DE69415885T2

DE69415885T2 - Lastsensor mit Verschiebungssensor und diese verwendende Wiegevorrichtung

Info

Publication number: DE69415885T2
Application number: DE69415885T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki C/O Ishida Co. Ltd. Kurita-Gun Shiga 520-30 Konishi; Kazufumi C/O Ishida Co. Ltd. Kurita-Gun Shiga 520-30 Naito; Michito C/O Ishida Co. Ltd. Kurita-Gun Shiga 520-30 Utsunomiya
Original assignee: Ishida Scales Manufacturing Co Ltd; Ishida Co Ltd
Current assignee: Ishida Scales Manufacturing Co Ltd; Ishida Co Ltd
Priority date: 1993-07-22
Filing date: 1994-07-21
Publication date: 1999-07-01
Anticipated expiration: 2014-07-22
Also published as: JPH0735766A; EP0635703A1; JP3314107B2; US5440077A; EP0635703B1; DE69415885D1

Description

Hintergrund der Erfindung

(Gebiet der Erfindung)

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wägezelle, die besonders zur Verwendung im Zusammenhang mit einem Gewichtsprüfer und/oder einer kombinierten Wägevorrichtung geeignet ist, wobei die Zelle mit einem Verschiebungssensor versehen ist, der ausgelegt ist, eine Schwingungskomponente, wie beispielsweise eine Bodenschwingung, zu erfassen, und bezieht sich auch auf eine Wägevorrichtung, die eine solche mit einem Verschiebungssensor ausgestattete Wägezelle verwendet.

(Beschreibung des Stands der Technik)

