Parallelogrammlenkerstruktur, insbesondere monolithische Parallelogrammlenkerstruktur für einen Wägeaufnehmer

Die Erfindung betrifft eine Parallelogrammlenlcerstruktur, insbesondere eine monolithische Parallelogrammlenkerstruktur für einen Wägeaufnehmer, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Wägeaufnehmer, insbesondere für eine elektronische Waage nach dem Prinzip der Kraftkompensation, mit einer derartigen Parallelogrammlenkerstruktur.

Moderne Wägeaufnehmer, bei denen eine hohe Auflösung gefordert ist, arbeiten häufig nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation. In den letzten Jahren werden derartige Wägeaufnehmer praktisch ausschließlich als monolithische Wägeaufnehmer hergestellt, wobei alle wesentlichen Bestandteile, insbesondere die übliche Parallelogrammlenkerstruktur und die damit verbundenen wesentlichen Bestandteile der Kraftübertragungs- und/oder Untersetzungselemente monolithisch ausgebildet sind. Ein derartiger Wägeaufnehmer ist beispielsweise in der DE 100 54 847 C2 beschrieben. Eine derartige Parallelogrammlenkerstruktur ist insbesondere bei sogenannten Single-Point- Wägeaufnehmern erforderlich. Ohne die Parallelogrammlenkerstruktur, welche eine Zwangsparallelführung des Lastaufnehmers bewirkt, würden bei einer exzentrischen Belastung des Lastaufnehmers gegenüber den Kraftübertragungs- und/oder Untersetzungselementen, wie beispielsweise Hebelmechaniken, die auftretenden Drehmomente auf diese Elemente übertragen und durch deren unerwünschte Deformation einen Wägefehler erzeugen.

Eine derartige Parallelogrammlenkerstruktur wird üblicherweise durch einen oberen und einen unteren Lenker erzeugt, die planparallel zueinander stehen. Bei einer monolithischen Ausbildung des Wägeaufnehmers werden die Parallelogrammlenker mittels Materialdünnstellen, welche Festkörpergelenke darstellen, zu dem ortsfesten Teil des Wägeaufnehmers und zur Lastaufnahme verbunden. Die die Festkörpergelenke bildenden Dünnstellen sorgen

für eine geringere Steifigkeit des Parallelogramms in Messrichtung, das heißt, in der translatorischen Richtung, in welcher die Parallelogrammlenkerstruktur eine Verschiebung der Lastaufhahme ermöglicht. Die Steifigkeit der Parallelogrammlenkerstruktur in Messrichtung ist dabei durch die Dicke der Dünnstellen und die sich an die Dünnstellen anschließende Geometrie der Festkörpergelenke sowie deren Breite bestimmt. In Richtung der durch die Festkörpergelenke gebildeten Gelenkachsen weisen die Festkörpergelenke üblicherweise einen konstanten Querschnitt auf. Hierdurch ergibt sich eine einfache Herstellung der Festkörpergelenke, beispielsweise durch Bohren, Fräsen oder Erosionsverfahren.

Insbesondere bei Wägeaufnehmern für die Anwendung im Mikrogrammbereich ist es erforderlich, Festkörpergelenke mit möglichst geringer Steifigkeit zu verwenden, wobei in diesem Fall die Dicke der Dünnstellen auf Werte von 100 μm oder geringer reduziert werden muss. Hierdurch wird jedoch nicht nur die Steifigkeit in Messrichtung reduziert, sondern auch die Steifigkeit der Parallelogrammlenkerstruktur um Rotationsachsen senkrecht zu den Gelenkachsen der Festkörpergelenke. Insbesondere die Steifigkeit um eine Rotationsachse, die senkrecht zu den Gelenkachsen verläuft und in der Ebene liegt, die durch die Gelenkachsen aufgespannt wird, wird hierdurch ebenfalls reduziert. Damit kann eine exzentrische Lastein- leitung (außerhalb der Symmetrieebene der Parallelogrammlenkerstruktur), senkrecht zu den Gelenkachsen der Festkörpergelenke, zu ungenauen Messergebnissen führen. Ursache hierfür ist, dass bei exzentrischen Belastungen die Gelenkachsen der Festkörpergelenke gegenüber der Achse, die durch die Linie der dünnsten Stelle definiert ist, verschoben bzw. verkippt wird.

