Die Erfindung betrifft eine stabförmige Wägezelle mit einer Befestigungsvorrichtung zur Befestigung in einem dünnwandigen Hohlprofil, welches unterschiedliche Querschnittsformen aufweisen kann.

Stabförmige Wägezellen sind vorzugsweise mit einem als Doppelbiegefeder ausgebildeten Dehnungsabschnitt versehen und aus dem Stand der Technik bekannt. Eine Wägezelle dieses Typs wird an ihrem Befestigungsabschnitt an einer Basis befestigt und an ihrem Belastungsabschnitt mit einer Kraft F belastet. Mittels Dehnungsmessstreifen, die auf der Doppelbiegefeder angeordnet sind, werden Dehnungen an dieser gemessen und in eine Kraft umgerechnet.

Die Befestigung der Wägezelle an oder in der Basis erfolgt vorzugsweise durch eine Verschraubung. Dazu weist der Befestigungsabschnitt der Wägezelle üblicherweise Löcher und die Basis, an welcher die Wägezelle befestigt wird, dazu korrespondierende Gewindebohrungen auf. Die Befestigung durch Verschrau- ben ist zuverlässig und für viele Anwendungsfälle geeignet.

Es gibt jedoch Anwendungsfälle, bei denen die Befestigung der Wägezelle durch Verschraubung zusätzliche Maßnahmen erfordert. Das ist z. B. dann erforderlich, wenn die Wägezelle an einer dünnwandigen Basis befestigt werden muss. Beim Angriff einer Kraft kann sich die dünnwandige Basis verbiegen. Daher ist es erforderlich, die Basis an der Befestigungsstelle zu verstärken. Vergleichbare Bedingungen liegen vor, wenn die Wägezelle in einem dünnwandigen Hohlprofil befestigt werden soll. Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Konstruktion zu schaffen, mit deren Hilfe eine Stabwägezelle in einem dünnwandigen Hohlprofil besser befestigt und mit geringem Aufwand ausgetauscht werden kann.

Diese Aufgabe wird mit einer Stabwägezelle nach Anspruch 1 gelöst.

Die Erfindung betrifft eine Stabwägezelle mit einem Belastungsabschnitt zur Aufnahme einer Kraft, einem Befestigungsabschnitt zum Befestigen der Stabwägezelle in einem Hohlprofil, wenigstens einem Dehnungssensor, der zwischen dem Belastungsabschnitt und dem Befestigungsabschnitt angeordnet ist, wobei der Befestigungsabschnitt wenigstens ein bewegbares Befestigungselement mit einer mit der Innenwand des Hohlprofils in Presskontakt bringbaren Klemmfläche aufweist, zwischen dem Belastungsabschnitt und dem Befestigungsabschnitt eine Bewegungsvorrichtung zum Pressen des Befestigungselements an die Innenwand der Hohlprofils angeordnet ist, die Klemmfläche an die Geometrie der Innenwand des Hohlprofils angepasst ist, und die Größe der Klemmfläche wenigstens 40 % der Fläche beträgt, die sich als Produkt aus dem Innenumfang des Hohlprofils an der Klemmstelle und der Länge des Befestigungselements ergibt.

Der Vorteil einer möglichst großen Klemmfläche von wenigstens 40% besteht nicht nur in einer einfachen und sicheren Befestigung der Stabwägezelle, sondern auch in der Erhöhung der Biegesteifigkeit des Hohlprofils an der Klemmstelle. Diese partielle Stabilitätserhöhung ist ein wesentlicher positiver Effekt, besonders dann, wenn in eine Hohlprofil-Rahmenkonstruktion mehrere Stabwägezellen eingebaut werden müssen. Anstelle sonst erforderlicher zusätzlicher Stabilitätselemente in Form von Verstärkungsmanschetten erfolgt die Stabilitätserhöhung der Profilkonstruktion auf Grund des Einbaus dieser Stabwägezellen. Weiterhin bewirken die an der Klemmstelle auftretenden Zugspannungen im Material des Hohlprofils eine weitere Erhöhung der Knickfestigkeit.

Da das Hohlprofil nicht durch Befestigungslöcher geschwächt ist, wird ebenfalls eine höhere Stabilität an der Klemmstelle erreicht. In speziellen Fällen ist es auch vorteilhaft, wenn das Design der Außenfläche des Hohlprofils nicht durch sichtbare Schraubenköpfe negativ beeinflusst wird. Es ist es möglich, Hohlprofile mit rundem, rechteckigem, trapezförmigem oder elliptischem Querschnitt zu verwenden.