Es ist bekannt, daß eine sogenannte Bodenschwingung, d. h. eine niederfrequente Schwingung, die für eine Wägezelle (einen Lastsensor) schädlich ist, häufig an dem Ort erzeugt wird, Wo eine Wägevorrichtung, wie beispielsweise ein Gewichtsprüfer, der zur Erfassung der einzelnen Gewichte von mittels eines Förderbands transportierten Artikeln dient, und/oder eine Kombinationswägevorrichtung, die zur Messung eines Zielgewichts mittels einer Kombinationsberechnung verschiedener Gewichte von Artikeln, die durch eine Vielzahl von Wägeeinrichtungen erfaßt sind, dient, aufgestellt ist. Diese Bodenschwingung veranlaßt die Wägezelle eine Gewicht-Fehlmessung zu verursachen, und folglich muß der Fehler in der Gewichtsmessung, der durch die Bodenschwingung eingebracht ist, kompensiert werden, um ein korrektes Resultat der Gewichtsmessung sicherzustellen.
Zu diesem Zweck verwendet dieser Typ einer Wägevorrichtung nicht nur eine oder mehrere Wägezellen, die zur Erzeugung eines zu dem Gewicht eines zu wiegenden Artikels proportionalen Ge wichtssignals dienen, sondern zudem einen Verschiebungssensor, der an dem gleichen Gestell angebracht ist, an dem die Wägezelle oder -zellen installiert sind, so daß ein Ausgangssignal, das von dem Verschiebungssensor herausgegeben ist und nachfolgend invertiert wurde, zu dem Gewichtssignal addiert werden kann, um eine unerwünschte, eine Schwingung des Gestells wiedergebende Signalkomponente von dem Gewichtssignal zu entfernen (siehe japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 3-233327, veröffentlicht am 17. Oktober 1991, EP-A-0 129 299 oder EP-A-0 122 796).
Es wurde jedoch gefunden, daß weil die Position des Verschiebungssensors an dem Gestell und die Position der Wägezelle an dem gleichen Gestell zwangsläufig relativ zueinander versetzt sind, ein Problem darin besteht, daß eine genaue Erfassung einer über das Gestell auf die Wägezelle einwirkenden Schwingung durch den Verschiebungssensor nicht sichergestellt ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick darauf erdacht, die zuvor diskutierten Schwierigkeiten im wesentlichen zu eliminieren, und es ist angestrebt, einen kombinierten Wäge- und Verschiebungssensor eines Typs zu schaffen, in welchem eine Wägezelle und ein Verschiebungssensor miteinander integriert sind, um eine Schwingungskomponente, wie beispielsweise eine auf die Wägezelle einwirkende Bodenschwingung zu erfassen.
Ein anderes wichtiges Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Wägevorrichtung eines Typs zu schaffen, die den kombinierten Wäge- und Verschiebungssensor des zuvor genannten Typs verwendet.
Zu diesem Zweck ist mit der Erfindung ein kombinierter Wäge- und Verschiebungssensor geschaffen, in welchem der Verschiebungssensor in der Wägezelle aufgenommen ist. Die Wägezelle hat ein Dehnungsinduktionselement mit einem Dehnungserzeugungsbereich; in welchem eine Dehnung in Antwort auf das Aufbringen einer Last darauf erzeugt wird, und einen Dehnungsmesser zur Erfassung der in dem Dehnungserzeugungsbereich erzeugten Dehnung und der Verschiebungssensor hat eine feste steife Komponente, eine ein Gewichtselement bildende bewegbare feste Komponente, ein allgemein längliches Balkenelement, das fest an gegenüberliegenden Enden jeweils mit der festen und der bewegbaren steifen Komponente verbunden ist, um sich zwischen der festen und der bewegbaren steifen Komponente zu erstrecken, und ein Verschiebungserfassungselement, das an dem länglichen Balkenelement angebracht ist, um ein elektrisches Signal einer Größe auszugeben, das proportional zu dem Verschiebungsbetrag der bewegbaren steifen Komponente in einer Richtung allgemein senkrecht zu dem länglichen Balkenelement ist. Das Dehnungsinduktionselement der Wägezelle hat einen festen steifen Körper, der ausgelegt ist, an einem Gestell befestigt zu werden, und einen bewegbaren steifen Körper, der ausgelegt ist, die zu messende Last aufzunehmen, und hat erste und zweite Balken, die fest an gegenüberliegenden Enden mit den festen und bewegbaren steifen Körpern verbunden sind und sich zueinander parallel zwischen den festen und bewegbaren steifen Komponenten erstreckt. Der Verschiebungssensor ist fest durch den festen steifen Körper der Wägezelle gehalten.
Bei diesem erfindungsgemäßen Aufbau sind, weil der Verschiebungssensor fest durch das Gestell über den festen steifen Körper der Wägezelle gehalten ist, sowohl der Verschiebungssensor als auch die Wägezelle fest an der gleichen Position an dem Gestell befestigt und folglich ergibt sich keine Phasenverschiebung zwischen dem Verschiebungssensor und der Wägezelle. Folglich kann die in einem von der Wägezelle herausgegebenen Gewichtssignal enthaltene Schwingungskomponente genau durch den Verschiebungssensor erfaßt werden. Somit wird durch Abziehen der erfaßten Schwingungskomponente von dem von der Wägezelle herausgegebenen Gewichtssignal eine genaue Gewichtsmessung bequem verwirklicht.
Erfindungsgemäß hat das Dehnungsinduktionselement einen darin begrenzten Hohlraum, der durch den festen und den bewegbaren steifen Körper und den ersten und zweiten Balken begrenzt ist. Der Verschiebungssensor ist innerhalb eines solchen Hohlraums aufgenommen, wobei die feste steife Komponente davon fest mit dem festen steifen Körper der Wägezelle verbunden ist. Die Unterbringung des Verschiebungssensors innerhalb des Hohlraums in der Wägezelle verhindert, daß ein Abschnitt des Verschiebungssensors aus dem Umriß der Wägezelle auswärts vorsteht und folglich kann der kombinierte Wäge- und Verschiebungssensor insgesamt zu einer kompakten Größe zusammengebaut werden.
Alternativ kann der Verschiebungssensor durch die Wägezelle mit seiner festen steifen Komponente an einer Seitenfläche des festen steifen Körpers der Wägezelle befestigt gehalten sein, und nicht innerhalb des Hohlraums in der Wägezelle.
Vorzugsweise kann der erfindungsgemäße kombinierte Wäge- und Verschiebungssensor eine Anschlageinrichtung aufweisen, die an dem Dehnungsinduktionselement der Wägezelle angebracht ist, um eine übermäßige Verschiebung der bewegbaren steifen Komponente des Verschiebungssensors relativ zu der festen steifen Komponente davon zu verhindern, um dadurch eine mögliche übermäßige Deformation zu vermeiden. Das Vorsehen dieser Anschlageinrichtung sichert das Verhindern jeder möglichen Beschädigung des Verschiebungssensors, welche als ein Ergebnis der möglichen übermäßigen Verschiebung der bewegbaren steifen Komponente des Verschiebungssensors relativ zu dessen fester steifer Komponente auftreten würde.
Gemäß einem weiter bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hat jede der festen und bewegbaren steifen Komponenten des Verschiebungssensors die Form eines Blocks und die länglichen Balkenelemente des Verschiebungssensors umfassen erste und zweite Balkenelemente, die sich zueinander parallel zwischen den festen und bewegbaren steifen Komponenten erstrekken. Jedes der ersten und zweiten Balkenelemente hat mindestens einen leicht biegbaren Bereich darin begrenzt, der den Dehnungserzeugungsbereich bildet und die Form einer aus Metall gemachten dünnen Platte hat. Das Verschiebungserfassungselement ist an mindestens einem der ersten und zweiten Balkenelemente in Ausrichtung mit dem entsprechenden Bereich leichter Biegung angebracht.