Eine Möglichkeit, die Steifigkeit der Parallelogrammlenkerstruktur gegenüber Drehmomenten um die vorgenannte Achse zu erhöhen, besteht darin, die Abstände der Gelenkachsen der Festkörpergelenke, das heißt, die Höhe und Breite des Parallelogramms zu erhöhen. Dies führt jedoch zu einer unerwünschten Vergrößerung des Bauraums eines derartigen Wägeaufnehmers.

Ausgehend von diesem Stand der Technik, liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Parallelogrammlenkerstruktur zu schaffen, welche in Richtung der Messrichtung eine geringe Steifigkeit und gleichzeitig eine verbesserte Verwindungssteifigkeit aufweist, so

dass die Parallelogrammlenkerstruktur auch für einen Wägeaufhehmer zur Erfassung geringer Lastkräfte geeignet ist. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen entsprechenden Wägeaufhehmer zu schaffen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 12.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass durch die Verwendung von wenigstens zwei separaten Festkörpergelenken an zumindest einem Ende eines Parallelogrammlenkers eine höhere Steifigkeit gegenüber Drehmomenten um Rotationsachsen, die nicht mit den parallelen Gelenkachsen übereinstimmen, erreicht werden kann, wenn die Längserstre- ckungsebenen der Festkörpergelenke einen Winkel ungleich Null einschließen. Die Gelenkachsen der wenigstens zwei Festkörpergelenke müssen dabei selbstverständlich fluchten, um die gewünschte Bewegung der Parallelogrammstruktur in Messrichtung zu ermöglichen, ohne dass sich die Parallelogrammstruktur verwindet.

An dieser Stelle sei daraufhingewiesen, dass unter der Längserstreckungsebene eines Festkörpers im Falle eines symmetrisch ausgebildeten Festkörpergelenks die Symmetrieebene zu verstehen ist. Im Fall unsymmetrisch ausgebildeter Festkörpergelenke kann hierunter eine durch die Dünnstelle verlaufende Ebene bezeichnet werden, wobei diese im Fall einer linien- förmigen Dünnstelle, das heißt, die Seitenwandungen der Dünnstelle weisen jeweils eine Gerade (bzw. Strecke) mit konstantem Abstand auf, senkrecht auf dem Abstand der beiden die Dünnstelle definierenden Geraden steht.

Nach der Erfindung kann die Steifigkeit in der gewünschten Bewegungsrichtung somit durch die Verwendung von sehr dünnen Dünnstellen der Festkörpergelenke, d.h. von Dünnstellen mit kleinem Querschnitt im Bereich der Gelenkachse, bei gleichzeitig hoher Steifigkeit um andere als die Gelenkachsen ermöglicht werden.

Dabei ist es selbstverständlich möglich, dass auch mehr als zwei Festkörpergelenke an dem betreffenden Ende des Parallelogrammlenkers verwendet werden, wobei zumindest zwei Festkörpergelenke zwischen den betreffenden Längserstreckungsebenen einen Winkel ungleich Null einschließen müssen. Gegebenenfalls können jedoch auch sämtliche der Festkör-

pergelenke am selben Parallelogrammlenker Längserstreckungen aufweisen, die gegenüber einer Bezugsebene jeweils einen unterschiedlichen Winkel aufweisen.

Aus Gründen einer einfachen Herstellbarkeit wird man jedoch bevorzugt eine Parallelogrammstruktur mit zwei Festkörpergelenken an wenigstens einem Ende eines Parallelogrammlenkers einsetzen. Die Gesamtbreite der Festkörpergelenke (insbesondere deren Dünnstellen) kann dabei mit der gesamten Breite der Parallelogrammlenkerstruktur oder des betreffenden Parallelogrammlenkers übereinstimmen. Die Gesamtbreite der Festkörpergelenke kann jedoch selbstverständlich auch geringer als die Gesamtbreite der Parallelogrammlenkerstruktur bzw. des betreffenden Parallelogrammlenkers gewählt werden. Die Breite und/oder die Geometrie der Festkörpergelenke - und insbesondere von deren Dünnstellen - kann gleich oder, um gegenüber definierten, exzentrischen Belastungen die Steifigkeit zu erhöhen, ungleich gewählt werden.

