aus einer senkrechten Platte besteht,
    2. - mit einem Waagschalenträger (4, 104, 204, 304, 404), der ebenfalls im wesentlichen aus einer senkrechten Platte besteht, wobei die Ebene des Systemträgers und die Ebene des Waagschalenträgers parallel zueinander sind,
    3. - mit mindestens zwei Lenkern (5, 6, 105, 106, 205, 206, 305, 306, 405, 405&min;, 406, 406&min;), die sich senkrecht zur Ebene des Systemträgers erstrecken und die den Waagschalenträger in Form einer Parallelführung mit dem Systemträger verbinden,
    4. - und mit einer Waagschale (2, 102, 202, 302), die klappbar am Waagschalenträger befestigt ist,
  2. dadurch gekennzeichnet,
    1. - daß am Systemträger ein Hebel (9, 109, 209, 309, 409) gelagert ist, der sich im vom Systemträger und Waagschalenträger umschlossenen Raum parallel zur Ebene des Systemträgers erstreckt,
    2. - und daß ein Koppelelement (12, 112, 212, 312, 412) den einen Hebelarm des Hebels mit dem Waagschalenträger verbindet, während am anderen Hebelarm des Hebels eine Spule (14, 414) zur elektromagnetischen Kraftkompensation befestigt ist, die in einen Luftspalt eines am Systemträger (1, 101, 201, 301, 401) befestigten Permanentmagneten (15, 415) eintaucht.
  3. 2. Kompakte Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Systemträger (1, 101, 201, 301, 401) und der Waagschalenträger (4, 104, 204, 304, 404) als Stanz-Biege-Teil ausgeführt sind.
  4. 3. Kompakte Waage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Systemträger (1, 101, 201, 301) und der Waagschalenträger (4, 104, 204, 304) in ihrem oberen Bereich und in ihrem unteren Bereich je zwei abgewinkelte Bereiche (7, 8, 107, 108, 108&min;, 207, 207&min;, 208, 208&min;, 307, 307&min;, 308, 308&min;) aufweisen, die als Befestigungspunkte für die Lenker (5, 8, 105, 106, 205, 208, 305, 306) der Parallelführung dienen.
  5. 4. Kompakte Waage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die abgewinkelten Bereiche (7, 8) beim Systemträger (1) und beim Waagschalenträger (4) aufeinander zu abgewinkelt sind und daß sich der Hebel (9) zwischen dem Systemträger und dem Waagschalenträger befindet.
  6. 5. Kompakte Waage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Elektronik der Waage im Raum zwischen Systemträger (1) und Waagschalenträger (4) befindet.
  7. 6. Kompakte Waage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die abgewinkelten Bereiche (107, 108, 108&min;) beim Systemträger (101) und beim Waagschalenträger (104) in gleicher Richtung abgewinkelt sind, daß die abgewinkelten Bereiche (108, 108&min;) beim Waagschalenträger so lang sind, daß sich der senkrechte Teil des Waagschalenträgers in geringem Abstand vor dem senkrechten Teil des Systemträgers befindet und daß sich der Hebel (109) vor dem Waagschalenträger befindet.
  8. 7. Kompakte Waage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Elektronik der Waage vor dem senkrechten Teil des Waagschalenträgers (104) befindet.
  9. 8. Kompakte Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Waagschalenträger (204, 304) und der Systemträger (201, 301) sich so durchdringen, daß der/die obere(n) Lenker (205, 305) mit ihrem hinteren (der Waagschale (202, 302) abgewandten) Ende am Systemträger befestigt sind, der/die untere(n) Lenker (206, 306) mit ihren vorderen (der Waagschale zugewandten) Ende am Systemträger befestigt sind und die jeweils anderen Enden der Lenker (205, 206, 305, 306) am Waagschalenträger befestigt sind.
  10. 9. Kompakte Waage nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Systemträger (401), der Waagschalenträger (404) und der Hebel (409) im wesentlichen in der gleichen senkrechten Ebene angeordnet sind.
  11. 10. Kompakte Waage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenker (405, 405&min;, 406, 406&min;) U-förmig ausgebildet sind und mit den Enden der beiden Schenkel am Systemträger (401) bzw. am Waagschalenträger (404) befestigt sind.
  12. 11. Kompakte Waage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenker (405, 405&min;, 406, 406&min;) U-förmig ausgebildet sind und zusammen mit dem Systemträger (401), dem Waagschalenträger (404) und dem Hebel (409) aus einem Stück hergestellt sind.
  13. 12. Kompakte Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (14) der elektromagnetischen Kraftkompensation etwa rechteckig ausgebildet ist und sich im Luftspalt zwischen zwei C-förmigen Magneten (15) befindet.
  14. 13. Kompakte Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Hebels (9, 109, 209, 309) etwa gleich der Länge des Systemträgers (1, 101, 201, 301) bzw. des Waagschalenträgers (4, 104, 204, 304) ist und daß das Koppelelement (12, 112, 212, 312) seitlich am Waagschalenträger angreift.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com