Bei der zuvor beschriebenen Konstruktion ist, weil sich der erste und zweite Balken zueinander parallel zwischen den festen und bewegbaren steifen Komponenten erstrecken, keine Möglichkeit gegeben, daß die ersten und zweiten Balken verdreht werden. Weil ferner jede der festen und bewegbaren steifen Komponenten in der Form eines Blocks gemacht ist und weil jeder der ersten und zweiten Balken aus einer dünnen Metallplatte gemacht ist, kann ein erforderliches Gewicht in der bewegbaren steifen Komponente sichergestellt werden und jeder der ersten und zweiten Balken kann eine verminderte Dicke haben, ohne das erforderliche Gewicht zu berücksichtigen. Entsprechend unterfällt der Bereich leichter Biegung in den ersten und zweiten Balken einer Deformation in Antwort auf sogar schwache Schwingungen und folglich kann der Verschiebungssensor mit kompakter Größe gemacht werden. Als Ergebnis davon kann der Verschiebungssensor an dem festen steifen Körper einer Wägezelle befestigt werden, ohne die Eigenschaften der Wägezelle nachteilig zu beeinflussen.
Wenn die gegenüberliegenden Enden jedes des ersten und zweiten Balkens mit den festen und bewegbaren steifen Komponenten unter Verwendung einer Schweißtechnik verbunden sind, ist keine Befestigung, wie durch das Setzen von Schrauben, erforderlich, und ebenso ist eine kleine Schweißverbindung ausreichend jedes Ende jedes Balkens mit der festen oder bewegbaren steifen Kom ponente zu verbinden. Entsprechend kann die Größe des Verschiebungssensors weiter reduziert werden.
In einem weiter bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Verschiebungssensor zudem mit einer Einrichtung zur Regulierung des Hubs der Verschiebung des bewegbaren steifen Blocks relativ zu dem festen steifen Block versehen, um dadurch eine übermäßige Verschiebung des beweglichen steifen Blocks relativ zu dem festen steifen Block zu verhindern. Diese Einstelleinrichtung hat ein allgemein längliches Anschlagelement, das fest an einem der festen und bewegbaren steifen Blöcke befestigt ist, um sich in einer Richtung in Richtung auf das andere der festen und bewegbaren steifen Blökke zu erstrecken, und ist allgemein zwischen dem ersten und zweiten Balken positioniert, und hat eine Nuteinrichtung, die in dem anderen der festen und bewegbaren Blöcke vorgesehen ist, um eine Nut zur Aufnahme des Anschlagelements zu begrenzen. Das Vorsehen der Einstelleinrichtung verhindert wirksam jede mögliche Beschädigung des Verschiebungssensors, die auftreten würde, wenn die bewegbare steife Komponente des Verschiebungssensors übermäßig belastet wird.
Gemäß einem noch weiter bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Wägevorrichtung geschaffen, die den vorgenannten kombinierten Wäge- und Verschiebungssensor sowie einen mit der bewegbaren steifen Komponente der Wägezelle verbundenen Wägetisch enthält.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele davon unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher. Jedoch dienen die Ausführungsbeispiele und die Zeichnungen lediglich dem Zweck der Veranschaulichung und Erläuterung, und sollen nicht als Be grenzung des Bereichs der vorliegenden Erfindung in irgendeiner Weise herangezogen werden, wobei der Bereich der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche bestimmt werden sollen. In den beigefügten Zeichnungen werden gleich Bezugszeichen verwendet, um gleiche Teile durchgehend durch die verschiedenen Ansichten zu bezeichnen und
Fig. 1 ist eine schematische Frontansicht mit einem geschnittenen Abschnitt eines kombinierten Wäge- und Verschiebungssensors gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine Draufsicht, die den kombinierten Wäge- und Verschiebungssensor gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3 ist eine schematische Perspektivansicht, die den in dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendeten Sensor zeigt;
Fig. 4 ist eine schematische Perspektivansicht, in vergrößerten Maßstab, einer der dünnen Platten, die entsprechende Balken des in Fig. 3 gezeigten Dehnungsinduktionselements bilden;
Fig. 5 ist eine perspektivische Teilansicht eines Plattenmaterials mit darin ausgebildeten parallelen Nuten, wobei das Plattenmaterial verwendet wird, um die in dem Dehnungsinduktionselement verwendeten dünnen Platten zu bilden;
Fig. 6 ist eine schematische Schnittansicht, in einem noch vergrößerteren Maßstab, die einen ersten Schritt des Verfahrens zur Bildung der Nuten in dem Plattenmaterial durch die Verwendung einer Ätztechnik zeigt;
Fig. 7 ist eine Fig. 4 ähnliche Ansicht, die einen zweiten Schritt des Nutbildungsverfahrens zeigt;
Fig. 8 ist eine Fig. 4 ähnliche Ansicht, die einen dritten Schritt des Nutbildungsverfahrens zeigt;
Fig. 9 ist eine schematische perspektivische Teilansicht des Plattenmaterials in welchem eine Anzahl von Dehnungsmessern ausgebildet ist;
Fig. 10 ist eine stark vergrößerte Seitenschnittansicht eines Abschnitts des Plattenmaterials, die Einzelheiten eines Dehnungsmessers zeigt;
Fig. 11 ist eine schematische Draufsicht, die einen an der dünnen Platte ausgeführten Schweißschritt zeigt;
Fig. 12 ist ein Blockschaltbild, das einen Signalverarbeitungsschaltkreis zeigt, der im Zusammenhang mit dem kombinierten Wäge- und Verschiebungssensor gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 13 ist eine schematische Perspektivansicht einer der dünnen Platten, die entsprechende Balken des Dehnungsinduktionselements gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 14 ist eine schematische Vorderansicht, mit einem im Schnitt gezeigten Abschnitt, der Wägevorrichtung deren Lastzelle mit dem Verschiebungssensor gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist;
Fig. 15 ist eine schematische Perspektivansicht des Verschiebungssensors gemäß einem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 16 ist eine schematische Perspektivansicht des Verschiebungssensors gemäß einem fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 17 ist eine Draufsicht auf die Wägevorrichtung gemäß einem sechsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Zunächst gemäß Fig. 1 und 2, die ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, bildet ein erstes darin gezeigtes Dehnungsinduktionselement 50 eine Wägezelle C und besteht aus einer Lastzelle eines für den Fachmann bekannten Typs. Dieses erste Dehnungsinduktionselement 50 hat einen allgemein rechteckigen Aufbau mit einem festen steifen Körper 52 und einem beweglichen steifen Körper 57, die im wesentlichen entsprechende Enden des ersten Dehnungsinduktionselements 50 bilden, und parallelen oberen und unteren Balken 54, die den festen und bewegbaren steifen Körper 52 und 57 miteinander verbinden und um einen Abstand voneinander entfernt sind, während sie den Hohlraum 51 begrenzen. Ein dem Hohlraum 51 gegenüberliegender Abschnitt des festen steifen Körpers 52 hat eine darin begrenzte Halteausnehmung 52a und ein zweites Dehnungsinduktionselement 1, das einen Verschiebungssensor S bildet, ist innerhalb des in dem die Wägezelle C bildenden ersten Dehnungsinduktionselement 50 begrenzten Hohlraums 51 aufgenommen. Das zweite Dehnungsinduktionselement 1 ist wiederum durch den festen steifen Körper 52 mit einem Ende davon gehalten, das in der Halteausnehmung 52a aufgenommen ist, und damit mittels einer Schraube 53 verbunden ist, so daß seine Längsrichtung im wesentlichen parallel zur Längsrichtung des ersten Dehnungsinduktionselements 50 liegt.
