专利名称：用于测力装置特别是天平的过载保护器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于测力装置特别是天平的过载保护器，它包括一个载荷接受器，该载荷接受器具有两部分，其第一部分用于将被测量的力引入测力装置。其第二部分，用于将被测量的力传递给一个测力传感器，它通过两个平行的引导件以一个类似于平行四边形布置的形式连接在第一部分上，而这两个平行引导件的纵向横向于测力方向延伸，这些平行引导件相对于它们的纵向是刚性的而在它们的横向上是弹性柔韧的。该过载保护器具有分别形成在第一部分上和第二部分上的第一结合部位和一个第二结合部位，借助这两个结合部位使第一部分和第二部分相互结合，阻止它们在力引入方向上彼此之间的位移。该过载保护器还包括一个预紧弹性元件，该元件驱使第一部分和第二部分进入由弹簧加载的相互接触状态，并对抗引入在第一部分上的将予以测量的力。
这种特别是灵敏天平上的过载保护器的目的是保护测力传感器和用于将被测量力传递给测力传感器的部分，以防止由大大超过天平规定的正常负载的力而产生的过载。这种有害的力的作用可能发生在，例如，当由于不正确地操作天平，而使要被称重的载荷以不适当的突然方式放在称重盘上时。在这种情况下，作用在载荷接受器上的瞬间力将超过额定的容许力。即使设置静止挡块来限制在力引入方向上载荷接受器的行程量，载荷接受器还是会受到过分的加速，直到其运动在静止挡块处停止。这会引起在测力传感器以及用于传递被测力部分上的相应幅值的惯性力；和/或者，它将在枢轴和联结器处造成拉应力和压应力的瞬间峰值，而由于天平是为一定容许载荷设计的，所以其没有准备去承受它。
在以上开头处所述的设置在天平上的已知过载保护器(DE2830345 C3)中，过载保护器的两个引导件从平板材料中以三角形或者梯形形状形成，并且分别在该三角形或者梯形引导件的长底边处用夹紧螺栓连接在第二部分上，并在三角形或者梯形引导件的对角或者较短的侧边处连接在第一部分上。为连接引导件，第二部分在背向第一部分的一侧装备有一个托架，该托架位于距第二部分一定距离处并且在相对于两个引导件的横向方向上延伸。第二部分中支承托架的主要部分穿过由形成引导件的板材部分所限定的三角形件或者梯形件的无材料的内部区域，而引导件沿着在两个部分之间延伸的三角形件或者梯形件的侧边延伸。过载保护器的这种几何布置要求较大量的空间。另外，用夹紧螺栓装配第一部分，第二部分和引导件的费用也较高。
另一方面，已知一种用于将被测力引入和传递给测力传感器的各部件整体设计(DE 41 19 734 A1)的特别节省空间的布置，然而，其不包括用于载荷接受器的过载保护器。
本发明的目的是提出一种将特别节省空间的设计与低装配费用相结合的、如开头处所述类型的过载保护器。
根据本发明，解决该问题的方案是将这两个部分和两个引导件设计成一个整体材料块的整体连接的各材料部分，其中，引导件通过穿过材料块的无材料空间彼此分开。
由于载荷接受器的两个部分通过引导件结合成一个整体部分，所以，本发明的过载保护器的装配劳动被降低，只要插入驱使这两个部分进入彼此相对的由弹簧加载的接触状态的预紧弹性件就可以了。另外，在材料块的内部由将两个部分和两个引导件彼此分开的无材料空间所占的体积可以保持很小，因此，过载保护器所要求的空间也将很小。可以提供多种用于形成无材料空间的经济的加工方法，包括例如铣，钻或者电火花腐蚀以及这些方法的组合。特别是，最后提到的电火花腐蚀证明是特别适合的。
只要预紧弹性件驱使两个部分进入由弹簧加载的彼此相对接触状态，则第一部分和第二部分将刚性地彼此结合起来，并且被引入第一部分的力将由第二部分传递和引导到测力传感器上。另一方面，如果被引入第一部分的力超过与弹性件的预紧力相当的接触力，第一部分将相对于第二部分位移和运动，直至第一部分接触到一静止挡块停下来为止。然而，超过预紧力的惯性力部分不传递到第二部分。因此，可防止有害的惯性力到达测力传感器和测力装置中用于传递力的那些其他部分上。这里，弹性件的预紧量被选择成适当的幅值，以保持两个部分的弹簧加载接触，直到达到天平的额定容许载荷。
在本发明的另一个改进中，提供了一种实际方案，其中，第一结合部位由一第一台肩形成，该第一台肩在构成第一部分的材料部分中，而该第二结合部位由一第二台肩形成，该第二台肩在构成第二部分的材料部分中。每个台肩向各自相对的材料部分伸出。该第一台肩具有面向第一引导件即对着测力方向的自由表面，而该第二台肩具有面向第二引导件即与被测力同一方向的自由表面。形成第一部分和第二部分的材料部分在自由表面处由预紧弹性元件彼此相对地压着。假设，一方面，第二部分的台肩的自由表面面向力引入的方向，即该自由表面的表面矢量具有与力引入的相同方向，并且另一方面，第一部分的台肩的自由表面面对着力引入的方向，即该自由表面的表面矢量具有与力引入相反的方向，那么，作用在第一部分上的力将具有把第一部分的台肩的自由表面与第二部分的台肩的自由表面分开的趋势，因此，第一部分将相对于第二部分在力引入的方向上产生位移。然而，该位移仅在施加的力超过弹性件驱使两个自由表面对抗施加的力而进入压缩结合的预紧力时才发生。