Nach Anspruch 2 beträgt die Klemmfläche wenigstens 60 % der Fläche, die sich als Produkt aus dem Innenumfang des Hohlprofils an der Klemmstelle und der Länge des Befestigungselements ergibt, wodurch die Belastbarkeit des dünnwandigen Hohlprofils an der Klemmstelle noch weiter erhöht wird.

Nach Anspruch 3 weist der Befestigungsabschnitt der Stabwägezelle nachfolgende Merkmale auf: Anlaufschrägen, spreizbackenförmige Befestigungselemente, die auf den Anlaufschrägen sitzen, und eine Brücke, wobei die spreizba- ckenförmigen Befestigungselemente über die Brücke miteinander verbunden sind. Als Bewegungsvorrichtung ist eine Gewindespindel mit einem Mitnehmerkopf vorgesehen, die innerhalb der Stabwägezelle drehbar angeordnet ist, sodass beim Drehen der Gewindespindel die Befestigungselemente mittels des Mitnehmerkopfes auf die Anlaufschrägen gezogen und gegen die Innenwand des Hohlprofils gedrückt werden. Je nach der Querschnittform des Hohlprofils können mehrere Anlaufschrägen und mehrere Befestigungselemente vorgesehen werden.

Nach Anspruch 4 ist in der Stabwägezelle eine axiale Bohrung eingebracht, so dass die Gewindespindel vom Belastungsabschnitt her mit einem stabförmigen Werkzeug erreichbar ist. Diese Ausführungsform der Erfindung kann verwendet werden, wenn das Hohlprofil nur einseitig offen oder gekrümmt ist, sodass die Gewindespindel nur von einer Seite erreichbar ist.

Nach Anspruch 5 sind die Spreizbacken und die Brücke einstückig ausgebildet, was deren Montierbarkeit verbessert.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit schematischen Zeichnungen und im Vergleich zum Stand der Technik näher erläutert. Fig. 1a bis 1c zeigen eine an eine dünne Platte montierte stabförmige Wägezelle. zeigen eine in einem dünnwandigen Holprofil montierte stabförmige Wägezelle. zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung in perspektivischer Darstellung. zeigt einen Längsschnitt der ersten Ausführungsform der Erfindung und eine Detailvergrößerung. zeigt die Schnittansicht der ersten Ausführungsform an der in Fig. 3b angedeuteten Schnittlinie A-A. zeigt die Schnittansicht A-A wie in Fig. 3c, jedoch bei Verwendung eines Hohlprofils mit kreisförmigem Querschnitt und von Befestigungselementen mit dazu passendem Profil. zeigen Schnittansichten A-A wie in Figur 3c, jedoch bei Verwendung von Hohlprofilen mit trapezförmigem Querschnitt und Befestigungselementen mit jeweils dazu passendem Außenprofil.

Die mit der erfindungsgemäßen Stabwägezelle lösbare Aufgabe wird anhand der den Stand der Technik bildenden Fig. 1a bis 1c und Fig. 2a bis 2g näher erläutert.

Die Fig. 1a zeigt eine stabförmige Wägezelle 1 und deren Befestigung an einer dünnen Platte 4. Der Befestigungsabschnitt 1 b der Wägezelle 1 weist zwei Gewindebohrungen auf, um mittels Schrauben 5 die Wägezelle 1 fest mit der dünnen Platte 4 zu verbinden. Mit Bezugszeichen 3 sind vier Dehnungsmessstreifen bezeichnet, von denen nur zwei sichtbar und schematisch dargestellt sind. Die Fig. 1 b zeigt, dass beim Einwirken einer Kraft F die dünne Platte 4 deformiert wird. Daher ist es erforderlich, die Platte 4 an der Befestigungsstelle mit einer Verstärkungsplatte 4a zu verstärken, wie in Fig. 1c gezeigt. Dadurch wird die Krafteinwirkung über eine größere Fläche verteilt und somit die Flächenpressung an der Befestigungsstelle verringert. So wird ein Deformieren des dünnwandigen Materials verhindert. Je größer die angreifende Kraft ist, umso größer muss die Verstärkungsplatte 4a sein.