Das erste Dehnungsinduktionselement 50 ist gehalten, indem der feste steife Körper 52 fest an irgendeiner geeigneten Halterung B wie beispielsweise ein auf einem Boden aufgebauter Rahmen, befestigt ist. Der bewegbare steife Körper 57 des ersten Deh nungsinduktionselements 50 ist mit einem Wägetisch 59 verbunden, auf dem ein zu wiegender Artikel M plaziert ist. Jeder der oberen und unteren Balken 54 hat ein Paar leicht biegbare Bereiche oder Dehnungserzeugungsbereiche 55 und vier Dehnungsmesser 56 sind fest an entsprechenden Abschnitten der Außenflächen der oberen und unteren Balken 54 angebracht, die mit den zugehörigen Bereichen leichter Biegung 55 verbunden sind, so daß eine durch den zu wiegenden Artikel M auf den bewegbaren steifen Körper 57 aufgebrachte Last F erfaßt werden kann.
Die den Verschiebungssensor S enthaltende Wägezelle C wird bevorzugt dort verwendet, wo Schwingungen an dem Aufstellort des Gewichtsprüfers und/oder der kombinierten Wägevorrichtung die Genauigkeit der Gewichtsmessung reduzieren können. Der Verschiebungssensor S und die Wägezelle C sind so positioniert, daß ihre Längsmittenachsen S1 und C1 in der gleichen Vertikalebene liegen, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Entsprechend wirkt ein gleicher Betrag eines um eine horizontale Achse wirkenden Rollmoments auf sowohl den Verschiebungssensor S als auch die Wägezelle C und folglich sind eine Beeinflussung durch das Rollmoment auf den Verschiebungssensor S und auf die Wägezelle C gegeneinander ausgeglichen, um dadurch zu gestatten, daß der Verschiebungssensor S eine Verschiebung genau erfaßt, d. h. eine in Vertikalrichtung auf die Wägezelle C wirkende Schwingung.
Gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine maximale Ausnutzung des Raums möglich, wenn der Verschiebungssensor S in dem Hohlraum 51 des ersten die Wägezelle C bildenden Dehnungsinduktionselements 50 aufgenommen ist, wie es gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 gezeigt und beschrieben ist, verwirklicht ist, und folglich kann die Wägevorrichtung insgesamt eine verminderte Größe haben. Weil zudem der Verschiebungssensor S und die Wägezelle C fest an dem Gestell B, d. h. auf derselben Stelle auf dem Boden, gehalten sind, wirkt die gleiche Schwingungsphase (Bodenschwingung) auf den Verschiebungssensor S und die Wägezelle C und folglich kann die in dem Gewichtssignal W enthaltene Schwingungskomponente auf der Basis des Verschiebungssignals D, das von dem Verschiebungssensor S herausgegeben ist, präzise entfernt werden, was es ermöglicht, eine präzise und akkurate Gewichtsmessung zu verwirklichen.
Wenn das erste Dehnungsinduktionselement 50, d. h. die Wägezelle C, den Hohlraum 51 mit relativ großen Volumen ausgebildet hat, kann der in dem Hohlraum 51 unterzubringende Verschiebungssensor S eine vergrößerte Größe haben. Dies macht es möglich, vergleichsweise große Verschiebungssensoren zu verwenden, die das zweite Dehnungsinduktionselement mit einer ähnlichen Form haben, wie jene des gezeigten die Wägezelle C bildenden ersten Dehnungsinduktionselements 50. Zudem kann ein Verschiebungssensor eines Typs verwendet werden, in welchem ein einzelner plattenförmiger Balken zwischen den festen und bewegbaren steifen Körpern verwendet wird und ein Dehnungsmesser an einem solchen einzelnen plattenförmigen Balken angebracht ist.
Die Einzelheiten des zuvor erwähnten Verschiebungssensors S sind in Fig. 3 gezeigt. Gemäß Fig. 3 hat das zweite Dehnungsinduktionselement 1, d. h. der darin gezeigte Verschiebungssensor 5, einen festen Würfel oder Block 10, einen bewegbaren Würfel oder Block 11 und allgemein rechteckige obere und untere dünne Platten 21, die entsprechende obere und untere Balken bilden und sich zueinander parallel zwischen den festen und bewegbaren Würfeln 10 und 11 erstrecken. Die oberen und unteren Balken 20 erstrecken sich parallel zueinander in einer Richtung senkrecht zur Richtung, in der die Schwingung wirkt. Jede der oberen und unteren rechteckigen dünnen Platten 21, die die entsprechenden oberen und unteren Balken 20 bilden, hat Bereiche leichter Biegung oder Dehnungserzeugungsbereiche 21a darin an entsprechenden Stellen neben den bewegbaren und festen Würfeln 10 und 11 ausgebildet, um sich in einer Richtung senkrecht zur Längsachse der rechteckigen dünnen Platten 21 zu erstrecken. Diese Berei che leichter Biegung 21a in jeder der oberen und unteren dünnen Platten 21 sind Bereiche, um die sich die entsprechende rechteckige dünne Platte 20 am leichtesten biegt. Wenn entsprechend ein Maschinenteil, an dem der feste Würfel 10 fest befestigt ist, eine Vibrationsbewegung in einer Richtung allgemein senkrecht zu einer Hauptebene irgendeiner der oberen und unteren dünnen Platten 21, d. h. die oberen und unteren Balken 20, ausführt, durchläuft das Dehnungserzeugungselement 1 eine zyklische Parallelbewegung in der der bewegbare Würfel 10 sich zyklisch relativ zu dem festen Würfel 11 in einer Richtung verlagert, die mit der Richtung übereinstimmt, in welcher die Vibrationsbewegung stattfindet.
Jeder der festen und bewegbaren Würfel 10 und 11 hat die Form eines allgemein kubischen Blocks aus Metall, wie beispielsweise Edelstahl, und hat ein Paar von allgemein L-förmigen Ausnehmungen darin ausgebildet, um Positionierschultern zu bilden, die allgemein mit 12 bezeichnet sind. Die oberen und unteren dünnen Platten 21 sind so positioniert, daß sie die festen und bewegbaren Würfel 10 und 11 überspannen bzw. übergreifen, wobei ihre gegenüberliegenden Enden in Anlage mit den zugehörigen Positionierschultern 12 sind, während sie sich parallel zueinander erstrecken, um dadurch die Position jeder der oberen und unteren dünnen Platten 21 relativ zu den festen und bewegbaren Würfeln 10 und 11 in Längsrichtung des Sensors festzulegen. Die gegenüberliegenden Enden der oberen und unteren dünnen Platten 21 sind, nachdem sie auf die oben beschriebene Weise positioniert wurden, bei 21b mit den festen und bewegbaren Würfeln 10 und 11 durch Verwendung irgendeiner bekannten Punktschweißtechnik, beispielsweise eine YAG-Laserschweißtechnik, punktverschweißt.
Im Gebrauch ist das Dehnungsinduktionselement 1 in einer Maschine oder in einem Fahrzeug mit dem festen Würfel 10 fest an dem Maschinenteil befestigt angebracht und zu diesem Zweck ist der feste Würfel 10 mit einer Vielzahl von Innengewindeschraubenlöchern 13 versehen. Es ist anzumerken, daß jeder der festen und bewegbaren Würfel 10 und 11 eine darin ausgebildete Schraubeneinführbohrung 14 zur Vereinfachung des Zusammenbaus haben können.
Wie oben beschrieben wurde, bilden die oberen und unteren dünnen Platten 21 die entsprechenden oberen und unteren Balken 20, die sich zwischen den festen und bewegbaren Würfeln 10 und 11 erstrecken, wobei ihre gegenüberliegenden Enden damit punktverschweißt sind. Jede dieser oberen und unteren Platten 21 hat die Form einer rechteckigen Edelstahlplatte mit einer Dicke von etwa 0,3 mm. Die Dicke der Edelstahlplatte für jede der oberen und unteren dünnen Platten 21 ist vorzugsweise nicht größer als 1,0 mm und ist besonders vorteilhaft nicht größer als 0,5 mm.
Mindestens eine der rechteckigen oberen und unteren dünnen Platten 21, in diesem Ausführungsbeispiel jede der oberen und unteren dünnen Platten, hat einen direkt auf einer Oberfläche davon ausgebildeten Dehnungsmesser 23. Dieser Dehnungsmesser 23 ist ein Beispiel eines Verschiebungserfassungselements, welches ein elektrisches Signal einer Größenordnung schafft, das proportional zum Betrag der Verschiebung des bewegbaren steifen Würfels 11 in vertikaler Richtung ist. Insbesondere, wie am besten in Fig. 4 gezeigt ist, ist der Dehnungsmesser 23 auf einer Oberfläche der rechteckigen oberen dünnen Platte 21 durch eine elektrisch isolierende Schicht 22 gebildet. Die zuvor genannten Bereiche leichter Biegung 21a, die in jeder der rechteckigen unteren und oberen dünnen Platten 21 ausgebildet sind, sind durch entsprechende Quernuten 24 begrenzt, die an der Oberfläche der zugehörigen dünnen Platte 21 gegenüber jener Oberfläche davon ausgebildet sind, auf der der Dehnungsmesser 23 ausgebildet ist. Es ist anzumerken, daß obwohl in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel die Dehnungsmesser 23 auf den beiden dünnen Platten, d. h. der oberen und unteren dünnen Platte 21 ausgebildet sind, kann der Dehnungsmesser 23 auf einer der oberen und unteren dünnen Platten weggelassen werden.