作为一个较佳特征，两个部分中的至少一个部分的台肩设计成可容许台肩在横向于力引入方向上相对于该部分位移。
已知，作用在载荷接受器上的被测力也产生扭矩，从而引起载荷接受器的少许扭曲。例如，当重物越是偏心地放置在由载荷接受器支承的称重盘上时，称为纵向偏心载荷的问题的作用将越强烈。由纵向偏心载荷引起的扭曲可能引起第一部分和第二部分的相互啮合的台肩彼此之间的稍许滑动。这会导致平衡误差。在将载荷接受器两个部分中至少一个部分上的台肩设计成可在横向于力引入的方向上位移的情况下，相应的台肩将可随着由偏心载荷引起的扭曲而动，因此，在台肩的结合之处的滑动和相关的平衡误差将得以避免。为实现此目的，如果第一部分或者第二部分的两个台肩之一设计成可在横向上移动就足够了。然而，将两个台肩都设计成可在横向于力引入的方向上移动也是可以的。
在本发明的又一个有利的改进中，可位移的台肩形成在一材料部分中，该材料部分由无材料空间限定并且通过一个窄的部分与包括该可位移台肩的部分相连，该窄的部分设计成可在横向于被测力的方向上弹性弯曲。这种结构容许可位移台肩以节省空间的方式形成在相应的部分上并且不增加装配费用。
另外，如果预紧弹性元件是预紧压缩弹簧已经证明是切实可行的。所要求的压缩弹簧的预紧量由压缩变形达到，因此可减少由弹簧所占据的空间。
在本发明的一个有利的实施例中，压缩弹簧被设计成一螺旋弹簧，该螺旋弹簧的一端推向一个位于形成第二部分的材料部分上并且面对力引入方向的支承表面上。该螺旋弹簧的另一端推向一个面向与力引入同一方向的、一螺栓的支承台阶的表面上，该螺栓沿着力引入方向以侧向游隙轴向穿过第二部分的材料部分和螺旋弹簧。该螺栓被锚定在第一部分上，并且可以对抗压缩弹簧的预紧力、相对于第二部分轴向移动。根据该设计，牢牢地连接在第一部分上并且可相对于形成第二部分的材料部分移动的螺栓以侧向游隙沿着平行于力引入的方向在螺旋弹簧内延伸。侧向游隙的目的是确保螺栓不会妨碍第一部分相对于第二部分的活动性。形成第二部分的材料部分含有面对力引入方向的的支承表面，该支承表面用于固持螺旋弹簧的一端，并由此对抗施加的力而推压压缩弹簧的那一端。从该支承表面开始，压缩弹簧以侧向游隙围绕着螺栓杆部并且向螺栓的面向力引入方向，即与形成第二部分的材料部分的支承表面相对的支承台肩延伸。当超过额定载荷能力(由压缩弹簧的预紧程度设定)的力被引入到第一部分时，压缩弹簧被进一步压缩，造成螺栓的支承台肩向第二部分的支承表面移动，换句话说，造成第一部分相对于第二部分在力引入方向上的位移。
在相同的情况下，本发明的又一个改进提供了在第二部分内围绕螺旋弹簧圆周的一个空腔。该空腔可以以一简单方式通过一钻孔的形式形成，该钻孔具有与力引入方向相同的轴向方向，并部分穿过形成第二部分的材料部分以及在力引入一侧与第二部分毗邻的引导件。在该情况下，形成空腔的钻孔的底部同时用作螺旋弹簧的固定表面。
在又一个改进方案中，在形成第二部分的材料部分内的空腔中具有一个限制螺栓轴向位移的挡块。该挡块可以例如由形成空腔的盲孔的底端提供，同时在盲孔的底部和螺栓的指向力引入方向的端部之间有一个间隙，从而为螺栓的端部提供一个位移-止动停止位置。在没有诸如通过连接在载荷接受器上的天平盘支架的位移-止动接触位于壳体上的静止挡块等其他限制器的情况下，该挡块可限制螺栓的行程范围。
在又一个可供选择的实际设计方案中，螺栓的指向力引入方向的端部从材料块的表面伸出。在装配后，该伸出端部可以与一基于壳体的静止挡块一起作用来限制行程。
在相同情况下，在螺栓的面对力引入方向的端部具有一个用于接受被测力的连接器部分是可行的。在该情况下，螺栓引导着螺旋弹簧，同时用于接受被引入第一部分的力。为在天平上应用，螺栓的连接器部分最好是具有锥形支承柱的形状，以便在其上落座天平盘。
在前述实施例的有利的立体布局中，螺栓布置在载荷接受器的两个引导件之间延伸的部分处。其优点在于，在给定由引导件确定的空间尺寸同时用于容纳螺栓的情况下，可使所要求的空间量最小。
另外。较可取的是这样一种设计，其中，无材料空间至少其部分仅由穿过材料块的一个窄的线性切割缝形成。该窄的线性切割缝的宽度可以减小到在过载情况下仍然容许第一部分相对于第二部分有足够位移所要求的最小量。这种窄的线性切割缝可以主要通过电火花腐蚀工艺产生，而且就其形状来说实际上没有限制。因此，可达到的切割缝宽度可以小至例如零点几毫米。用于材料块的合适的原材料可以是例如铝合金，但是许多其他原材料也可以予以考虑，包括例如钢合金或者复合材料。
本发明的各个有利实施例的特点是，在彼此面对的两侧上的两引导件由窄的线性切割段形成其轮廓，而在每个引导件的每一端、在窄的线性切割段与引导件中相应的对置、向外的侧面之间限定一个的窄的柔性部分。因此形成一个引导载荷接受器的第一部分的平行四边形机构，而平行四边形的四个角由该窄的柔性部分限定。
