Federwaage
Es sind Federwaagen bekannt, bei welchen der mit der Waageschale versehene Scha'lenträger vermittels zweier übereinander befindlicher Blattfedern an einem Zwischenteil befestigt und von diesem aus parallel geführt ist. Der Zwischenteil ist seinerseits mit Hilfe von zwei weiteren Blattfedern vom Waagengestell aus parallel'geführt und an diesem befestigt.
Die vom Zwischenteil aus einerseits zum Schalenträ- ger und anderseits zum Waagengtestell führenden Blattfedern sind alle gleich lang und derart unterein ander angeordnet, dass der Schalenträger eine näherungsweise geradlinige lotrechte Bewegung ausführt.
Am Schalenträger, am Zwischenteil und am Waagengestell sind horizontal verlaufendle Einspannstellcn für die an sich ebenen Blattfedern vorgesehen. Bei unbelasteter Waageschale biegen sich dementsprechend die Blattfedern alle leidht nach wnten durch, so dass sie schwach S-förmig verlaufen. Bei maximal belasteter Waageschale werden die Blattfedern noch stärker durchgebogen, und sie haben dann zwischen ihren horizontalen Einspannstellen einen dementsprechend ausgeprägten S-förmigen Verlauf. Die Waageschale, auf welche die zu wägenden Gegenstände gelegt werden, ist bei solchen Federwaagen starr am Schalenträger befestigt und befindet sich in der Regel oberhalb der obersten Blattfeder.
Je nach dem Ort, an welchem der zu wägende Gegenstand auf die Waageschale gelegt wird, werden die Blattfedern nicht nur auf reine Biegung, sondern zusätlich in mehr oder weniger starker Weise auch auf Torsion und Druck oder Zug beansprucht. Dieser je nach der Lage des zu wägenden Gegenstandes veränderliche Anteil der zu sätzlichen Beanspruchung der Blattfedern bringt aber gewisse Fehlerquellen mit sich und verursacht eine erhebliche Verminderung der Genauigkeit der Federwaage. Dabei ist diese Verminderung der Genauigkeit gerade dann am grössten, wenn die Maximalbelastung der Waageschale stattfindet.
Wie oben erwähnt, sind bei dieser Maximalbelastung die Blattfedern stark S-förmig durchgebogen und daher auf Torsion und Druck oder Zug sehr empfindlich.
Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einer Federwaage, bei welcher der mit der Waagesohale versehene Schalenträger vermittels einer Mehrzahl von Blattfedern an einem Zwischenteil befestigt und parallel geführt ist und dieser Zwischentei, l seinerseits vermittels einer weiteren Mehrzahl von Blattfedern am Waagengestell befestigt und parallel geführt ist.
Zweck der Erfindung ist dabei, die Genauigkeit solcher Federwaagen zu erhöhen, und dies soll erfindongsgemäss dadruch erreicht sein, dass die zwischen dem Schalen- träger und dem Zwischenteil wirkenden Blattfedern und die zwischen dem Zwischenteil und'dem Waagengestell wirkenden Blattfedern je derart vorgebogen sied, dan sie bei unbelasteter Waageschale eine S-för- mige Krümmung von solchem Ausmass haben, dass sie bei maximal belasteter Waa ; geschale dann wenigstens näherungsweise oben verlaufen.