Der Dehnungsmesser 23 auf der rechteckigen dünnen Platte hat, wie am besten in Fig. 4 gezeigt ist, Dehnungserfassungselemente 23a in der Form von Widerstandsdrähten, die angeordnet sind, die entsprechenden Bereiche einfacher Biegung 21a, d. h. die zugehörigen Nuten 24, zu überqueren, erste bis dritte Leiter 23b und Anschlußelemente 23c, die elektrisch mit den ersten bis dritten Leitern 23b verbunden sind.
Der erste oder Mittelleiter 23b verbindet die Dehnungserfassungselemente 23a miteinander, während die zweiten und dritten Leiter 23b mit den entsprechenden Enden der Dehnungserfassungselemente 23a verbunden sind. Dieser Dehnungsmesser 23 ist so ausgelegt und betreibbar, daß wenn Zugspannungen und Druckspannungen in entsprechenden Oberflächenbereichen der rechteckigen oberen dünnen Platte, die den Bereichen leichter Biegung 21a entsprechen, als Ergebnis einer Deformation des in Fig. 3 gezeigten Dehnungsinduktionselements 1 auftreten, der elektrische Widerstand der am besten in Fig. 4 gezeigten Dehnungserfassungselemente 23 jeweils proportional zur Größe der aufgebauten Zug- und Druckspannungen ansteigt bzw. abnimmt. Entsprechende Veränderungen des Widerstands der Dehnungserfassungselemente 23a werden von den Anschlußelementen 23c über ein Kabel (nicht gezeigt) an eine externe Verarbeitungseinheit abgegeben, so daß die externe Verarbeitungseinheit eine Anzeige der Größenordnung der Verschiebung herausgeben kann, die durch die Schwingungskomponente hervorgerufen wurde, die auf das Dehnungsinduktionselement 1 eingewirkt hat.
Ein Herstellungsverfahren für den Dehnungsmesser 23 des oben beschriebenen Typs wird nun beschrieben.
Am Anfang wird, wie in Fig. 5 gezeigt ist, ein relativ großes dünnes Plattenmaterial 30 aus Metall, wie beispielsweise Edelstahl, vorbereitet und eine Vielzahl von Nuten 31 wird in einer Oberfläche des dünnen Plattenmaterials ausgebildet, um sich parallel zueinander zu erstrecken, während sie mit gleichem Abstand voneinander beabstandet sind. Diese Nuten 31 sind bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung auf die folgende Weise durch die Verwendung einer Halbätztechnik gebildet.
Wie in Fig. 6 gezeigt ist, wird eine Resistschicht 32 an einer Oberfläche des dünnen Plattenmaterials 30 ausgebildet, und ein Maskierungsfilm 33 mit einem Muster lichtabdeckender Bereiche 33a und lichtdurchlässiger Bereiche 33b wird dann über der Resistschicht 32 plaziert. Dann werden Lichtstrahlen von einer Lichtquelle, die oberhalb des dünnen Plattenmaterials 30 positioniert ist, auf das dünne Plattenmaterial 30 projiziert, um Abschnitte der Resistschicht 32, die mit den lichtdurchlässigen Bereichen 33b des Maskierungsfilms 33 ausgerichtet sind, auszuhärten. Nachdem jene Abschnitte der Resistschicht 32, die mit den lichtdurchlässigen Bereichen 33b des Maskierungsfilms 33 ausgerichtet sind, ausgehärtet sind, und nachdem der Maskierungsfilm 33 anschließend entfernt wurde, werden jene Abschnitte der Resistschicht 32, die nicht den Lichtstrahlen ausgesetzt wurden, d. h. die mit den lichtabdeckenden Bereichen 33a des Maskierungsfilms 33 ausgerichtet und folglich nicht gehärtet sind, durch Kontakt mit einem Entwickler entfernt, wodurch lediglich die gehärteten Abschnitte 32a der Resistschicht 32 auf der Oberfläche des dünnen Plattenmaterials 30 verbleiben, wie in Fig. 7 gezeigt ist.
Danach werden, wie in Fig. 8 gezeigt ist, Abschnitte des dünnen Plattenmaterials 30, die nicht durch die gehärteten Abschnitte 32a der Resistschicht 32 abgedeckt sind, durch eine Ätzlösung bis zu einer gewünschten oder erforderlichen Tiefe weggeätzt, gefolgt durch die Entfernung der gehärteten Abschnitte 32a der Resistschicht 32. Auf diese Weise wird das dünne Plattenmaterial 30 mit den darin gebildeten Nuten 31, wie in Fig. 5 gezeigt ist, erhalten.
Unter Verwendung des dünnen Plattenmaterials 30 mit den darin ausgebildeten Nuten 31, das auf die oben beschriebene Weise gebildet wurde, wird eine elektrisch isolierende Schicht 22, die in Fig. 9 gezeigt ist, auf der Oberfläche des dünnen Plattenmaterials 30 gegenüber jener Oberfläche davon ausgebildet, in der die Nuten 31 ausgebildet sind, und eine Vielzahl von Dehnungsmessern 23 werden dann in einem Matrixmuster auf der elektrisch isolierenden Schicht 22 aufgebracht. Praktischerweise werden diese Dehnungsmesser 23 durch wiederholte Ausführung der Bildung eines metallischen Dünnfilms durch die Verwendung einer Sputtertechnik und Ätzen des Metallfilms zur Bildung eines vorbestimmten Musters gebildet. Durch dieses Vorgehen hat jeder so erhaltene Dehnungsmesser 23 einen Aufbau, in welchem, wie am besten in Fig. 10 gezeigt ist, mindestens Dehnungserfassungselemente 23a und Leiter 23b laminiert sind und wiederum durch eine Schutzschicht 23d abgedeckt sind, die durch Verwendung eines Siebdruckverfahrens ausgebildet ist.
Das dünne Plattenmaterial 30 mit einem Matrixmuster aus den Dehnungsmessern 23 und den parallelen Nuten 31, die an jeweils gegenüberliegenden Oberflächen davon ausgebildet sind, wird entlang Rasterlinien, die durch Hilfslinien b in Fig. 9 angedeutet sind, in eine Vielzahl von Teilen zerlegt oder auf andere Weise geschnitten, wobei ein Teil der einzelnen in Fig. 4 gezeigten rechteckigen dünnen Platte 21 mit den an den jeweiligen gegenüberliegenden Oberflächen davon ausgebildeten Dehnungsmessern 23 und den Nuten 24 entspricht. Auf diese Weise ist mit dem dünnen Plattenmaterial 30, das die Dehnungsmesser 23 und die parallelen Nuten 31 hat, eine Vielzahl von einzelnen rechteckigen dünnen Platten geschaffen, die den Dehnungsmesser 23 und die Nuten 24 haben.
Die einzelne rechteckige obere dünne Platte 21 mit dem Dehnungsmesser 23 und den Nuten 24 wird an den in Fig. 3 gezeigten festen und bewegbaren Würfeln 10 und 11 auf eine Weise befe stigt, welche nun unter besonderer Bezugnahme auf Fig. 11, die eine Draufsicht des Sensors zeigt, beschrieben wird.
Wie in Fig. 11 gezeigt ist, sind die festen und bewegbaren Würfel 10 und 11 zwischen seitlichen Spannplatten 40 eingespannt, wobei die Positionierschultern 12 in einem der festen und bewegbaren Würfel 10 und 11 der zugehörigen Positionierschulter 12 in dem anderen der festen und bewegbaren Würfel 10 und 11 gegenüberliegt, und sind dazwischen mittels Befestigungsbolzen 41 fest eingespannt, die die Schraubeneinführlöcher 14 passieren, die jeweils in den festen und bewegbaren Würfeln 10 und 11 bestimmt sind. Auf diese Weise sind die festen und bewegbaren Würfel 10 und 11 in Relativposition zueinander fixiert. Während die festen und bewegbaren Würfel 10 und 11 so relativ zueinander positioniert sind, wird die rechteckige obere dünne Platte 21, wie durch Hilfslinien gezeigt ist, so plaziert, daß sie die festen und bewegbaren Würfel 10 und 11 überspannt, während ihre gegenüberliegenden Enden in Anlage mit den zugehörigen Positionierschultern 12 sind, und danach wird ein Punktschweißen an den gegenüberliegenden Enden der oberen dünnen Platte 21, wie durch Hilfslinien gezeigt ist, ausgeführt, um letztgenannte an den festen und bewegbaren Würfeln 10 und 11 zu fixieren. Nach der Befestigung der oberen dünnen Platte 21 wird die Baugruppe mit den festen und bewegbaren Würfeln 10 und 11, den Spannplatten 40 und den zugehörigen Teilen um eine Längsachse um 180º gedreht und auf eine ähnliche Weise wie die Befestigung der oberen dünnen Platte 21 wird die rechteckige untere dünne Platte 21 angebracht, wobei ihre gegenüberliegenden Enden an den festen und bewegbaren Würfeln 10 und 11 punktgeschweißt sind. Danach werden die Spannplatten 40 entfernt und geben das komplette in Fig. 1 gezeigte Dehnungsinduktionselement 1 frei.
