Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Kraftmessplatte, bestehend aus einem plattenförmigen Träger, der bei vertikaler Anordnung in vertikaler Richtung oben einen oberen Trägerabschnitt und in vertikaler Richtung unten einen unteren Trägerabschnitt aufweist, wobei mindestens ein erster endseitiger Trägerabschnitt vorgesehen ist, der einerseits über einen vertikalen Stab mit dem oberen Trägerabschnitt und andererseits über ein horizontal ausgerichtetes und Dehnungsmessstreifen aufweisendes Federelement mit dem unteren Trägerabschnitt verbunden ist

Aus der DE 28 13 769 Al ist eine Kraftmessplatte bekannt, die in Verbindung mit einer zweiten Messplatte eine elektronische Waage bildet. Die bekannte Messplatte besteht aus einem plattenförmigen Träger, der vertikal angeordnet wird, oben einen oberen Trägerabschnitt und unten einen unteren Trägerabschnitt aufweist, wobei mindestens an einer Endseite der Kraftmessplatte ein endseitiger Trägerabschnitt vorgesehen ist, der einerseits über einen vertikalen Stab mit dem oberen Trägerabschnitt und andererseits über ein horizontal ausgerichtetes und Dehnungsmessstreifen aufweisendes Federelement mit dem unteren Trägerabschnitt verbunden ist. Nachteilig bei der bekannten Messplatte ist, dass oben und unten parallel zu dem horizontal ausgerichteten, die Dehnungsmessstreifen aufweisendem Federelement, weitere horizontale Biegestege bzw. Biegestäbe vorgesehen sind, die ebenfalls den endseitigen Trägerabschnitt mit einem Trägerabschnitt verbinden und durch die die Einwirkung störender Scherkräfte auf das Federelement ausgeschaltet werden soll. Dies führt zu einer relativ komplizierten und entsprechend schwierig herzustellenden Messplatte.

Aus der DE 25 43 354 Al ist eine Kraftmessplatte dargestellt, deren oberer Trägerabschnitt über einem vertikalen Stab mit einem horizontalen, einen Dehnungsmessstreifen aufweisenden Federelement verbunden ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die bekannte Messplatte so zu verbessern, dass sie einfacher und unkomplizierter ausgebildet ist und entsprechend leichter und kostengünstiger herstellbar ist. Ein Übersprechen eingeleiteter vertikaler und horizontale Kräfte soll dabei ebenfalls weitgehend vermieden werden.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass der untere Trägerabschnitt an seinem dem ersten endseitigen Trägerabschnitt abgewandten Ende über einen horizontalen Stab mit dem oberen Trägerabschnitt verbunden ist und dass ein zweiter endseitiger Trägerabschnitt vorhanden ist, über den der horizontale Stab mit dem unteren Trägerabschnitt über ein vertikal ausgerichtetes und Dehnungsmessstreifen aufweisendes W

Federelement verbunden ist.

Durch die Verbindung des unteren Trägerabschnittes an einem Ende über einen vertikalen Stab und an seinem anderen Ende über einen horizontalen Stab wird ein Übersprechen vertikaler und horizontaler Kraftkomponenten innerhalb der Kraftmessplatte verhindert bzw. die Kraftkomponenten beim Einleiten einer Kraft in den oberen Teilabschnitt werden gegenüber dem unteren Teilabschnitt entkoppelt. Der Aufbau der Kraftmessplatte wird dabei erheblich vereinfacht. Die Stäbe der Kraftmessplatte lassen sich zudem relativ einfach und kostengünstig durch Schlitze herstellen.

Durch das vertikal ausgerichtete Federelement mit Dehnungsmessstreifen lassen sich die entkoppelten horizontalen Kraftkomponenten bestimmen und beispielsweise zur Fehlerkorrektur bei einer schräg aufgestellten bzw. geneigten Waage nutzen.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die dem oberen Trägerabschnitt abgewandte Außenseite des Federelementes die Dehnungsmessstreifen (DMS) auf, die in Längsrichtung der Außenseite in einer Reihe angeordnet sind.

Die Anordnung der DMS auf der Außenseite des Federelementes vereinfacht deren Positionierung bzw. Herstellung.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bildet das horizontale Federelement als Verbindung zwischen dem unteren Trägerabschnitt und dem ersten endseitigen Trägerabschnitt und/oder das vertikale Federelement als Verbindung zwischen dem unteren Trägerabschnitt und dem zweiten endseitigen Trägerabschnitt bzw. dem horizontalen Stab eine Dünnstelle, die zu den benachbarten Trägerabschnitten hin in ihrer Dicke ansteigt, wobei das Federelement an seiner Außenseite eben ausgebildet ist und in die benachbarten Schmalseiten der Trägerabschnitte übergeht.