在上述实施例的又一个实用的改进设计中，窄的线性切割缝具有一个节段，该节段从第一台肩的靠近第一部分的端部开始，并在一个靠近第一部分的端部附近限定第一引导件的一节段的末段处终止。该窄的线性切割缝还具有一个节段，该节段在第一台肩的靠近第二部分的端部处开始，并在一个靠近第一部分的端部附近限定第二引导件的节段的末段处终止。因此，从台肩向引导件延伸的窄的线性切割缝节段与横向于力引入方向延伸的台肩一起，限定了以互补方式彼此面对的第一部分和第二部分的轮廓形状，使得，特别是形成第二部分的材料部分在两个引导件之间向形成第一部分的材料部分延伸。在该布局中，沿横向于力引入方向延伸的台肩位于力传感器的部位，该部位大致在引导件的靠近第一部分的窄的柔性部分之间延伸。驱使两个台肩相互接触的弹性件布置在例如台肩附近，载荷接受器的背向第一部分的一侧。
在该布置的一个特殊布局中，限定引导件的窄的线性切割缝节段至少部分宽于连接限定两个引导件的节段的节段。较宽的部分这样布置，使得它们容许增加第一部分相对于第二部分的位移行程量。
下述情况也在本发明的范围内，即形成第二部分的材料部分，在相对于测力装置的静止部分的平行运动中，受到两个平行四边形引导件的引导，这两个平行四边形引导件在横向于力引入方向的纵向上延伸，并且在它们的纵向上是刚性的而在它们的横向上是弹性柔韧的，每个平行四边形引导件在一端连接在形成第二部分的材料部分上，而在对置端连接在测力装置的静止部分上，并且其中形成第二部分的材料部分连接在一个机构上，该机构用于将被测力传递给传感器。只要额定的最大容许载荷没有被超过，载荷接受器的第一部分和第二部分将保持彼此之间的刚性结合，因此，载荷接受器在沿着力的方向的平移运动中由平行四边形引导件来引导。该由被测的力或者载荷引起的并且是不可计量的小的或者虚位移的平移运动，可被传递给被测力的传递机构并且可使该力传递给测力传感器。当额定的最大载荷被超过因而第一部分和第二部分彼此之间脱开时，该力传递机构以及测力传感器可受到保护，免受过分的惯性力。
就此进一步得到改进的一个特别有利的实施例的特征是，平行四边形引导件和静止部分形成为一个材料块的材料部分，这些材料部分整体地连接在第二部分上并且由穿过材料块的无材料空间彼此分开。因此，可以认识到，整体结构的优点不仅就过载保护器来说而且就载荷接受器的引导限制来说，都是该测量方法所需要的。
最好是，该实施例这样布局，使得平行四边形引导件在它们的纵向末端具有由无材料空间限定的柔韧部分。特别可行的是这样一种布置，其中，限定柔韧部分的无材料空间中至少一个是由向材料块的外边界敞开的一个窄的线性切割缝形成的，并且从那个敞开端形成一个沿着切向接近平行四边形引导件的纵向的弯曲部分。
在该实施例的进一步发展的布局中，力的传递机构具有至少一个杠杆，杠杆的一个臂由一个联结件连接在形成第二部分的材料部分上，该联结件在力引入的方向上延伸，并且在纵向上是刚性的而在横向上是弹性柔韧的。在被测量的力被引入到载荷接受器上以后，该力将由该至少一个杠杆减小或者增加到对于测力传感器来说是适当的幅值。
在该情况下，可以再次认识到整体结构的优点，其中，联结件和杠杆形成为由在静止部分的一个材料区域中的无材料空间限界的整体连接的材料部分，该材料区域深入介于两个平行四边形引导件之间的空间中。另外，就使所要求的最小化空间尺寸和增加测力装置中受被测力作用部分的强度来说，如果限定联结件和杠杆的无材料空间至少部分仅由分割材料块的窄的线性切割缝形成，将是有利的。
最后，特别适用于本发明实施例的所有布局的是，材料块基本上具有矩形块的形状，其中，最大一对表面平行于平行四边形引导件的纵向延伸。这里，无材料空间沿着平行于材料块的较小边界表面之一的方向，从材料块的两个最大侧面的一个侧面到另外一个侧面穿过材料块，因此，得到一个无凸出部分的，紧凑的，块形的整体设计布局。
本发明的其他特征，细节和优点通过下面的描述和附图将变得更清楚，对于在上述描述中没有明白地提到的、对于本发明来说是重要的细节的公开来说，也可以附图作为参考。在附图中
图1是带有过载保护器的测力装置组件的侧视图；图2是与图1的实施例相比简化了的一个实施例的侧视图。
图1示出了基本上是矩形块形状的材料块1的平面图，其是从矩形块的最大一面2的方向看去的形状。测力装置的载荷接受器，过载保护器和其他部件形成在材料块1中。特别是，测力装置代表一个用来测量被称载荷重力的天平。
整体材料块1被分成几个材料部分，这些部分是由在材料块1内的无材料空间彼此分开的。这些无材料空间与图面垂直地从与图面重合的最大面2到在图面之后一定距离处的对置的最大面穿过材料块。材料块的两对较小表面3，3’和4，4’垂直于图面在该两个最大面之间延伸，并且形成材料块1的外边界。大部分的无材料空间由窄的线性切割缝形成，这些切割缝的宽度如果沿着平行于最大表面2的方向测量的话例如可以小至零点几毫米到几毫米。例如，它们是利用腐蚀金属丝通过电火花腐蚀加工形成的。