Bei dem wie oben beschrieben aufgebauten Verschiebungssensor S ist klar, daß wenn das Maschinenteil, an welchem der in Fig. 3 gezeigte feste Würfel 10 fest angebracht ist, einer Schwingung unterworfen wird, Zug- und Druckspannungen in entsprechenden Abschnitten der oberen und unteren dünnen Platten 21 in Übereinstimmung mit der Position der Bereiche leichter Biegung 21a erzeugt werden. Weil die oberen und unteren Balken 20, d. h. die oberen und unteren dünnen Platten 21, parallel zueinander angeordnet sind, besteht keine Möglichkeit, daß die oberen und unteren Balken 20 ungewollt verdreht werden und folglich kann eine in einer Richtung wirkende Schwingungskomponente im wesentlichen akkurat erfaßt werden.
Weil insbesondere der Verschiebungssensor in der Form des Dehnungsinduktionselements 1 einen Aufbau hat, in welchem jeder der festen und bewegbaren Würfel 10 und 11 die Form eines Metallblocks hat, kann ein für ein Gewichtselement erforderliches Gewicht in dem bewegbaren Würfel 11 angebracht werden. Weil zudem jeder der oberen und unteren Balken 20 die Form der dünnen Platte 21 aus Metall hat, kann jeder Balken 20 mit einer relativ kleinen Dicke ausgeführt werden, und folglich kann der Verschiebungssensor insgesamt mit einer kompakten Größe ausgeführt werden.
Weil ferner die Bildung der Bereiche leichten Biegens 21a durch Verwendung eines nichtmechanischen Verfahrens, wie eines Ätzverfahrens erzeugt wird, ist es möglich, relativ dünne Bereiche leichter Biegung 21a zu schaffen und folglich findet eine Biegung der oberen und unteren dünnen Platten 21 auf leichte Weise statt, obwohl eine relativ kleine Last auf den Verschiebungssensor aufgebracht wird. Entsprechend kann der bewegbare Würfel 11 klein gemacht werden, was es möglich macht, den Verschiebungssensor mit noch kompakterer Größe auszuführen.
Weil zudem jede der oberen und unteren dünnen Platten 21 mittels der Schweißpunktnähte, die durch die Verwendung der YAG- Laserschweißtechnik gebildet sind, mit den festen und bewegbaren Würfeln 10 und 11 verbunden sind, sind relativ kleine Schweißnähte ausreichend, um die oberen und unteren dünnen Platten 21 und die festen und bewegbaren Würfel 10 und 11 mit einander zu verbinden, um den kompletten Verschiebungssensor zu schaffen, und folglich kann der Verschiebungssensor insgesamt mit einer kompakten Größe ausgeführt werden.
Im vorhergehenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wurde der Dehnungsmesser 23 unmittelbar auf der Oberfläche von mindestens einer der oberen und unteren dünnen Platten 21, die die entsprechenden oberen und unteren Balken 20 bilden, ausgebildet, und es ist möglich, jene Abschnitte eines solchen der oberen und unteren Balken 20, deren Position mit den entsprechenden Bereichen einfacher Biegung 21a übereinstimmen, mit einer kleinen Dicke auszuführen, im Unterschied zu dem Fall, in welchem eine dünne Platte mit einem darauf ausgebildeten Dehnungsmesser an den zugehörigen Balken geklebt ist. Entsprechend ist es möglich, das Gewicht des bewegbaren Würfels 11 zu reduzieren und somit die Größe des Verschiebungssensors zu vermindern.
Es ist anzumerken, daß die Bildung der Vielzahl von Dehnungsmessern 23 auf dem einzelnen, relativ großen dünnen Plattenmaterial 30, wie in Fig. 9 gezeigt ist, die Produktivität wirksam erhöht.
Weil in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die oberen und unteren dünnen Platten 21 aufeinanderfolgend an ihren gegenüberliegenden Enden mit den festen und bewegbaren Würfeln 10 und 11 verschweißt werden, während die festen und bewegbaren Würfel 10 und 11 in Relativposition zueinander durch Verwendung der Spannplatten 40, wie in Fig. 11 gezeigt ist, gehalten sind, besteht keine Möglichkeit, daß jede der oberen und unteren dünnen Platten 21 an einem der festen und bewegbaren Würfel 10 und 11 falsch befestigt wird, was eine einfache Montage jeder dünnen Platte 21 an den festen und bewegbaren Würfeln 10 und 11 erleichtert.
Fig. 12 zeigt einen Signalverarbeitungsschaltkreis. Wie darin gezeigt ist, wird ein Gewichtssignal W von einem Gewichtssignalerzeugungsschaltkreis 60A, der mit dem Dehnungsmesser 56 der Wägezelle C verbunden ist, herausgegeben, während ein Schwingungssignal (ein Verschiebungssignal) D von einem Schwingungssignalerzeugungsschaltkreis 60B herausgegeben wird, der mit dem Dehnungsmesser 23 des Verschiebungssensors S verbunden ist. Das Gewichtssignal W und das Schwingungssignal D werden einer Vergleichseinrichtung 61 zugeführt, durch die, nachdem ein Unterschied in der Empfindlichkeit zwischen der Wägezelle C und dem Verschiebungssensor S kompensiert wurde, eine durch das Schwingungssignal D wiedergegebene Schwingungskomponente von dem durch das Gewichtssignal W wiedergegebenen Gewicht abgezogen wird, um einen korrigierten Gewichtswert CW abzugeben, in welchem eine Komponente der Bodenschwingung eliminiert wurde.
Es ist anzumerken, daß im vorhergehenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung jede der in Fig. 3 gezeigten oberen und unteren dünnen Platten 21 mit den darin ausgebildeten Nuten 24 beschrieben und gezeigt wurde, um die Bereiche einfacher oder leichter Biegung 21a in den entsprechenden oberen und unteren Balken 20 zu begrenzen. Jedoch muß bei der praktischen Ausführung der vorliegenden Erfindung nicht notwendigerweise eine Nut 24 in jeder der oberen und unteren dünnen Platten 21 ausgebildet sein; ein Beispiel davon ist in Fig. 13 gezeigt, die ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wiedergibt.
Gemäß Fig. 13, die jede der oberen und unteren dünnen Platten 21 zeigt, hat die darin gezeigte dünne Platte 21 zwei Paare von Schlitzen 24A, wobei sich die Schlitze 24A jedes Paars von gegenüberliegenden Seiten der dünnen Platte 21 einwärts in einer Richtung nahe zueinander erstrecken, um einen entsprechenden Bereich einfacher Biegung 21a zwischen den Schlitzen 24A jedes Paars übrig zu lassen. Diese Schlitze 24A können durch die Verwendung jeder bekannten Laserstrahlschneidtechnik erzeugt wer den. Mit Ausnahme der Verwendung der zwei Paare von Schlitzen 24A anstelle der Nuten 24, die in Fig. 3 und 4 gezeigt sind, um entsprechende Bereiche einfacher Biegung 21a in den dünnen Platten 21 zu erzeugen, ist die in Fig. 13 gezeigte dünne Platte 21 im wesentlichen gleich jener in Fig. 3 und 4 gezeigten Platte, und folglich werden die Einzelheiten davon um der Kürze willen nicht ständig wiederholt.
Ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 14 gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel haben die oberen und unteren Balken 24 jeweils darin ausgebildete Durchgangsbohrungen 62 mit Innengewinde, die miteinander ausgerichtet sind. Anschlagschrauben 63, die Beispiele von Anschlagelementen sind, sind entweder einstellbar oder fest in die entsprechenden Durchgangsbohrungen 62 eingeschraubt, wobei deren freie Endflächen 63a um einen Abstand von dem bewegbaren steifen Würfel 11 des zweiten Dehnungsinduktionselements 1, d. h. dem Verschiebungssensor S beabstandet sind, um den Hub der Verschiebung des bewegbaren steifen Würfels 11 des zweiten Dehnungsinduktionselements 1 zu begrenzen. Folglich dienen die Anschlagschrauben 63 als eine Einrichtung zur Einstellung des Verschiebungshubs des kragenden Verschiebungssensors S, um dadurch eine übermäßige Verschiebung des Verschiebungssensors S zu verhindern, die anderenfalls zu einer Beschädigung des Verschiebungssensors S führen würde.