Jeder Parallelogrammlenker kann dabei (auf einer Ebene) durch einzelne — nicht miteinander verbundene - (in einer Ebene nebeneinander liegende) Parallelogrammlenkerelemente ausgebildet sein, wobei an jedem Ende des Parallelogrammlenkerelements wenigstens ein Festkörpergelenk ausgebildet ist. Die einzelnen Parallelogrammlenkerelemente können jedoch auch untereinander verbunden sein, beispielsweise durch einen oder mehrere Stege. Die gewünschte hohe Steifigkeit wird sich jedoch insbesondere bei solchen Ausführungsformen ergeben, bei denen jeder der Parallelogrammlenker einstückig oder monolithisch ausgebildet ist, oder wobei einzelne, in einer Ebene gelegene Parallelogrammlenkerelemente untereinander fest verbunden sind.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind an jeweils beiden Enden eines oder auch beider (oder aller) Parallelogrammlenker jeweils wenigstens zwei Festkörpergelenke vorgesehen, wobei die Längserstreckungsebenen jeweils wenigstens zweier dieser Festkörpergelenke einen Winkel ungleich Null einschließen.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist jedes der wenigstens zwei Festkörpergelenke an einem Ende eines Parallelogrammlenkers, in Längserstreckungsrichtung des Parallelogrammlenkers gesehen, gegenüber einem der wenigstens zwei Festkörpergelenke am jeweils

anderen Ende des betreffenden Parallelogrammlenkers (oder auch des betreffenden Parallelogrammlenkerelements) angeordnet, d.h. die Mittelebenen der einander gegenüber liegenden Festkörpergelenke (die senkrecht auf der betreffenden Längserstreckungsebene stehen) fluchten im Wesentlichen. Hierdurch lässt sich auf einfache Weise eine symmetrische Parallelogrammlenkerstruktur und ein symmetrisches Verhalten der Parallelogrammlenkerstruktur gegenüber eingeleiteten Kräften erreichen.

Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Parallelogrammlenkerstruktur weist jeweils ein erstes der an einem oder an beiden Enden des oder der Parallelogrammlenker vorgesehenen wenigstens zwei Festkörpergelenke eine Längserstreckungsebene auf, die mit der Ebene, die durch die beiden Gelenkachsen der am betreffenden Parallelogrammlenker vorgesehenen Festkörpergelenke aufgespannt wird, einen ersten Winkel α einschließt. Darüber hinaus weist jeweils ein zweites der an jedem Ende der Parallelogrammlenker vorgesehenen wenigstens zwei Festkörpergelenke eine Längserstreckungsebene auf, die mit der Ebene, die durch die beiden Gelenkachsen der am betreffenden Parallelogrammlenker vorgesehenen Festkörpergelenke ausgespannt wird, einen zweiten Winkel ß einschließt. Die Winkel α und ß sind dabei als diejenigen Winkel definiert, die von der Parallelogrammseite, die zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Gelenkachsen des betreffenden Parallelogrammlenkers liegen, und dem sich vollständig oberhalb oder vollständig unterhalb des Parallelogramms erstreckenden Teil der betreffenden Längserstreckungsebene eingeschlossen sind.

Dabei können die jeweils ersten Festkörpergelenke, welchen der Winkel α zugeordnet ist, an beiden Enden eines Parallelogrammlenkers sich, in Längserstreckungsrichtung des Parallelogrammlenkers gesehen, im wesentlichen einander gegenüberliegen. Ein geringer Versatz in Querrichtung des Parallelogrammlenkers ist dabei durchaus zulässig.

Nach einer anderen Ausführungsform können die jeweils ersten Festkörpergelenke an einem der beiden Enden eines Parallelogrammlenkers, in Längserstreckungsrichtung des Parallelogrammlenkers gesehen, im wesentlichen den jeweils zweiten Festkörpergelenken am jeweils anderen Ende des betreffenden Parallelogrammlenkers gegenüberliegen. Diese Ausführungsform gewährleistet eine optimale Steifigkeit gegenüber Drehmomenten um eine Achse pa-