Vorzugsweise liegen'hierbei die am Sohalenträger befindlichen Ein spannstefllen der zwischen dem Schalenträger und dem Zwischenteil befindlichen Blattfedern bei unbelasteter Waageschale höher als die den betreffenden Blattfedern zugeordneten Eimspannstellen am Zwischenteil, und in analoger Weise liegen auch die am Zwischenteil befindllichen Einspannstellen der zwischen dem Zwischenteil und dem Waagengestell wirkenden Blattfedern höher als die den betreffenden Blattfedern zugeordneten Einspannstellen am Waagengestell. Die Federwaage ist zweckmässjg noch derart ausgeführt,
dass bei maximal belasteter Waageschale die zwischen dem Schalenträger und dem Zwischenteil wirkenden Blattfedern und auch die zwischen dem Zwischenteil und dem Waagengestell wirkenden Blattfedern je we nigstens näherungsweise horizontal verlaufen, wobei am Schalenträger, am Zwischenteil'und am Waagengestell je horizontal verlaufende Einspannstellen für die Blattfedern vorgesehen sind.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin dung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt, wobei alle für das Verständnis der Erfindung nicht unmittelbar erforderlichen Teite der Federwaage aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht näher veranschaulicht sind. In der Zeichnung zeigt :
Fig. 1 eine Frontansicht auf den Schalenträger der Federwaage, wobei die Waageschale nicht belastet ist,
Fig. 2 einen Vertikalschnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1,
Fig. 3 eine Frontansicht auf den Schalenträger der Federwaage bei maximal belasteter Waageschale und
Fig. 4 einen Vertìkalschnitt nach der Linie 4-4 in Fig. 3.
Das Waagengestell weist einen Sockel 5 von U-för- miger Standfläche auf, der mit hochgezogenen Seitenwänden 6 versehen ist. Die Seitenwändle 6 sind durch eine obere Traverse 7 miteibnander starr verbunden, die horizontal und paraDlel zum mittleren Schenkel des Sockel's 5 verläuft. Am letztgenannten mittleren Schenkel des Sockels 5 und an der Traverse 7 sind die Einspannstellen 8 und 9 für die beiden Blattfedern 10 und 11 angebracht, welche einen beweglichen Zwischenteil 12 tragen. Dieser hat Einspannstellen 13, 14 für die beiden Blattfedern 10 und 11, die gleiche Längen aufweisen.
Die lotrechten Abstände zwischen den Einspannstellen 8, 9 eilnerseits und den Einspannstellen 13, 14 anderseits sind ebenfalls gleich gross, so dass die Einspannstellen 8, 9, 13, 14 auf den Ecken eines Parallelogrammes liegen und der Zwischenträger 12 vermittels der Blattfedern 10, 11 paras geführt ist.
Der Zwischenteil 12 weist ferner zwei weitere Ein spannstellen 15 und 16 für zwei Blattfedern 17 und 18 auf, die sich oberhalb der Blattfedern 10 resp. 11 erstrecken und ebenfalls gleiche Länge haben. Die anderen Enden der Blattfedern 17, 18 sind in den Ein spannstelGen 19, 20 eines Schalenträgers 21 befestigt, und zwar derart, dass die Einspannstellen 15, 16 und 19, 20 auf den Ecken eines weiteren Parallelogram- mes liegen und der Schalenträger 21 vermittels der Blattfedern 17, 18 am Zwischenteil 12 parallel ge- führt ist. Oberhalb der obersten Blattfeder 18 erstreckt sich die Waageschale 22, die am Schalenträ- ger 21 starr befestigt sein kann.
Gemäss den Fig. 1 und 2 ist die Waageschale 22 nicht belastet, in der Darstellung der Fig. 3 und 4 ist hingegen auf die Waageschale 22 ein Gewicht 23 gelegt, welches dem Maximalgewicht entspricht, das noch aufgelegt werden darf.
Die Einspannstellen 8, 9 am Waagengestell 5, 6, 7, die Einspannstellen 19, 20 am Schalenträger 21 und die Einspannstellen 13, 14 und 15, 16 am Zwischenteil 12 verlaufen in an sich bekannter Weise alle horizontal, so dass auch die eingespannten Enden der Blattfedern 10, 11 und 17, 18 horizontal sich erstrecken.
Im Gegensatz zu den bekannten Federwaagen der angegebenen Bauart sind nun die Blattfedern 17, 18 derart vorgebogen, dass sie bei unbelasteter Waageschale 22 (Fig. 2) S-förmig gekrümmt verlaufen, und zwar derart, dass die Einspannstellen 19, 20 am Scha lenträger 21 höher liegen als die entsprechenden Einspannstellen 15, 16 am Zwischenteil 12. In entspre chender Weise sind die Blattfedern 10, 11 S-förmig vorgebogen, wobei die Einspannstellen 13, 14 am Zwischenteil 12 höher liegen als die diesen Blattfedem zugeordneten Ein. spannstellen 8, 9 am Waa gengestsll 5, 6, 7.