两个以标号5，5’表示的材料部分沿着那些相应的较小的平行侧面4，4’延伸，而这些侧面4，4’长于(在图面内测量)垂直于侧面4，4’延伸的另外一对较小的平行侧面3，3’。在其背向较小侧面4，4’的内部边界处，材料部分5，5’由无材料空间6，6’限界，而该材料空间6，6’，除了它们的端部以外，是平行于较小侧面4，4’延伸的。
从用于插入电火花腐蚀金属丝的钻孔7开始，该无材料空间具有一个带有向较小侧面4凸起的曲率的末端节段8，接着的是平行于较小侧面4延伸的主节段9。在主节段9之后，一个末端节段10弯曲成带有面向较小侧面4的凸起侧面，并且最后延伸入一个基本上平行于较小侧面3延伸的节段11中，而该较小侧面3垂直于较小侧面4。
一个节段12连接在无材料空间6上，它平行于较小侧面3和节段11而延伸，而节段11与无材料空间6一起悬置着。在它们的末端处，彼此平行并且平行于较小侧面3的节段11和12具有弯曲的节段，并且其凸起的侧面彼此面对，因而限定了两个窄的柔性部分13和14，而这两个柔性部分13和14连接在由两个平行节段11，12界定的材料部分上。
节段11在窄部分14之外终止并且在窄部分13之外与无材料空间6的弯曲的末端节段10相连接，而节段12是在窄部分13之外终止而在窄部分14之外与无材料空间6’的弯曲的末端节段16相连接。从与钻孔7对角对置的钻孔17开始，该弯曲的末端节段16以外凸曲线接近侧面4’，接着进入与较小侧面4’平行的无材料空间6’的主节段9’，并且在与末端节段16对置的末端节段18处终止，并且也带有一个向较小侧面4’凸出的曲率。与无材料空间6’的外凸弯曲末端16，18对置的两个无材料空间19，20相对于平行于主节段9’延伸的材料部分5’的纵向轴线，近似形成外凸弯曲末端节段16，18的一镜像影像。末端节段19，20由窄的线性切割缝形成，这些切割缝从较小侧面4’开始，并且在材料部分5’的各端，在它们自己和末端节段16和18之间限定一个窄的柔性部分21，22。同样，材料部分5的端部成形为窄的柔性部分23，24，这些柔性部分23，24一方面是由无材料空间6的外凸弯曲末端8，10，另一方面是由在材料块1上形成的弧形凹槽25，26限定的。这些弧形凹槽25，26从较小侧面4开始，并且相对于材料部分5纵向中央轴线与无材料空间6的外凸弯曲末端部分8，10近似成镜像影像关系。
材料部分5，5’形成一平行引导机构的平行四边形引导件，借助于它，材料块1的与材料部分15相邻、并通过两个窄的部分21，23与平行四边形引导件5，5’相连接的材料部分27，在其相对于材料部分28位移时被引导，而材料部分28通过窄的部分22，24连接在平行四边形引导件5，5’上，窄的部分22，24分别位于窄的部分21，23的对置端处。这样，窄的部分21，22，23，24形成平行四边形的四个角，在那里，平行四边形引导件5，5’沿横向弯曲时是柔性的，而沿纵向则是刚性的。材料部分28用于将材料块1固定在例如天平的静止的底板上，因此相当于一个静止部分。与该静止的材料部分28相反，材料部分27由于平行四边形引导件的柔性因而是可平行位移的，并且用作天平的载荷接受器。正如下面将予以介绍的，正是通过材料部分27，将测量的测量力，即在天平的情况下是重力引入。
形成静止部分的材料部分28具有一个伸入平行四边形引导件5，5’之间的空间并且支承着一个串连工作的两个杠杆的杠杆系统的区域，该杠杆系统是由材料块1的材料部分29，30形成的，并且由无材料空间彼此分开。在面向平行四边形引导件5的一侧，材料部分29由无材料空间6定界，而无材料空间6也界定了平行四边形引导件5。在背向平行四边形引导件5的一侧，界定材料部分29的无材料空间31同样主要由一系列窄的线性切割缝节段组成。第一节段32从节段12进入其限定窄的柔性部分13的凸状弯曲节段之处开始，所述节段12在最靠近材料部分28的一侧界定材料部分15，该第一节段32近似形成一个该凸状弯曲节段的镜像影像。与第一节段32相对并且弯曲延伸得象节段32的镜像影像的是一个节段34的末端节段33，而节段34基本上沿着平行四边形引导件5，5’的纵向延伸。由第一节段32和末端节段33限定的是一个窄的柔性部分35，该柔性部分35相对于平行四边形的引导件5，5’的纵向，基本上与窄的柔性部分13对齐。
在末端节段33之后，节段34局部以直线接续，并且向无材料空间9的主节段6稍稍会聚，通过一个钻孔36，接着来到一个钻孔37。这两个钻孔可以用于插入电火花腐蚀金属丝。在钻孔37之后，节段34围绕材料部分30中两个沿着平行四边形引导件5，5’的纵向排列起来的钻孔38，39弯曲。在到达在窄部分22，24附近、垂直于平行四边形引导件5，5’而延伸的假想第一直线之前，节段34形成一个弯曲部分41，该弯曲部分41的外凸一侧接近该假想第一直线。在该弯曲部分41之后，节段34沿着该假想第一直线延伸一个短的距离，然后形成一个弯曲的末端节段42，该节段的外凸一侧也接近该假想第一直线。与节段34中从弯曲部分41延伸到弯曲末端部分42的那部分相对并且相对于假想第一直线形成镜像影像的是一个窄的线性切割缝节段43，该节段43与节段34中节段43的镜像影像部分一起限定两个处于假想第一直线上的窄的柔性部分44，45。