rallel zur Längserstreckungsrichtung des betreffenden Parallelogrammlenkers. Diese Ausführungsform wird man insbesondere auch dann wählen, wenn der Parallelogrammlenker aus mehreren, voneinander getrennten Parallelogrammlenkerelementen besteht, an deren Enden jeweils ein einziges Festkörpergelenk vorgesehen ist.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Positionen der ersten und zweiten Festkörpergelenke, die an dem einen Parallelogrammlenker vorgesehen sind, gegenüber den entsprechenden Positionen der ersten und zweiten Festkörpergelenke, die am anderen der Parallelogrammlenker vorgesehen sind, vertauscht sein.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform, können die Längserstreckungsebenen der wenigstens zwei Festkörpergelenke an wenigstens einem Ende eines Parallelogrammlenkers senkrecht aufeinander stehen. Hierdurch ergibt sich eine maximale Steifigkeit für Drehmomente um beliebige Achsen, ausgenommen solche Achsen, die parallel zu den Gelenkachsen der Festkörpergelenke verlaufen.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann in diesem Fall die Längserstreckungsebene eines der Festkörpergelenke an dem oder den Enden des oder der Parallelogrammlenker mit derjenigen Ebene fluchten, die durch die Gelenkachsen beiderseits des betreffenden Parallelogrammlenkers definiert ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Parallelogrammlenkerstruktur als monolithische Parallelogrammlenkerstruktur ausgebildet, d.h., die Parallelogrammlenker, die Festkörpergelenke und die starren Elemente sind monolithisch ausgebildet.

Eine derartige Parallelogrammlenkerstruktur eignet sich insbesondere für einen Wägeaufnehmer, insbesondere für eine elektronische Waage nach dem Prinzip der Kraftkompensation, wobei ein erstes der beiden starren Elemente ortsfest gehalten ist und wobei das zweite der beiden starren Elemente zur Einleitung einer zu messenden Gewichtskraft ausgebildet ist, das heißt, die Lastaufnahme bildet.

Ein derartiger Wägeaufhehmer kann in üblicher Weise wenigstens ein Kraftübertragungs- und/oder Kraftuntersetzungselement aufweisen, welches mit dem zweiten starren Element, das die Lastaufhahme des Wägeaufhehmers bildet, verbunden ist. Das Kraftübertragungs- und/oder Kraftuntersetzungselement dient dabei zur übertragung der zu erfassenden Gewichtskraft bzw. zur Untersetzung der Gewichtskraft auf eine Mess- und/oder Anzeigeeinrichtung. Ein Kraftübertragungs- und/oder Kraftuntersetzungselement kann beispielsweise als Koppelstange oder als Hebel ausgebildet sein. Dabei sei im Rahmen der vorliegenden Beschreibung unter Kraftuntersetzung auch eine Kraftübersetzung verstanden.

Ein derartiges Kraftübertragungs- und/oder Kraftuntersetzungselement wird man, soweit möglich ebenfalls monolithisch, mit der Parallelogrammstruktur ausbilden und innerhalb des Parallelogramms anordnen. Ist das Vorsehen der Mess- und/oder Anzeigeeinrichtung innerhalb des Parallelogramms nicht möglich, so kann ein entsprechendes Kraftübertragungs- und/oder Kraftuntersetzungselement auch — zumindest teilweise — aus dem Parallelogrammbereich herausführen. Li diesem Fall kann beispielsweise der letzte Hebelarm seitlich (zweigeteilt auf beiden Seiten oder asymmetrisch einseitig) an der Parallelogrammstruktur vorbeigeführt sein. In diesem Fall kann das betreffende Kraftübertragungs- und/oder Kraftuntersetzungselement (oder ein Teil davon) mit dem oder den monolithisch mit der Parallelogrammstruktur hergestellten Kraftübertragungs- und/oder Kraftuntersetzungselementen lösbar verbunden sein, beispielsweise durch Verschrauben. In einer anderen Alternative kann der letzte Hebelarm auch durch eines der starren Elemente an den Parallelogrammseiten oder durch die Parallelogrammlenker hindurch aus dem Parallelogramm herausgeführt sein.

Selbstverständlich kann in an sich bekannter Weise einer der Parallelogrammlenker oder eines der Parallelogrammlenkerelemente gleichzeitig als Kraftübertragungs- und/oder Kraftuntersetzungselement oder Teil hiervon, insbesondere als Hebel oder Teilhebel, dienen.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Parallelogrammstruktur;

Fig.2 eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform in Fig. 1 ;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Wägeaufhehmers mit einer Parallelogrammstruktur nach den Figuren 1 und 2, und

Fig. 4 eine perspektivische Ausführungsform eines Wägeaufhehmers mit einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Parallelogrammstruktur.

Die in Fig. 1 dargestellte monolithische Parallelogrammstruktur 1 umfasst ein erstes starres Element 3, welches zum Einsatz der Parallelogrammstruktur 1 bei einem Wägeaufhehmer zur ortsfesten Halterung ausgebildet ist und einen Fortsatz 5 zur Aufnahme einer nicht dargestellten Mess- und/oder Anzeigevorrichtung aufweist.