Diese S-förmiige Vorbiegung der Blattfedern 10, 11 und 17, 18 ist indessen derart bemessen, dass bei maximal belasteter Waageschale 22 (Fig. 4) alle Blattfedern möglichst genau eben und horizontal verlaufen. Haben die Blattfedern 10, 11, 17, 18 alite gleiche Abmessungen, dlas heisst gleiche länge, Breite und Dicke, und sind sie aus demselben Welkstoff hergestelilt, so lässt sich diese oben angeführte Bedingung nur dann verwirklichen, wenn die Blattfedern 10, 11 stärker S-förmig vorgebogen sind als die Blattfedern 17, 18, da di ! e Blattfedern 17, 18 nur den Schalenträger 21, die Blattfedern 10, 11 hingegen den Schalenträger 21, die Blattfedern 17, 18 und den Zwischenteil 12 tragen müssen.
Wenn demnach die Durchbiegung der Blattfedern 10, 11 unabhängig von der jeweiligen Belastung der Waageschale 22 stets genau gleich gross sein solll wie die Durchbie gung der Blattfedern 17, 18, so müssen sie im ausgebauten Zustand eine dementsprechend stärkere S-förmige Krümmung aufweisen.
Die Blattfedern 10, 11 und 17, 18 sollen somit sehr genau die erforderlichen Vorbiegungen haben, damit sie im eingebauten Zustand dann gerade die benötigte S-förmige Krümmung aufweisen. Aus her stellungstechnischen Gründen hat es sich nun als vor teilhaft erwiesen, den Blattfedern 10, 11 einerseits und 17, 18 anderseits eine um einige Prozente stär- kere als die erforderliche S-förmige Krümmung zu erteilen und dafür am Schal'enträger 21 und am Zwi schenteil 12 Mittel für die Aufnahme von Justiergewichten vorzusehen.
Diese Mittel können Aussparungen oder Bohrungen 24 und'25 sein, die im Scha- lenträger 21 und im Zwischenteil 12 angebracht sind.
In die Bohrungen 24 und 25 können nach erfolgtem Zusammenbau der Federwaage so weit Justiergewichte eingesetzt werden, bis die Blattfedern 10, 11 und 17, 18 bei unbelasteter Waageschale 22 die gewünschten S-förmigen Krümmungen aufweisen. Ist die Federwaage vermittels solcher Justiergewichte dann derart justiert, dáss erstens die S-Form der Blattfedern 17, 18 genau gleich der S-Form der Blattfedern 10, 11 ist, und zweitens diese S-Form eine vorgegebene Durchbiegung der Blattfedern ergibt, so führt der Schalenträger 21 bei einer an sich beliebigen Be lastung der Waageschale 22 eine genau lotrechte und' geradlinige Bewegung aus, wobei die Blattfedern 10, 11, 17,
18 bei der Maximalbelastung der Waageschale 22 untereinander parallal und horizontal verlaufen.
Die geradlinige Bewegung des Schalenträgers 21 ermöglicht, an ihm Strichplatten oder dergleichen anzubringen, die vermittels einer feststehenden und beispielsweise an der Traverse 7 befestigten Vergrösse- rungsoptik betrachtet werd'en können, um das Gewicht des auf die Waageschale 22 gelegten Gegenstandes abzulesen. Die Genauigkeit der Gewichtsanzeige der beschriebenen Federwaage ist nun weitgehend unabhängig davon, an welcher Stelle der Waageschale 22 der zu wägende Gegenstand aufgelegt wird.
Diese Verbesserung der Genauigkeit ergibt sich deshalb, weil mit zunehmender Belastung der Waageschale 22 die Blattfedern 10, 11, 17, 18 eine flacher werdende S-Form annehmen und gegen Torsions-und Druckoder Zugbeanspruchungen weniger empfindlich wer den. Torsions-und Drttck-oder Zugbeanspruchungen treten aber auf, wenn der zu wägende Gegenstand nicht in die Mitte der Waageschale 22, sondern exzentrisch aufgelegt ist. Bei der Maximallast (Fig. 3 und 4) stellt sich d'abei gerade die geriingste Empfindlich- keit auf Torsions-und Druck- oder Zugbeanspru chung ein, da d'ie Blattfedern 10, 11, 17, 18 dann eben verlaufen.