由无材料空间6和31界定的材料部分29形成一个杠杆，该杠杆由形成杠杆支点的窄的柔性部分35支承在材料部分28上。材料部分15，其一端通过窄的柔性部分13连接在杠杆29中最靠近载荷接受器27的那一端，而其另一对置端通过窄的柔性部分14连接在载荷接受器27上，用作在载荷接受器27和杠杆29之间的连接件。
在距载荷接受器27最远的一端，杠杆29通过窄的部分44、在窄的部分44，45之间延伸的材料部分，以及通过窄的部分45，，连接在形成杠杆系统的第二杠杆的材料部分30上。
由材料部分30形成的第二杠杆通过节段34中从钻孔37延伸到末端节段42的那部分与杠杆29分开。同样，由窄的线性切割缝形成的无材料空间46，47在贴近材料部分28处界定了形成第二杠杆的材料部分30。从钻孔37开始，无材料空间46局部垂直于平行四边形引导件5，5’的纵向延伸到一个钻孔48，从钻孔48，其沿着平行四边形引导件5，5’的纵向继续延伸到一个弯曲的末端节段49，该末端节段49的外凸一侧接近于一个垂直于平行四边形引导件5，5’而延伸的假想第二直线。该假想第二直线在材料块1中与假想第一直线(由窄的部分44，45限定)邻接并且向最近的较小侧面3’延伸的区域中延伸。无材料空间47具有窄的线性切割缝的形式，其从钻孔7开始，沿着向无材料空间46的外凸弯曲的末端节段49的方向延伸，在末端节段49处，无材料空间47以末端节段51终止，末端节段51相对于假想第二直线与末端节段49成镜像影像关系。末端节段49，51在它们自己之间限定了一个窄的柔性部分52，在该部分52处，第二杠杆30具有其在材料部分28上的支点。
利用该装置，要被测量的力，该力是沿着垂直于平行四边形引导件5，5’的方向引入到用于称重盘架(未示出)的锥形支承柱53上的，通过平行于力引入方向延伸的联结件15与杠杆29相结合。杠杆29又通过在窄部分44，45之间延伸的材料部分结合到第二杠杆30上。一测力传感器(未示出)例如借助连接在第二杠杆30的钻孔38，39上的力传递部件(未示出)而结合在第二杠杆30上，该测力传感器接受已通过杠杆29，30予以减小的被测力。该输送与被测量力大小相对应的测量信号的测力传感器可以由例如固定支承件(未示出)来支承，其中，固定支承件借助钻孔17和另一个钻孔54锚固在静止部分28上。
载荷接受器由穿过材料块1的无材料空间55分成第一部分56和第二部分57，其中，形成第二部分57的材料部分通过窄的部分21，23连接在形成平行四边形引导件的材料部分5，5’上，并且通过窄的部分14连接在形成联结件15的材料部分上。其大部分由一个窄的线性切割缝形成的无材料空间55又限定了两个相互平行的引导件58，59，而借助这两个引导件58，59，第一部分56和第二部分57以平行四边形联动方式彼此连接起来。在背向引导件59的一侧，引导件58由一个属于无材料空间55的无材料区域60所限定，而该无材料领域60在从第一部分56到第二部分57的距离上逐渐变宽，然后在最靠近引导件58处延伸到较小侧面4处，在这里，无材料区域60向材料块1的外界敞开。因此，该无材料领域60从较小侧面4上截出表面部分61，借此，在它本身和表面部分61之间限定一个悬在第二部分57之上的载荷接受部分62，而支承柱53从其向上伸出。在背向引导件58的一侧，引导件59由一个浅的凹槽63定界，该浅的凹槽63形成在材料块1的背向支承柱53的较小侧面4’上，并且靠近引导件59的端部，伸入沿着较小侧面4’延伸的窄的线性切割缝64，64’中。
在由逐渐加宽的无材料领域60限定的引导件58附近，在面向引导件59和靠近引导件58的最接近第一部分56的端部的一侧，为插入电火花腐蚀金属丝，设置了一个钻孔65，该钻孔65在第一部分56和第二部分57彼此邻近的部分穿过。从钻孔65开始，一个窄的线性切割缝66接近和延伸得靠近逐渐加宽的无材料领域60的窄端，而另外一个窄的线性切割缝66’沿着引导件58的长度方向向靠近第二部分57的端部出发，并且在那个端部附近接近和延伸得靠近逐渐加宽的无材料领域60。因此，线性切割缝节段66，66’在它们自己和引导件58的背向引导件59的一侧之间限定了在引导件58的任一端的窄的柔性部分67，68。
从钻孔65开始，无材料空间55的另外一个窄的线性切割缝节段69基本上沿着力引入的方向延伸，直至达到一个横向于力引入方向延伸的短的线性切割缝节段70为止。在距线性切割缝节段69最远的端部，线性切割缝节段70通入无材料空间55的一个基本上沿着力引入方向延伸的窄的线性切割缝节段7 1中。在与窄的线性切割缝节段70结合的一侧，窄的线性切割缝节段71具有一个分支，该分支沿着向引导件58的方向延伸并且在其末端部分和线性切割缝节段69之间限定一个窄的部分72，该部分72在横向于力引入的方向是柔性的。