Des weiteren weist die Parallelogrammstruktur 1 ein zweites starres Element 7 auf, welches über zwei Parallelogrammlenker 9, 11 mit dem ersten starren Element 3 verbunden ist. Das zweite starre Element 7 kann zur Verwendung der monolithischen Parallelogrammstruktur 1 für eine Wägeaufhehmer als Lastaufhahme ausgebildet sein.

Die Parallelogrammlenker 9, 11 sind mittels an jedem Ende der Parallelogrammlenker 9, 11 angeordnete Festkörpergelenke einstückig mit dem ersten bzw. zweiten starren Element 3, 7 verbunden. Die Festkörpergelenke (13a, 13b sowie 15a, 15b) des oberen Parallelogrammlenkers weisen Längserstreckungsebenen auf, die jeweils in der Symmetrieebene der durch jeweils zwei Bohrungen hergestellten Dünnstellenbereiche liegen. Die Gelenkachsen liegen jeweils im Zentrum der betreffenden Dünnstelle (im Querschnitt gesehen), das heisst, die Gelenkachsen liegen jeweils parallel zu den Linien der Aussenwandungen der Dünnstellenbereiche, die den minimalen Abstand voneinander besitzen, und zwar in der Mitte des Abstands. Die Gelenkachsen liegen damit in der betreffenden Längserstreckungsebene des betreffenden Festkörpergelenks.

Bei der Ausführungsfoπn gemäß den Figuren 1 und 2 verlaufen die Längserstreckungsebe- nen der Festkörpergelenke 13b und 15a des oberen Parallelogrammlenkers 9 jeweils horizontal bzw. sind in diesem Fall die Längserstreckungsebenen der Festkörpergelenke 13b und 15a mit derjenigen Ebene identisch, die durch die Gelenkachsen dieser Festkörpergelenke 13b und 15a aufgespannt wird.

Dagegen verlaufen die Längserstreckungsebenen der Festkörpergelenke 13a bzw. 15b des oberen Parallelogrammlenkers 9 vertikal, das heißt, diese Längserstreckungsebenen stehen senkrecht auf den Längserstreckungsebenen der Festkörpergelenke 13 b und 15a. Durch diese diagonale Anordnung der Festkörpergelenke (in Draufsicht) mit jeweils gleichverlaufender Längserstreckungsebene ergibt sich eine sehr gute Verwindungssteifϊgkeit bei der gelenkigen Anbindung des zweiten starren Elements 7 an das erste starre Element 3 gegenüber Drehmomenten um eine Achse, die nicht parallel zu den Gelenkachsen verläuft.

Die Anbindung des zweiten starren Elements 7 an das erste starre Element 3 über den unteren Parallelogrammlenker 11 wurde bei der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen so gewählt, dass die Festkörpergelenke 17a, 17b bzw. 19a, 19b gegenüber entsprechenden Positionen der Festkörpergelenke 13a, 13b bzw. 15a, 15b jeweils Längserstreckungsebenen mit der jeweils anderen Ausrichtung aufweisen. Das heißt, die Festkörpergelenke 17a, 19b weisen eine horizontal verlaufende Längserstreckungsebene auf, während die Längserstreckungsebenen der Festkörpergelenke 17b, 19a vertikal verlaufen.

Durch diese Anordnung der Festkörpergelenke wird eine maximale Steifigkeit der Anbindung des zweiten starren Elements 7 an das erste starre Element 3 gegenüber auftretenden Drehmomenten um Achsen erreicht, die nicht parallel zu den Gelenkachsen verlaufen.

Selbstverständlich könnten die Längserstreckungsebenen auch anders gewählt werden. Soll jedoch ein bestimmtes symmetrisches Verhalten der Parallelogrammführung gegenüber definierten Drehmomenten erreicht werden, so empfiehlt es sich, dass die Längserstreckungsebenen der jeweils beiden Festkörpergelenke 13, 15, 17, 19 ein jeweils einem Ende eines Parallelogrammlenkers 9, 11 jeweils unter einem definierten Winkel α bzw. ß gegenüber einer Bezugsebene verlaufen, d.h. ein erstes der Festkörpergelenke besitzt eine Längs-

erstreckungsebene, die mit der Bezugsebene einen ersten Winkel α einschließt, während ein zweites der Festkörpergelenke eine Längserstreckungsebene besitzt, die mit der Bezugsebene einen zweiten Winkel ß einschließt.