Die Herstellung der vorgebogenen Blattfedern 10, 11, 17, 18 bietet keine nennenswerten Schwierigkei- ten, wenn die Waage wie beschrieben mit Bohrungen 24 und 25 zur Aufnahme von Justiergewichten versehen ist. Es werden vorerst vier genau gleich lange, gleich breite und gleich dicke ebene Blattfedern aus geeignetem Federstahl oder einem anderen vergütbaren Werkstoff hergestellt. Diese Blattfedern werden paarweise in eine Lehre eingespannt, so dass sie wie in der fertigen Federwaage an ihren Enden in zwei gegeneinander beweglichen Lehrenteilen befestigt sind.
Man lässt nun auf den einen Lehrenteil eine Kraft einwirken, welche die Blattfedern auf reine Biegung beanspruche, so dass sie entsprechend der elastischen Linie S-förmig durchgebogen werden. In diesem durch- gebogenen Zustand werden die Le, hrenteile auf einem Gestell, einer Grundp atte oder dergleichen fixiert und zusammen mit den S-förmig gebogenen Blattfedern in einen Ofen gebracht, wo die Blattfedern bei geeigneter Temperatur vergütet werden. Nach erfolgter Vergütung wird die Lehre mit den noch einge- spannten Blattfedern aus dem Ofen herausgenommen und die Blattfedern nach erfolgter Abkühlung aus der Lehre entfernt.
Sie haben dann die gewüinschte S-för- mige Krümmung und können ohne weitere Nachbear- beitung in die Federwaage eingebaut werden. Um den Blattfedern 10, 11 eine stärkere S-förmige Krümmung zu geben als den Blattfedern 17, 18, werden die er steren in eine Lehre eingespannt, deren Lehrenteile stärker gegeneinander verschoben werden, als dies für die Blattfedern 17, 18 der Fall war. AllräMge Abweichungen von der gewünschrten S-förmigen Krümmung können in der Regel mittels der vorgenannten Justiergewichte bei zusammengebauter Waage kompensiert werden.
Die in den Fig. 1 bis 4 nur schematisch dargestellte Federwaage kann selbstverständlich noch mit geeigneten einstellmitteln zur Änderung der Emp findlichkeit versehen sein. Zu diesem Zweck kann man in bekannter Weise zwischen dem Schalenträger 21 und dem Waagenestell 5, 6, 7 wirkende und regelbare Zusatzfedern anbringen. Diese Zusatzfedern kön nen Blattfedern enthalten, deren Einspannstellen verschiebbar sind.
Spring balance
Spring balances are known in which the pan support provided with the weighing pan is attached to an intermediate part by means of two leaf springs located one above the other and is guided in parallel from this. The intermediate part is in turn guided in parallel from the balance frame with the aid of two further leaf springs and is attached to the latter.
The leaf springs leading from the intermediate part on the one hand to the pan support and on the other hand to the balance frame are all of the same length and arranged one below the other in such a way that the pan support executes an approximately straight vertical movement.
On the pan support, on the intermediate part and on the balance frame, horizontally extending clamping positions are provided for the leaf springs, which are actually flat. If the weighing pan is unloaded, the leaf springs will all bend accordingly, so that they are slightly S-shaped. When the weighing pan is loaded to the maximum, the leaf springs are bent even more, and they then have a correspondingly pronounced S-shape between their horizontal clamping points. The weighing pan on which the objects to be weighed are placed is rigidly attached to the pan support in such spring balances and is usually located above the top leaf spring.
Depending on the place at which the object to be weighed is placed on the weighing pan, the leaf springs are not only subjected to pure bending, but also to a greater or lesser extent to torsion and pressure or tension. This proportion of the additional stress on the leaf springs, which varies depending on the position of the object to be weighed, brings with it certain sources of error and causes a considerable reduction in the accuracy of the spring balance. This reduction in accuracy is greatest when the maximum load on the weighing pan occurs.