Vergleichbare Bedingungen liegen vor, wenn die Wägezelle in einem dünnwandigen Hohlprofil 2 befestigt werden soll, wie in Fig. 2a und 2b gezeigt. Auch hier besteht bei Einwirkung einer Kraft F die Gefahr der Deformation des dünnwandigen Hohlprofils 2, wie in Fig. 2c gezeigt. Daher ist es ebenfalls erforderlich, die Befestigungsstelle mit einer Verstärkung zur Verringerung der Flächenpressung zu versehen. Die Fig. 2d und 2e zeigen eine innen angeordnete Verstärkungsmanschette 2a, und die Fig. 2f und 2g zeigen eine außen angeordnete Verstärkungsmanschette 2a. Eine innere Verstärkungsmanschette erfordert einen gewissen Mehraufwand bei der Montage, während eine äußere Verstärkungsmanschette ggf.das Design beeinträchtigt und deren vorstehende Kanten das Außenreinigen des Hohlprofils erschweren.

Die Fig. 3a bis 3c zeigen eine erste Ausführungsform der Erfindung. In einem quadratischen dünnwandigen Hohlprofil 2 ist eine Stabwägezelle 1 angeordnet, die an ihrem Befestigungsabschnitt zwei Anlaufschrägen 8 aufweist, auf denen je ein keilförmiges Befestigungselement 6 aufliegt. Beide Befestigungselemente 6 sind über eine Brücke 9 elastisch miteinander verkoppelt. Die Außenkontur der Befestigungselemente 6 ist der Innenkontur des rechteckigen Hohlprofils ange- passt, d. h. plan ausgebildet. Mit Bezugszeichen 7 ist eine als Bewegungsvorrichtung dienende Gewindespindel gekennzeichnet, die an einem Ende einen Mitnehmerkopf und am anderen Ende eine Aufnahme für ein Werkzeug 11 aufweist. Die Stabwägezelle ist mit einer Bohrung 10 für das Einführen des Werkzeugs 11 bis zur Gewindespindel 7 und mit einer Gewindebohrung zum Führen der Gewindespindel 7 versehen, wie in Figur 3b und in der Detailvergrößerung Det. X gezeigt. Wenn die Gewindespindel 7 mit Hilfe des Werkzeugs 11 gedreht wird, drückt der Mitnehmerkopf der Gewindespindel 7 in Pfeilrichtung, d. h. in der Zeichnungsebene der Figur nach links gegen die Brücke 9 und schiebt die beiden Befestigungselemente 6 auf die Anlaufschrägen 8. Dadurch werden die Befestigungselemente 6 gegen die sich gegenüberliegenden Innenwandungen des rechteckigen Hohlprofils gepresst. Aus Fig. 3a ist entnehmbar, dass die Befestigungselemente 6 eine Länge L in Längserstreckung des Hohlprofils 2 und eine näherungsweise der Innenbreite des Hohlprofils 2 entsprechende Breite B aufweisen. Die aus dem Produkt von L x B sich ergebende Klemmfläche A1 beträgt ca. 24% der Hohlprofilinnenwand entlang der Klemmstelle, deren der Länge der Länge des Befestigungselements (6) entspricht. Die gegenüberliegende Klemmfläche A2 beträgt ebenfalls ca. 24 %, d. h. insgesamt beträgt die Klemmfläche A ca. 48%.

Es ist zu betonen, dass die Gewindespindel 7 sowohl in einem Gewindeabschnitt der Stabwägezelle 1 selbst, als auch in einer separaten Mutter, die in der Wägezelle 1 gehalten wird, geführt werden kann, d. h. für die Gewindespindel 7, sowie für die Art ihrer Führung kann ein Fachmann verschiedene Konstruktionen wählen.

Zur Montage wird, wie aus den Fig. 3a und 3b ersichtlich, die Wägezelle zunächst mit allen Befestigungselementen bestückt, dann in das Hohlprofil geschoben und schließlich auf die beschrieben Weise in diesem befestigt. Danach kann an die Stirnseite der Stabwägezelle ein Bauteil zur Lastaufnahme und somit zur Kraftübertragung angeschraubt werden. Im vorliegenden Beispiel ist es eine Radkonstruktion, die jedoch nicht zur Erfindung gehört und daher nicht näher erläutert wird.

Die Fig. 4 und 5 zeigen jeweils Schnittansichten A-A analog zu dem Schnitt A-A von Fig. 3c.

Die Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung für ein kreisrundes Hohlprofil. Die Fig. 5a und 5b zeigen je eine Ausführungsform der Erfindung für ein trapezförmiges Hohlprofil.

Es ist zu betonen, dass gemäß der Lehre der Erfindung derartige Stabwägezellen auch in anderen als den in den Fig. 3c, 4, 5a und 5b gezeigten Hohlprofilen befestigt werden können.