Dadurch wird es ermöglicht, vier DMS an Stellen gleicher Dehnung in einer Reihe anzuordnen.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dem horizontal ausgerichteten Federelement und/oder dem vertikal ausgerichteten Federelement ein Überlastanschlag zugeordnet .

Dabei werden zu große Kräfte direkt von dem oberen Teilabschnitt auf den unteren Teilabschnitt übertragen, ohne die Federelemente über ihre maximale Belastbarkeit hinaus zu belasten.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bildet ein das Federelement umgebender Bereich des plattenförmigen Trägers ein separates Federelementteil, das mit dem Restteil des plattenförmigen Trägers fest verbunden ist.

Dadurch ist es möglich, das separate, relativ kleine Federelementteil unabhängig von dem Restteil getrennt herzustellen. Dabei kann das Federelementteil aus einem relativ teuren, hochwertigen und/oder schwerer zu bearbeitenden Federmaterial und das Restteil aus einem preiswerteren und/oder einfacher zu bearbeitenden Federmaterial hergestellt werden. Bevorzugt ist dabei der Überlastanschlag in dem Federelementteil angeordnet.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Federelementteil aus einer aushärtbaren Nickel-Chrom-Eisen-Legierung mit einem Nickelgehalt zwischen 36 und 60% und einem Chromgehalt zwischen 15 und 25% ausgebildet. Vorzugsweise wird dabei Inconel verwendet, wie es beispielsweise aus der DE 10 2005 060 106 Al bekannt ist.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind das Federelementteil mit dem Federelement mit horizontaler Ausrichtung und das Federelementteil mit dem Federelement mit vertikaler Ausrichtung gleich ausgebildet und werden entsprechend ihrer vorgesehenen Position mit den Restteilen beispielsweise durch Verschweißen oder Verkleben verbunden.

Das Federelementteil kann beispielsweise durch Drahterodieren oder Laserschneiden hergestellt werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Dehnungsmessstreifen durch Dünnschichtabscheidung beispielsweise Sputtern (Kathodenzerstäubung) auf das Federelement aufgebracht. Insbesondere bei der Verwendung eines separat herstellbaren Federelementes ist es wirtschaftlich möglich, das für das Sputtern benötigte Vakuum zur Verfügung zu stellen. Aufgesputterte Dehnungsmessstreifen haben den Vorteil, dass sich auf diese Weise sehr hochohmige Dehnungsmessstreifen herstellen lassen. Dadurch sinkt der Stromverbrauch, was besonders bei batteriebetriebenen Waagen vorteilhaft ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Kraftmessplatte mit mindestens einer weiteren Kraftmessplatte zur Bildung einer elektronischen Waage mit ihrem oberen Trägerabschnitt an einem Wägeplattform-Unterbau und mit ihrem unteren Trägerabschnitt an einem Grundkörper der Waage befestigt. Insbesondere werden bei einem Wägeplattform- Unterbau mit einem dreieckig geformten Umriss und einem entsprechenden Grundkörper, drei Kraftmessplatten zur Kraftübertragung verwendet.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft veranschaulicht sind.

In den Zeichnungen zeigen:

Figur 1: eine Vorderansicht einer Kraftmessplatte,

Figur 2: eine Vorderansicht einer weiteren Kraftmessplatte mit einem zusätzlichen, vertikal ausgerichteten Federelement,

Figur 3: eine Vorderansicht einer Kraftmessplatte entsprechend Fig. 1 mit einem separaten Federelementteil, Figur 4 : eine Vorderansicht einer Kraftmessplatte entsprechend Fig. 2 mit zwei separaten Federelementteilen,

Figur 5: eine Vorderansicht eines separaten

Federelementteiles in vergrößerter Darstellung,

Figur 6: eine Draufsicht auf ein separates

Federelementteil mit vier in einer Reihe in Längsrichtung angeordneten DMS,

Figur 7: eine räumliche Draufsicht auf einen mit einem Grundkörper über drei Kraftmessplatten verbundenen Wägeplattform-Unterbau einer Waage und

Figur 8: eine Vorderansicht der Waage von Fig. 7.

Eine Kraftmessplatte 1 besteht im Wesentlichen aus einem plattenförmigen Träger 2 mit einem oberen Trägerabschnitt 3, einem unteren Trägerabschnitt 4, einem ersten endseitigen Trägerabschnitt 5 und einem horizontalen Federelement 6.