As mentioned above, at this maximum load the leaf springs are strongly bent in an S-shape and are therefore very sensitive to torsion and pressure or tension.
The present invention relates to a spring balance in which the pan support provided with the balance bracket is attached to an intermediate part by means of a plurality of leaf springs and guided in parallel, and this intermediate part is in turn attached to the balance frame by means of a further plurality of leaf springs and guided in parallel.
The purpose of the invention is to increase the accuracy of such spring balances, and this should be achieved according to the invention in that the leaf springs acting between the shell support and the intermediate part and the leaf springs acting between the intermediate part und'dem balance frame are each bent in such a way when the weighing pan is unloaded, they have an S-shaped curvature of such magnitude that when the weighing pan is loaded to the maximum; shell then run at least approximately at the top.
In this case, the clamping points of the leaf springs located between the shell support and the intermediate part and located on the sole support are preferably higher than the clamping points assigned to the respective leaf springs on the intermediate part, and the clamping points located on the intermediate part between the intermediate part and the Balance frame acting leaf springs higher than the clamping points assigned to the respective leaf springs on the balance frame. The spring balance is expediently designed in such a way that
that when the weighing pan is loaded to the maximum, the leaf springs acting between the pan support and the intermediate part and also the leaf springs acting between the intermediate part and the balance frame each run at least approximately horizontally, with horizontally extending clamping points for the leaf springs being provided on the pan support, on the intermediate part and on the balance frame are.
An embodiment of the present inven tion is shown schematically in the drawing, all of the parts of the spring balance that are not directly required for understanding the invention are not illustrated in more detail for the sake of clarity. In the drawing shows:
1 shows a front view of the pan support of the spring balance, the balance pan not being loaded,
Fig. 2 is a vertical section along the line 2-2 in Fig. 1,
Fig. 3 shows a front view of the pan support of the spring balance with the maximum loaded pan and
FIG. 4 is a vertical section along the line 4-4 in FIG.
The scale frame has a base 5 with a U-shaped standing surface, which is provided with raised side walls 6. The side walls 6 are rigidly connected to one another by an upper cross member 7, which runs horizontally and parallel to the middle leg of the base 5. The clamping points 8 and 9 for the two leaf springs 10 and 11, which carry a movable intermediate part 12, are attached to the latter middle leg of the base 5 and to the cross member 7. This has clamping points 13, 14 for the two leaf springs 10 and 11, which have the same lengths.
The vertical distances between the clamping points 8, 9 on the one hand and the clamping points 13, 14 on the other hand are also the same, so that the clamping points 8, 9, 13, 14 lie on the corners of a parallelogram and the intermediate carrier 12 is parasitic by means of the leaf springs 10, 11 is led.
The intermediate part 12 also has two more A clamping points 15 and 16 for two leaf springs 17 and 18, which are above the leaf springs 10, respectively. 11 extend and also have the same length. The other ends of the leaf springs 17, 18 are fastened in the clamping elements 19, 20 of a shell support 21, in such a way that the clamping points 15, 16 and 19, 20 lie on the corners of a further parallelogram and the shell support 21 is by means of the Leaf springs 17, 18 on the intermediate part 12 is guided in parallel. The weighing pan 22, which can be rigidly fastened to the pan support 21, extends above the uppermost leaf spring 18.
According to FIGS. 1 and 2, the weighing pan 22 is not loaded, but in the illustration in FIGS. 3 and 4, a weight 23 is placed on the weighing pan 22 which corresponds to the maximum weight that may still be placed on it.
The clamping points 8, 9 on the balance frame 5, 6, 7, the clamping points 19, 20 on the shell support 21 and the clamping points 13, 14 and 15, 16 on the intermediate part 12 all run horizontally in a manner known per se, so that the clamped ends of the Leaf springs 10, 11 and 17, 18 extend horizontally.