In einem in Fig. 15 gezeigten vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hat der feste steife Würfel 10 des zweiten Dehnungsinduktionselements 1 eine allgemein U- förmige Nut 16, die in Richtung auf den bewegbaren steifen Würfel 11 öffnet und Arme 16a und 16b ausbildet, die sich in Richtung auf den bewegbaren steifen Würfel 11 erstrecken. Andererseits hat der bewegbare steife Würfel 11 einstückig einen länglichen Anschlag 15 ausgebildet, um sich zwischen den oberen und unteren Balken 20 zu erstrecken, wobei ein freies Ende davon lose in der U-förmigen Nut 16 in den festen steifen Würfel 10 aufgenommen ist. Die U-förmige Nut 16 ist so bemessen, daß sie einen schmalen Spalt G zwischen dem freien Ende des länglichen Anschlags 15 und jedem der Arme 16a bzw. 16b freiläßt. Die U- förmige Nut 16 und der längliche Anschlag 15 bilden eine Einrichtung zur Einstellung des Verschiebungshubs des bewegbaren steifen Würfels 11 relativ zu dem festen steifen Würfel 10, um dadurch eine übermäßige Verschiebung des bewegbaren steifen Würfels 11 relativ zu dem festen steifen Würfel 10 zu verhindern, die anderenfalls die Wägezelle C beschädigen würde.
Bei der Ausführung des vierten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung kann jedoch die Position der U- förmigen Nut 16 und des länglichen Anschlags 15 relativ zueinander vertauscht werden, obwohl die U-förmige Nut 16 und der längliche Anschlag 15 als in dem festen steifen Würfel 10 bzw. in dem bewegbaren steifen Würfel 11 gezeigt und beschrieben wurden.
In einem in Fig. 16 gezeigten fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Einrichtung zur Einstellung des Verschiebungshubs des bewegbaren steifen Würfels 11 relativ zu dem festen steifen Würfel 10, um dadurch eine übermäßige Verschiebung des bewegbaren steifen Würfels 11 relativ zu dem festen steifen Würfel 10 zu unterdrücken, durch eine allgemein rechteckige Platte 18, die fest an dem festen steifen Würfel 10 mittels Schrauben (nicht gezeigt) befestigt ist und eine darin ausgebildete allgemein U-förmige Nut 16 hat, um Arme 16a und 16b zu bilden, die in Richtung auf den bewegbaren steifen Würfel 11 vorstehen, und einer allgemein T-förmigen Anschlagplatte 17 gebildet, die fest an dem bewegbaren steifen Würfel 11 mittels Schrauben (nicht gezeigt) angebracht ist und einen länglichen Anschlag 15 hat, der in Richtung auf den festen steifen Würfel 10 vorsteht, wobei ein freies Ende davon in der U-förmigen Nut 16 endet. Wie im Falle des in Fig. 15 gezeigten vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Nut 16 so bemessen, daß sie einen schmalen Spalt G zwi schen dem freien Ende des länglichen Anschlags 15 und jedem der Arme 16a bzw. 16b freiläßt.
Gleichermaßen können bei der Ausführung des sechsten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung die rechtwinklige Platte 18 und die Anschlagplatte 17 in ihrer Relativposition zueinander vertauscht werden, obwohl die rechtwinklige Platte 18 und die Anschlagplatte 17 als an dem festen steifen Würfel 10 bzw. dem bewegbaren steifen Würfel 11 befestigt gezeigt und beschrieben wurden.
Gemäß Fig. 17, die ein sechstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, ist, während in dem in Fig. 11 und 12 gezeigten Ausführungsbeispiel das zweite Dehnungsinduktionselement 1, d. h. der Verschiebungssensor S. als durch den festen steifen Körper 52 des ersten Dehnungsinduktionselements 50, d. h. die Wägezelle C, auf kragende Weise gehalten gezeigt und beschrieben wurde, um in den Hohlraum 51 vorzustehen, das in Fig. 16 gezeigte zweite Dehnungsinduktionselement 1 außerhalb durch den festen steifen Körper 52 des ersten Dehnungsinduktionselements 50 gehalten. Insbesondere ist das zweite Dehnungsinduktionselement 1 mit seinem festen steifen Würfel 10 fest neben einer Seitenfläche des festen steifen Körpers 52 des ersten Dehnungsinduktionselements 50 mittels einer Schraube angebracht, die sich durch den festen steifen Würfel 10 in einer Richtung parallel zur Hauptebene eines der oberen und unteren Balken 20 des zweiten Dehnungsinduktionselements 1 erstreckt, wobei ein freies Ende dieser Schraube in den festen steifen Körper 52 des ersten Dehnungsinduktionselements 50 eingeschraubt ist.
Bei der Ausführung eines der sechsten bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gemäß Fig. 7 wirkt, weil der Verschiebungssensor S an dem Gestell B an der gleichen Stelle befestigt ist, an der der feste steife Körper 52 der Wägezelle C befestigt ist, die gleiche Schwingungsphase (Bodenschwingung) auf den Verschiebungssensor S und die Wägezelle C und folglich kann, wie unter Bezugnahme auf den in Fig. 12 gezeigten Signalverarbeitungsschaltkreis beschrieben wurde, die in dem Gewichtssignal W enthaltene Schwingungskomponente genau erfaßt und auf der Basis des von dem Verschiebungssensor S herausgegebenen Verschiebungssignals D entfernt werden, was eine präzise und genaue Gewichtsmessung ermöglicht.
Weil zudem der die Balken 20 in Form der dünnen Platten 21 verwendende Verschiebungssensor S eine kompakte Größe hat, führt sogar eine Befestigung des Verschiebungssensors S an dem festen steifen Körper 52 der Wägezelle C nicht zur Erzeugung einer relativ großen Spannung in dem festen steifen Körper 52 der Wägezelle C und entsprechend wird die Dehnungscharakteristik der Last auf die Wägezelle C nicht nachteilig beeinflußt.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsbeispielen davon unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die lediglich zum Zwecke der Veranschaulichung verwendet werden, genau beschrieben wurde, wird der Fachmann zahlreiche Veränderungen und Modifikationen innerhalb des Rahmens des offensichtlichen beim Lesen der vorliegenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung ableiten. Obwohl beispielsweise in jedem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung jede der oberen und unteren dünnen Platten 21 als mit den Nuten 24 (Fig. 4) oder den Schlitzen 24A (Fig. 12) beschrieben wurde, um entsprechende Bereiche leichten Biegens 21a zu beschreiben, sind weder die Nuten 24 noch die Schlitze 24A wesentlich. Weil die oberen und unteren dünnen Platten 21, auch wenn weder die Nuten noch die Schlitze ausgebildet sind, an entsprechenden Abschnitten neben den festen und bewegbaren steifen Körpern 10 und 11 biegsam sind, können solche Abschnitte der oberen und unteren dünnen Platten 21 als die entsprechenden Bereiche leichten Biegens 21a definiert werden.
Zudem kann jeder der oberen und unteren Balken 20 nicht durch die dünne Platte 21 gebildet sein, sondern die oberen und unteren Balken können statt dessen einstückig mit den festen und bewegbaren steifen Körpern 10 und 11 ausgebildet sein.
Obwohl ferner der Dehnungsmesser 23 in Form eines Dehnungsmessers mit metallischen Dünnfilmen beschrieben wurde, kann dieser ein Halbleiterdünnfilmdehnungsmesser sein, wie er aus Schichten von hydrogeniertem amorphem Silizium gebildet ist.
Entsprechend sind solche Änderungen und Modifikationen, sofern sie den Bereich der vorliegenden Erfindung, der durch die eingefügten Ansprüche bestimmt ist, nicht verlassen, als darin eingeschlossen anzusehen.