Wie in Fig. 1 dargestellt, kann als Bezugsebene beispielsweise diejenige Ebene E gewählt werden, die durch die beiden Gelenkachsen der Festkörpergelenke 13 (13a, 13b) bzw. 15 (15a, 15b) aufgespannt wird. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ergibt sich für das Festkörpergelenk 13 a, dessen Längserstreckungsebene vertikal verläuft, ein Winkel von α = 90°, wobei als Winkel α derjenige Winkel bezeichnet ist, den die Ebene E (bzw. der Teilbereich zwischen den Gelenkachsen der Festkörpergelenke 13, 15) mit dem Teil der Längserstreckungsebene des Festkörpergelenks 13a einschließt, der vollständig oberhalb des Parallelogramms verläuft, welches (im Querschnitt) durch die vier Gelenkachsen gebildet ist.

In gleicher Weise schließt die Längserstreckungsebene des Festkörpergelenks 13b mit der Ebene E einen Winkel ß = 0° ein, wobei auch der Winkel ß als derjenige Winkel definiert ist, der - ausgehend von dem Teil der Ebene E zwischen den beiden Gelenkachsen des Parallelogrammlenkers 9 und dem Teil der Längserstreckungsebene des Festkörpergelenks 13b eingeschlossen wird, der sich vollständig oberhalb des Parallelogramms erstreckt. Die Längserstreckungsebenen der Festkörpergelenke 13a und 13b schließen somit einen Winkel δ = α - ß= 90° ein.

Die Verhältnisse für die Festkörpergelenke 15a, 15b am gegenüber liegenden Ende des Parallelogrammlenkers 9 sind bei der Ausfuhrungsform nach den Figuren 1 und 2 genau umgekehrt. Hier weist das Festkörpergelenk 15a einen Winkel ß = 0° auf und das Festkörpergelenk 15b einen Winkel von α = 90°, d.h. einem Festkörpergelenk mit einem ersten Winkel von α = 90° liegt jeweils ein Festkörpergelenk mit einem zweiten Winkel von ß = 0° gegenüber.

Die Winkel im Fall der Festkörpergelenke 17 bzw. 19 können in analoger Weise definiert werden, wobei die Winkel α bzw. ß in diesem Fall durch die unterhalb des Parallelogramms liegenden Teile der Längserstreckungsebenen definiert werden (außer für den (nicht dargestellten) Fall α = 0° bzw. ß = 0°) und diejenige Ebene, die durch die Gelenkachsen der Fest-

körpergelenke 17 bis 19 aufgespannt wird. Auch in diesem Fall wird mit α bzw. ß immer derjenige Winkel bezeichnet, der von dem Teil der Ebene zwischen den beiden Gelenkachsen und dem vollständig unterhalb des Parallelprogramms liegenden Teil der betreffenden Längserstreckungsebene eingeschlossen wird.

Um eine Symmetrie und eine hohe Steifigkeit gegenüber Drehmomenten um Achsen, die nicht parallel zu den Gelenkachsen liegen, zu erreichen, wurden bei der Ausfuhrungsform in den Figuren 1 und 2 die Positionen der Festkörpergelenke am unteren Parallelogrammlenker 11, die Längserstreckungsebenen mit den Winkeln α = 90° bzw. ß = 0° aufweisen, gegenüber den entsprechenden Positionen der Festkörpergelenke am oberen Parallelogrammlenker 9 vertauscht, d.h. die Festkörpergelenke 17b und 19a weisen jeweils eine Längserstreckungsebene mit einem Winkel α = 90° auf und die Festkörpergelenke 17a und 19b jeweils eine Längserstreckungsebene mit einen Winkel ß = 0°.

Es sei daraufhingewiesen, dass die bei der Ausführungsform nach den Figuren 1 und 2 jeweils gleich gewählten Breiten der Dünnstellen der Festkörpergelenke 13, 15, 17, 19 nicht notwendigerweise immer gleich breit gewählt werden müssen. Wird beispielsweise der Lastaufhehmer immer (oder vornehmlich) in einer definierten Art und Weise unsymmetrisch mit einer Last beaufschlagt (d.h. die Last wird nicht mit dem Schwerpunkt in der Längsmittelebene der Parallelogrammstruktur eingeleitet), so kann auch eine unsymmetrische Wahl der Breiten der Dünnstellen der Festkörpergelenke vorteilhaft sein.