在与窄的线性切割缝节段70结合的另外一侧，窄的线性切割缝节段7 1具有一个分支，该分支在向引导件59的远离支承柱53的方向延伸，先平行于力引入的方向延伸一部分，然后以一个角度向第二部分57延伸，以与一个窄的线性切割缝节段73相汇合，该节段73在面向引导件58的一侧界定了引导件59，其中，窄的线性切割缝节段71在引导件59的靠近第一部分56的端部通入节段73。在靠近引导件59的端部，在引导件59的长度方向延伸的线性切割缝节段73接近和延伸得靠近浅的凹槽63的窄的线性切割缝节段64，64’，因此，在这些位置上，两个窄的柔性部分74，75形成在引导件59的端部，位于窄的线性切割缝节段64，64’和线性切割缝节段73的末端节段之间。
在较接近第一部分56的部分上，线性切割缝节段66’和73两者都比在其余的无材料空间55处的窄的线性切割缝55的宽度宽。线性切割缝节段66’，73在向较小侧面3的方向上既可以是平行的，也可以具有加宽的锥度。
在较靠近支承柱53的一侧，在线性切割缝节段69和71之间垂直于力引入方向延伸的线性切割缝节段70在形成第二部分的材料部分57上限定一个第二台肩76，该第二台肩76向形成第一部分56的材料部分伸出，并且其自由表面面向力引入的同一方向。同时，在较靠近引导件59的一侧，线性切割缝节段70在形成第一部分的材料部分56上限定一个第一台肩77，该台肩77向形成第二部分57的材料部分伸出，并且其自由表面面向与力引入相反的方向。
第一台肩77和第二台肩76用作结合区域，它们的自由表面由预紧压缩弹簧78形式(在图中所示为螺旋弹簧)的预紧弹性件来驱使进入压缩接触。螺旋弹簧78的面对力引入方向的端部，即靠近支承柱53的端部由一个螺栓80的面对的支承台肩79来保持在一个盲孔中，该盲孔在材料块1的引导件58，59的区域内沿着与力引入的相同的方向延伸。该盲孔穿过形成第一部分的材料部分的载荷接受部分62，通过紧靠载荷接受部分62的引导件58，并且延伸入材料部分的形成第二部分57的附近部分，因此形成一个具有足够直径的径向封闭的空腔81，以便容纳压缩弹簧78和含有在螺栓80头部82上的支承台肩79的部分并且为它们留出径向间隙。在距引导件59一定轴向距离处，位于第二部分的空腔81的底部，形成一个面对力引入方向的支承表面83，以在指向力引入方向上保持螺旋弹簧78的端部。在通过引导件58和载荷接受部分62的部分，盲孔的直径有一个大于空腔81的台阶，以便容纳螺栓80的头部。在载荷接受部分62处，盲孔呈螺纹孔84的形式，以与螺栓80的同样的螺纹头部相配合，因此，螺栓80可刚性地锚固在第一部分56上。
指向力引入方向的螺栓80的端部85在一个小的轴向距离上面对用作支承表面83的底表面。这限制了螺栓80的轴向行程，因而限制了第一部分56相对于第二部分57在力引入方向的位移量。
在螺栓80的对置端，螺栓头部82从材料块1中伸出并且支承着载有天平的称重盘的锥形支承柱53。以这种方式，被测量的力通过螺栓80而被传入载荷接受器27的第一部分56上。由于预紧压缩弹簧78保持第一部分56与第二部分57压缩结合，所以要被测量的力便被传到第二部分上。然而，如果施加的力超过压缩弹簧78的预紧力，超量的力则不能传到第二部分57上。而是，第一部分56将相对于第二部分57移动，直至称重盘停在天平壳体上的一个固定的静止挡块上为止(未示出)。
假设，含有第二台肩76的材料部分在形成第二部分57的材料部分内是由通至窄的部分72的窄的线性切割缝节段71的分支界定的并且仅仅通过该窄的部分72与第二部分57一起悬置，那么，由第二台肩76形成的结合部位可沿着相对于力引入的横向方向位移。因此，结合部位可以柔性地随着由偏心载荷引起的两个部分56，57的横向移动而移动。
图2示出了一个简化的实施例，其没有象在图1的实施例中所提供的在载荷接受器的第一部分和第二部分之间的结合部位的横向的弹性柔性。否则，图2的实施例大部分是与图1的实施例完全相同的。因为图2中的各部分是与图1的各部分完全相同的，所以它们用相同的标号标识并且不再加以描述。在这方面，图1的描述也适用于图2的相同的部分。
与图1不同，在图2中的用于插入电火花腐蚀金属丝的钻孔165布置在引导件59附近，位于与支承柱53的对置侧。从钻孔165开始，无材料空间55的一个窄的线性切割缝节段173先是紧密接近材料块1的较小侧面4’处的外边界，然后沿着向第二部分57的方向平行于它一段短的距离，因此，线性切割缝节段173与材料块1的较小侧面4’的外边界一起在引导件59的端部界定了一个窄的柔性部分174。线性切割缝节段173的紧接着的节段转离开较小侧面4’，然后，再次沿着被限定在线性切割缝节段173和较小侧面4’之间的引导件59的长度方向延伸。在与钻孔165的对置端，窄的线性切割缝再次转向较小侧面4’，然后平行于较小侧面4’，因此，在引导件59的这一端，形成一个相当于窄的部分174的窄的部分175。无材料空间55的一个窄的线性切割缝节段166在它本身和载着支承柱53的较小侧面4之间限定着带有窄的部分167，168的上引导件58，(而窄的部分167，168分别相当于窄的部分174，175)，同时相对于一个平行于较小侧面4，4’并且与它们等距延伸的平面形成一个线性切割缝节段173的镜像影像。