Claims

1. Kombination einer Wägezelle (C) mit einem Verschiebungssensor (S), wobei die Kombination aufweist:

die Wägezelle (C) mit

ein Dehnungsinduktionselement (50) mit einem Dehnungserzeugungsbereich (55) in dem eine Dehnung in Antwort auf das Aufbringen einer Last (F) darauf erzeugt wird, und einem Dehnungsmesser (56) zur Erfassung der in dem Dehnungserzeugungsbereich (55) erzeugten Dehnung,

wobei das Dehnungsinduktionselement (50) einen festen steifen Körper (52) hat, der ausgelegt ist, an einem Gestell (B) befestigt zu werden, und einen bewegbaren steifen Körper (57) hat, der ausgelegt ist, die zu messende Last (F) aufzunehmen, sowie erste und zweite Balken (54) hat, die fest an gegenüberliegenden Enden mit dem festen (52) und dem bewegbaren (57) steifen Körper verbunden sind und sich parallel zueinander zwischen dem festen (52) und dem bewegbaren (57) steifen Körper erstrecken, so daß das Dehnungsinduktionselement (50) einen darin begrenzten Hohlraum (51) hat, der durch den festen (52) und den bewegbaren (57) steifen Körper und die ersten und zweiten Balken (54) begrenzt ist, und

den Verschiebungssensor (S) mit

festen (10) und bewegbaren (11) steifen Komponenten, wobei die bewegbare steife Komponente (11) ein Gewichtselement bildet,

einem allgemein länglichen Balkenelement (20), das an gegenüberliegenden Enden fest mit der festen (10) und der bewegbaren (11) steifen Komponente verbunden ist, um sich zwischen der festen (10) und der bewegbaren (11) steifen Komponente zu erstrecken,

einem Verschiebungserfassungselement (23), das an dem länglichen Balkenelement (20) angebracht ist, zum Herausgeben eines elektrischen Signals einer Größe, die proportional zu dem Betrag der Verschiebung der bewegbaren steifen Komponente (11) in einer Richtung allgemein senkrecht zu dem länglichen Balkenelement (20) ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

der Verschiebungssensor (S) als ein separates Element ausgebildet ist, das an dem festen steifen Körper (52) der Wägezelle (C) befestigbar ist, wobei der Verschiebungssensor (S) in einer Größe ausgebildet ist, um in dem Hohlraum (51) aufgenommen zu werden, und

der Verschiebungssensor (S) mit seiner festen steifen Komponente (10) fest an dem festen steifen Körper (52) Der Wägezelle (C) befestigt ist, wobei der Verschiebungssensor (S) innerhalb des Hohlraums (51) oder neben der Wägezelle (C) angeordnet ist.

2. Kombination der Wägezelle (C) mit dem Verschiebungssensor (S) nach Anspruch 1, ferner mit einer Anschlageinrichtung (63) die an dem Dehnungsinduktionselement (50) der Wägezelle (C) angebracht ist, um eine übermäßige Verschiebung der bewegbaren steifen Komponente (11) des Verschiebungssensors (S) relativ zu der festen steifen Komponente (10) davon zu unterdrücken, um dadurch eine mögliche übermäßige Deformation zu vermeiden.

3. Kombination der Wägezelle (C) mit dem Verschiebungssensor (S) nach Anspruch 1, wobei jede der festen (10) und bewegbaren (11) steifen Komponenten die Form eines Blocks hat, und wobei das längliche Balkenelement (20) erste und zweite Balkenelemente (21) hat, die sich zueinander parallel zwischen der festen (10) und der bewegbaren (11) steifen Komponente erstrecken, wobei jedes der ersten und zweiten Balkenelemente (21) mindestens einen Bereich leichter Biegung (21a) darin begrenzt hat, die den Dehnungserzeugungsbereich bilden und die Form einer dünnen Platte aus Metall (21) haben, und wobei das Verschiebungserfassungselement (23) an mindestens einem der ersten und zweiten Balkenelemente (21) in Übereinstimmung mit dem entsprechenden Bereich leichter Biegung (21a) angebracht ist.

4. Kombination der Wägezelle (C) mit dem Verschiebungssensor (S) nach Anspruch 1, wobei die gegenüberliegenden Enden jedes der ersten und zweiten Balkenelemente (21) des Verschiebungssensors (S) an die feste (10) und die bewegbare (11) steife Komponente angeschweißt sind.

5. Kombination der Wägezelle (C) mit dem Verschiebungssensor (S) nach Anspruch 1, ferner mit einer Einrichtung zur Einstellung des Verschiebungshubs der bewegbaren steifen Komponente (11) relativ zu der festen steifen Komponente (10), um dadurch eine übermäßige Verschiebung der bewegbaren steifen Komponente (11) relativ zu der festen steifen Komponente (10) zu unterdrücken, wobei die Einstelleinrichtung (15, 16, 17, 18) ein allgemein längliches Anschlagelement (15) hat, das fest mit einem der festen (10) und bewegbaren (11) steifen Komponenten verbunden ist, um sich in Richtung auf das andere der festen (10) und bewegbaren (11) steifen Komponenten zu erstrecken und allgemein zwischen den ersten und zweiten Balken (20) angeordnet ist, und eine Nuteinrichtung (18) aufweist, die in dem anderen der festen (10) und bewegbaren (11) steifen Komponenten vorgesehen ist, um eine Nut (16) zur Aufnahme des Anschlagelements (15) zu begrenzen.

6. Wägevorrichtung, die eine Kombination einer Wägezelle (C) mit einem Verschiebungssensor (S) mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat, und einem Wägetisch (59) der mit dem bewegbaren steifen Körper (57) der Wägezelle (C) gekoppelt ist, um darauf einen Artikel (M) zu positionieren, dessen Gewicht zu messen ist.