Fig. 3 zeigt einen Wägeaumehmer 20, welcher eine monolithische Parallelogrammstruktur 1 nach den Figuren 1 und 2 aufweist. Das erste starre Element 3 stellt den ortsfesten Teil des Wägeaufhehmers 20 dar, und das zweite starre Element 7 bildet den (beweglichen) Lastaufnehmer. Innerhalb des durch die Gelenkachsen der Festkörpergelenke 13, 15 und 17 sowie 19 gebildeten Parallelogramms ist ein monolithisch mit der Parallelogrammstruktur ausgebildeter Hebel 22 vorgesehen, der über eine Koppelstange 24 an einen sich innerhalb des Parallelogramms erstreckenden Teil des Lastaufhehmers angebunden ist. Die Koppelstange 24 ist über jeweils ein Festkörpergelenk mit dem Lastaufhehmer und mit dem kurzen Hebelarm des Hebels 22 verbunden. Die Drehachse des Hebels 22 wird ebenfalls über ein Fest-

körpergelenk 28 definiert. Am Ende des langen Hebelarms des Hebels 22 ist eine Halterung zur Aufnahme einer Messeinrichtung (nicht dargestellt) oder Teile hiervon vorgesehen.

Der Fußbereich des ortsfesten Teils 3 ist mit einer Bodenplatte 26 einstückig ausgebildet, mit welcher der Wägeaufhehmer beispielsweise in einem Waagengehäuse (nicht dargestellt) montiert werden kann.

Dieser Fußbereich des ortsfesten Teils 3 ist bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform nicht, wie bei der Ausführungsform nach Fig. 4, massiv mit der Bodenplatte 26 verbunden, sondern über drei Festkörpergelenke 30, die sich zwischen der Außenwandung des Fußbereichs des ortsfesten Teils 3 und der Innenwandung eines Durchbruchs in der Bodenplatte 26 erstrecken. Dabei ist in Fig. 3 nur eines der beiden längsseitig vorgesehenen Festkörpergelenke 30 und das in der Breitseite des Durchbruchs vorgesehene Festkörpergelenk sichtbar. Die Gelenkachsen der Festkörpergelenke 30 verlaufen dabei senkrecht zur Ebene der Bodenplatte 26, so dass bei einer Lasteinleitung auf den Lastaufnehmer bzw. das starre Teil 7 der Parallelogrammstruktur 1 in eben dieser Richtung kein unerwünschtes Verkippen des Lastaufnehmers auftritt. Durch diese drei Festkörpergelenke wird somit eine mechanische Entkopplung der Bodenplatte gegenüber den übrigen, für die Messung relevanten Teilen des Wägeaufhehmers 20 erreicht, so dass beispielsweise Verwindungen oder Spannungen, die in der Bodenplatte 26 durch deren mechanische Befestigung an einem weiteren Element, beispielsweise in einem nicht dargestellten Gehäuse, nicht auf die für die Messung relevanten Teile des Wägeaufnehmers 20 übertragen werden und daher die Messgenauigkeit nicht beeinträchtigen.

Dieses Merkmal der Verbindung der Bodenplatte mit den übrigen Teilen eines Wägeaufnehmers über wenigstens drei Festkörpergelenke (vorzugsweise genau drei Festkörpergelenke) kann selbstverständlich auch ohne die spezielle Ausbildung der Parallelogrammstruktur nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

Die in Fig. 4 dargestellte Wägeaufnehmer 20 unterscheidet sich von dem in Fig. 3 dargestellten Wägeaufnehmer — abgesehen von einer üblichen massiven Verbindung des Fußbereichs des ortsfesten Teils 3 mit der Bodenplatte 26 - lediglich durch die Anordnung der

Parallelogrammstruktur 1. Bei dieser Ausfuhrungsform der Parallelogrammstruktur 1 weisen die einander gegenüberliegenden Festkörpergelenke der Parallelogrammlenker 9 bzw. 11 jeweils eine horizontale bzw. vertikale Längserstreckungsebene auf. Die (in Draufsicht) diagonale Anordnung der Festkörpergelenke 13 bzw. 15 gemäß Fig. 1 bis 3 wird somit durch die symmetrische Anordnung gemäß Fig. 4 ersetzt (symmetrisch bezüglich einer vertikalen Mittelebene des Parallelogrammlenkers 9 bzw. 11, die quer zur Längserstreckungsrichtung der Parallelogrammstruktur 1 verläuft.