无材料空间55还含有一个连接着线性切割缝节段166和173的线性切割缝节段169。从位置170处开始(在该处，界定引导件58的线性切割缝节段166从其平行于引导件58的长度方向的路径转开，而向邻接第一部分56的窄的部分167继续延伸)，窄的线性切割缝节段169沿着力引入的方向延伸一段距离，但是在达到界定引导件59的线性切割缝节段173之前，线性切割缝节段169改变了方向，而横向于力引入的方向延伸过一个节段171，而如果分别在柔性部分167，168和174，175之间的长度方向测量的话，该节段171具有与引导件58，59相同的长度。在节段171之后，线性切割缝节段169再次沿着力引入的方向延伸，最后在位置172处，连接线性切割缝节段173，并且在位置172处，线性切割缝节段173从其平行于引导件59的长度方向的路径转开，继续向邻接第二部分57的窄部分175延伸。因此，在面向引导件58的一侧，节段171限定了用作第二部分57的结合部位的第二台肩176，而在面向引导件59的一侧，节段171限定了用作第一部分56的结合部位的第一台肩177。
在图1实施例的盲孔的位置处，图2的实施例具有一个孔，该孔一直穿过材料块1并且当其穿过引导件58和含有第二部分57的材料部分的毗邻部分时其直径呈现台阶的变化，而在第二部分57处，形成一个空腔81，以接纳压缩弹簧78。在空腔81的接近引导件59的端部，钻孔的直径减小下来，足以形成一个保持压缩弹簧78的支承表面83，同时又容许螺栓80以径向游隙穿过该孔。随后，从台肩177进一步减小的钻孔穿过形成第一部分56的材料部分至将引导件59与第一部分56分开的窄的线性切割缝节段173。该节段的钻孔具有螺纹孔178的形式，在这里，设置有匹配螺纹的螺栓80牢牢地锚固在第一部分中。
该多台阶钻孔的延续部分穿过邻接窄的线性切割缝节段173的引导件59。在该部位，螺栓80的指向力引入的同一方向的端部182以游隙穿过引导件59并且伸出材料块1的表面之外。在端部182的对置端并且在轴向上留有一个小的间隙，天平设置有一个静止的挡块(未示出)，该挡块可限制载荷接受器27在力引入方向上的位移行程。
附图示出了其他一些钻孔，对它们迄今尚未予以解释，一些平行于图面延伸，而一些横向于图面延伸。这些钻孔的一部分仅仅用于在电火花腐蚀过程中固持材料块1；另外一些可以用于将静止部分28固定在天平的静止底板上；再另外的部分可以用于连接测力装置的其他部件。对这些钻孔的详细描述似乎是可省略的，因为其对理解本发明是不必要的。
权利要求
1.一种用于带有载荷接受器的测力装置、特别是天平的过载保护器，具有-一个第一部分，其用于将要测量的力引入测力装置，-一个第二部分，其用于将要测量的力传递给一个测力传感器，并且其通过在横向于测力方向的方向上彼此平行延伸的第一引导件和第二引导件以类似于平行四边形布置的方式连接在第一部分上，这些引导件在它们的纵向上是刚性的而在它们的横向上是弹性柔韧的，-一个形成在第一部分上的第一结合部位和一个形成在第二部分上的第二结合部位，这两个结合部位用于使第一部分和第二部分相互结合，借此阻止它们在力引入方向上彼此之间的位移，以及-一个预紧弹性元件，该元件驱使第一部分和第二部分进入由弹簧加载的相互接触，同时对抗引入在第一部分上的要予以测量的力，其特征在于第一部分和第二部分以及第一引导件和第二引导件以一单个材料块的整体连接的各材料部分的形式形成，其中，第一引导件和第二引导件由穿过材料块的无材料空间彼此分开。
2.如权利要求1所述的过载保护器，其特征在于，其中，第一结合部位具有第一台肩的形状，该台肩在构成第一部分的材料部分中，而该第二结合部位具有第二台肩的形状，该台肩在构成第二部分的材料部分中，并且每个台肩伸向各自对置的材料部分，该第一台肩具有面向第一引导件即对着测力方向的自由表面，而该第二台肩具有面向第二引导件即与被测力同一方向的自由表面，并且，形成第一部分和第二部分的材料部分在自由表面处由预紧弹性元件彼此相对地压着。
3.如权利要求2所述的过载保护器，其特征在于，其中，两个部分中的至少一个部分的台肩设计成可容许台肩在相对于被测力的横向方向上可相对于各自部分位移。
4.如权利要求3所述的过载保护器，其特征在于，其中，可位移的台肩形成在一个材料部分中，该材料部分由无材料空间限定，并且由一个窄的部分连接在包括该可位移台肩的部分上，该窄的部分设计成可在横向于被测力的方向上弹性弯曲。
5.如权利要求1所述的过载保护器，其特征在于，其中，预紧弹性元件是预紧压缩弹簧。