Der plattenförmige Träger 2 weist in vertikaler Richtung oben den oberen Trägerabschnitt 3 auf, der über einen vertikalen Stab 7 mit dem dem unteren Trägerabschnitt 4 vorgelagerten ersten endseitigen Trägerabschnitt 5 verbunden ist. Der erste endseitige Trägerabschnitt 5 ist seinerseits über das horizontal ausgerichtete Federelement 6 mit dem parallel zum oberen Trägerabschnitt 3 angeordneten unteren Trägerabschnitt 4 verbunden. An seinem dem ersten endseitigen Trägerabschnitt 5 abgewandten Ende ist der untere Trägerabschnitt 4 über einen horizontalen Stab 8 mit dem dem vertikalen Stab 7 zugewandten Ende des oberen Trägerabschnittes 3 verbunden.

Der plattenförmige Träger 2 ist mit seinem oberen Trägerabschnitt 3 über zwei Löcher 9 und mit seinem unteren Trägerabschnitt 4 über zwei Löcher 10 befestigbar. Die vertikalen Schlitze 11, 12 dienen dazu, über Befestigungsschrauben 13 in die Kraftmessplatte 1 bzw. den plattenförmigen Träger 2 eingebrachte Verspannungen vom restlichen Teil des plattenförmigen Trägers 2 fernzuhalten.

Zwischen dem endseitigen Trägerabschnitt 5 und dem unteren Trägerabschnitt 4 ist ein Überlastanschlag 14 angeordnet.

Entsprechend den Ausführungsbeispielen der Figuren 2 und 4 ist dem unteren Trägerabschnitt 4 an seinem dem endseitigen Trägerabschnitt 5 abgewandten Ende ein zweiter endseitiger Trägerabschnitt 15 vorgelagert, über den der horizontale Stab 8 über ein vertikal ausgerichtetes Federelement 16 mit dem unteren Trägerabschnitt 4 verbunden ist.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 bildet ein das horizontale Federelement 6 umgebender Bereich des plattenförmigen Trägers 2 ein separates Federelementteil 17, das mit einem Restteil 18 des plattenförmigen Trägers 2, beispielsweise durch Verschweißen oder Verkleben, verbunden ist.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 4 ist entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 ein vertikales Federelement 16 vorgesehen, dass ebenfalls als separates Federelementteil 17 ausgebildet ist. Entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Figur 4 wird der plattenförmige Träger 2 somit in zwei separate Federelementeile 17 und zwei Restteile 19, 20 unterteilt. Die vier Einzelteile 17, 19, 20 werden separat hergestellt. Die beiden Restteile 19, 20 werden über die beiden Federelementteile 17 miteinander verbunden.

Figur 5 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines separaten Federelementteiles 17 mit horizontalem Federelement 6 und vier Dehnmessstreifen 21, die an der Außenseite 22 in Längsrichtung in einer Reihe angeordnet sind. Dabei weist das separate Federelementteil 17 den Überlastanschlag 14 auf. Das gleiche gilt entsprechend für ein vertikal angeordnetes Federelementteil 17.

Das Federelement 6 bildet eine mittig angeordnete Dünnstelle 23, die zu den benachbarten Trägerabschnitten 4, 5 in ihrer Dicke 24 ansteigt, wobei die Außenseite 22, die die Dehnungsmessstreifen 21 trägt, eben ausgebildet ist.

Figur 6 zeigt eine Außenseite 22 mit darauf angebrachten vier Dehnungsmessstreifen 21 mit Anschlüssen 26. Die Dehnungsmessstreifen 21 nebst Anschlüssen 26 werden durch Sputtern unter Vakuum auf die Außenseite 22 des separaten Federelementteiles 17 aufgebracht. Zur Demonstration der Längsrichtung der Außenseite 22 ist in Fig. 6 eine Längsachse 25 dargestellt. Die Figuren 7 und 8 zeigen das Beispiel einer im einzelnen nicht weiter dargestellten Waage, bei der ein Grundkörper 27 mit einem gleichseitigen dreieckigen Umriss über drei Kraftmessplatten 1 mit einem entsprechend geformten Wägeplattform-Unterbau 28 verbunden ist.

Bezugszeichenliste

1 Kraftmessplatte

2 plattenförmiger Träger

3 oberer Trägerabschnitt

4 unterer Trägerabschnitt

5 erster endseitiger Trägerabschnitt

6 horizontales Federelement

7 vertikaler Stab

8 horizontaler Stab

9 Loch von 3

10 Loch von 4

11 Schlitz von 3

12 Schlitz von 4

13 Befestigungsschraube

14 Überlastanschlag

15 zweiter endseitiger Trägerabschnitt

16 vertikales Federelement

17 separates Federelementteil

18 Restteil von 2

19 Restteil (oberes)

20 Restteil (unteres)

21 Dehnungsmessstreifen

22 Außenseite von 17

23 Dünnstelle von 6

24 Dicke von 6

25 Längsachse

26 Anschluss

27 Grundkörper

28 Wägeplattform-Unterbau