Um symmetrische Steifϊgkeitseigenschaften bezüglich Drehmomenten um eine Achse, die senkrecht zu den Gelenkachsen der Festkörpergelenke 13, 15, 17, 19 verläuft, zu erreichen, sind die Festkörpergelenke des unteren Parallelogrammlenkers 11 hinsichtlich ihrer Längserstreckungsebene so gewählt, dass die Längserstreckungsebene jeweils senkrecht auf der Längserstreckungsebene des betreffenden Festkörpergelenks 13, 15, 17, 19 an der entsprechenden Position des oberen Parallelogrammlenkers 9 steht.

Die in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen eines Wägeaufnehmers 20 bzw. einer monolithischen Parallelogrammlenkerstruktur 1 mit jeweils zwei Festkörpergelenken an jedem Ende des oberen bzw. unteren Parallelogrammlenkers 9, 11 stellen für die Praxis wichtige Ausführungsformen dar, da diese auf relativ einfache Weise herzustellen sind und eine weitgehend symmetrische Charakteristik der Parallelogrammlenkerstruktur 1 aufweisen.

Wie bereits eingangs erwähnt, besteht ebenfalls die Möglichkeit, jeden der Parallelogrammlenker 9 bzw. 11 durch zwei oder mehrere Parallelogrammlenkerteile zu ersetzen, welche durch ein Auftrennen der in den Figuren dargestellten Parallelogrammlenker 9, 11 in Längsrichtung erzeugbar sind. Hier erhält man weitgehend dasselbe Verhalten bezüglich Biegebeanspruchungen, wenn auch die Steifigkeit etwas reduziert ist. Eine derartige vollständige Separierung eines Parallelogrammlenkers in mehrere Parallelogrammlenkerelemente kann jedoch den Vorteil bieten, dass zwischen diesen ein Kraftübertragungs- und/oder Kraftuntersetzungselement herausgeführt werden kann, oder dass für die Fertigung in diesem Bereich mit entsprechenden Werkzeugen in den Innenraum des Parallelogramms eingegriffen werden kann.

Zwar hat eine vollmonolithische Ausbildung der Parallelogrammlenkerstruktur Vorteile hinsichtlich der mechanischen und thermischen Stabilität, jedoch kann aus fertigungstechnischen Gründen auch eine teilmonolithische Ausbildung der Parallelogrammlenkerstruktur vorteilhaft oder sogar notwendig sein. Beispielsweise können ein oder mehrere Festkörpergelenke mit sich daran anschließenden Teilen der starren Elemente, 3, 7 bzw. der Parallelogrammlenker 9, 11 monolithisch ausgebildet sein. Diese Teilelemente können dann mit weiteren Teilen zu einer gesamten Parallelogrammlenkerstruktur zusammengesetzt werden, sowohl durch lösbares als auch nicht lösbares Verbinden der einzelnen Komponenten.

Selbstverständlich können auch die Parallelogrammlenker 7, 9 oder Parallelogrammlenkerteile mit den an einem oder beiden Enden vorgesehenen Festkörpergelenken sowie mit sich daran anschließenden Teilen der starren Elemente 3, 7 monolithisch ausgebildet sein.

Schließlich kann die Parallelogrammlenkerstruktur auch „scheibenweise" hergestellt sein, d.h., die Parallelogrammlenkerstruktur 1 wird in der Längsebene in einzelne, scheibenartige, monolithische Parallelogrammlenkerstrukturelemente aufgeteilt, wobei beispielsweise jedes dieser monolithischen Parallelogrammlenkerstrukturelemente die Parallelogrammlenkerelemente, mindestens ein Festkörpergelenk an jedem Ende und Teile der starren Element um- fasst. Diese monolithischen Parallelogrammlenkerstrukturelemente können dann (seitlich aneinander gesetzt) zur gesamten Parallelogrammlenkerstruktur lösbar oder unlösbar verbunden werden. Die einzelnen Parallelogrammlenkerstrukturelemente sind deutlich einfacher zu fertigen als eine insgesamt monolithisch hergestellte Parallelogrammlenkerstruktur, wobei die einzelnen Parallelogrammlenkerstrukturelemente beispielsweise nur Festkörpergelenke aufweisen können, die Längserstreckungsebenen mit identischen Winkeln α oder ß besitzen.