6.如权利要求5所述的过载保护器，其特征在于，其中，预紧压缩弹簧是螺旋弹簧，该螺旋弹簧的一端推向一个位于第二部分上并且面对被测力方向的支承表面，该螺旋弹簧的另外一端推向一个面向与被测力同一方向的支承台阶，该支承台阶位于一个螺栓上，该螺栓沿着被测力的方向以侧向游隙轴向穿过第二部分和螺旋弹簧，该螺栓被锚固在第一部分上，并且可以对抗压缩弹簧的预紧力相对于第二部分轴向移动。
7.如权利要求6所述的过载保护器，其特征在于，其中，在形成第二部分的材料部分内的一个空腔包围着螺旋弹簧的圆周。
8.如权利要求7所述的过载保护器，其特征在于，其中，在形成第二部分的材料部分内的该空腔具有一个限制螺栓轴向位移的挡块。
9.如权利要求7所述的过载保护器，其特征在于，其中，螺栓的指向与被测力同一方向的端部从材料块的表面伸出。
10.如权利要求6所述的过载保护器，其特征在于，其中，螺栓的指向与被测力相对方向的端部具有一个用于接受被测力的支承柱。
11.如权利要求6所述的过载保护器，其特征在于，其中，螺栓布置在载荷接受器中在第一引导件和第二引导件之间延伸的一个部分处。
12.如权利要求1所述的过载保护器，其特征在于，其中，无材料空间至少部分仅由穿过材料块的窄的线性切割缝形成。
13.如权利要求12所述的过载保护器，其特征在于，其中，在彼此面对的两侧上的第一引导件和第二引导件由窄的线性切割缝节段形成其轮廓，而这些窄的线性切割缝节段在它们自己与第一引导件和第二引导件的各自向外、对置的侧边之间限定一个在每个引导件的每一端的窄的柔性部分。
14.如权利要求12所述的过载保护器，其特征在于，其中，窄的线性切割缝具有一个节段，该节段从第一台肩的靠近第一部分的端部开始，而在一个在靠近第一部分的端部附近限定第一引导件的节段的末端节段处终止，并且其中，该窄的线性切割缝还具有一个节段，该节段在第一台肩的靠近第二部分的端部处开始，而在一个将第二引导件限定在靠近第一部分的端部附近的节段的末端节段处终止。
15.如权利要求12所述的过载保护器，其特征在于，其中，限定第一引导件和第二引导件的窄的线性切割缝节段至少部分宽于从第一部分的台肩的端部开始、而在限定第一引导件和第二引导件的节段的末端节段处终止的节段的宽度。
16.如权利要求1所述的过载保护器，其特征在于，其中，形成第二部分的材料部分，在相对于测力装置的静止部分的平行运动中，受到两个平行四边形引导件的引导，而这两个平行四边形引导件在横向于被测力方向的纵向上延伸，并且在它们的纵向上是刚性的，而在它们的横向上是弹性柔韧的，每个平行四边形引导件的一端连接在形成第二部分的材料部分上，而其另一对置端连接在测力装置的静止部分上；并且其中，形成第二部分的材料部分连接在一个机构上，该机构由静止部分来支承并且用于将被测力传递给传感器。
17.如权利要求16所述的过载保护器，其特征在于，其中，平行四边形引导件和静止部分形成为一个材料块的各材料部分，这些材料部分整体地连接在第二部分上，并且由穿过材料块的无材料空间彼此分开。
18.如权利要求16所述的过载保护器，其特征在于，其中，平行四边形引导件在它们的纵向末端具有由无材料空间限定的柔韧部分。
19.如权利要求18所述的过载保护器，其特征在于，其中，限定柔韧部分的无材料空间中至少一个是由向材料块的外边界敞开的一个窄的线性切割缝形成的，并且从那个敞开端形成一个沿着切向接近平行四边形引导件纵向的弯曲部分。
20.如权利要求16所述的过载保护器，其特征在于，其中，力的传递机构具有至少一个杠杆，杠杆的一个臂由一个联结件连接在形成第二部分的材料部分上，该联结件在被测力的方向上延伸，并且在纵向上是刚性的，而在横向上是弹性柔韧的。
21.如权利要求20所述的过载保护器，其特征在于，其中，联结件和杠杆形成为由在静止部分的一个材料区域中的无材料空间限界的整体连接的材料部分，该材料区域伸入介于两个平行四边形引导件之间的空间中。
22.如权利要求21所述的过载保护器，其特征在于，其中，限定联结件和杠杆的无材料空间至少部分仅由分割材料块的窄的线性切割缝形成。
23.如权利要求1-22中任何一项所述的过载保护器，其特征在于，其中，材料块基本上具有矩形块的形状，其中，最大一对侧表面平行于平行四边形引导件的纵向延伸。
全文摘要
为保护测力装置免受过载的损坏,载荷接受器(27)具有一个接受被测力的第一部分(56)和一个将力传递给一个测量传感器的第二部分(57)。这两个部分和借助其使这两个部分相连的两个平行引导件一起是一个整体材料块的各部分,该整体材料块由窄的线性切割缝形式的无材料空间(55)彼此分开。驱使两个部分(56,57)进入弹簧加载结合的一个预紧弹性件(78)布置在第二部分(57)的一个空腔内。
文档编号G01G23/00GK1249424SQ9911134
公开日2000年4月5日 申请日期1999年8月10日 优先权日1998年8月20日
发明者汉斯-鲁道夫·伯克哈特, 费迪南德·施奈德 申请人:梅特勒-托莱多有限公司