In contrast to the known spring balances of the specified design, the leaf springs 17, 18 are now pre-bent in such a way that they are curved in an S-shape when the weighing pan 22 (FIG. 2) is not loaded, namely in such a way that the clamping points 19, 20 on the shell support 21 lie higher than the corresponding clamping points 15, 16 on the intermediate part 12. In a corresponding manner, the leaf springs 10, 11 are pre-bent in an S-shape, the clamping points 13, 14 on the intermediate part 12 are higher than the one associated with these leaf springs. clamping points 8, 9 on the balance frame 5, 6, 7.
This S-shaped pre-bending of the leaf springs 10, 11 and 17, 18 is, however, dimensioned in such a way that when the weighing pan 22 is loaded to the maximum (FIG. 4) all leaf springs run as precisely as possible flat and horizontally. If the leaf springs 10, 11, 17, 18 all have the same dimensions, i.e. they have the same length, width and thickness, and if they are made from the same wilted material, this condition can only be achieved if the leaf springs 10, 11 are stronger -shaped are pre-bent than the leaf springs 17, 18, because di! e leaf springs 17, 18 only have to carry the shell carrier 21, whereas the leaf springs 10, 11 have to carry the shell carrier 21, the leaf springs 17, 18 and the intermediate part 12.
If, therefore, the deflection of the leaf springs 10, 11 should always be exactly the same as the deflection of the leaf springs 17, 18 regardless of the respective load on the weighing pan 22, they must have a correspondingly greater S-shaped curvature in the dismantled state.
The leaf springs 10, 11 and 17, 18 should therefore have the required pre-bends very precisely so that they then have the required S-shaped curvature in the installed state. For technical reasons, it has now proven to be advantageous to give leaf springs 10, 11 on the one hand and 17, 18 on the other hand a curvature a few percent greater than the required S-shaped curvature and for this on Schal'träger 21 and on the intermediate Part 12 to provide means for receiving adjustment weights.
These means can be recesses or bores 24 and 25 which are made in the shell support 21 and in the intermediate part 12.
Adjusting weights can be inserted into the bores 24 and 25 after the spring balance has been assembled until the leaf springs 10, 11 and 17, 18 have the desired S-shaped curvatures when the weighing pan 22 is unloaded. If the spring balance is then adjusted by means of such adjustment weights that firstly the S-shape of the leaf springs 17, 18 is exactly the same as the S-shape of the leaf springs 10, 11, and secondly, this S-shape results in a predetermined deflection of the leaf springs, the result is Shell support 21 at any load on the weighing pan 22 an exactly perpendicular and 'straight movement, the leaf springs 10, 11, 17,
18 run parallel and horizontally with one another at the maximum load on the weighing pan 22.
The rectilinear movement of the pan support 21 enables reticle plates or the like to be attached to it, which can be viewed by means of fixed magnifying optics fastened, for example, to the traverse 7, in order to read off the weight of the object placed on the weighing pan 22. The accuracy of the weight display of the spring scale described is now largely independent of the point on the scale pan 22 at which the object to be weighed is placed.
This improvement in accuracy results because, as the load on the weighing pan 22 increases, the leaf springs 10, 11, 17, 18 assume a flatter S-shape and become less sensitive to torsional and compressive or tensile stresses. However, torsional and compression or tensile stresses occur when the object to be weighed is not placed in the center of the weighing pan 22, but rather eccentrically. At the maximum load (FIGS. 3 and 4), the least sensitivity to torsional and compressive or tensile stress occurs because the leaf springs 10, 11, 17, 18 then run flat.
The manufacture of the pre-bent leaf springs 10, 11, 17, 18 does not present any significant difficulties if the balance is provided, as described, with bores 24 and 25 for receiving adjustment weights. For the time being, four flat leaf springs of exactly the same length, width and thickness are made from suitable spring steel or another heat-treatable material. These leaf springs are clamped in pairs in a gauge so that, as in the finished spring balance, they are attached at their ends in two gauge parts that can move relative to one another.
A force is now allowed to act on one of the gauge parts, which stresses the leaf springs in terms of pure bending, so that they are bent in an S-shape according to the elastic line. In this bent state, the teaching parts are fixed on a frame, a base plate or the like and brought together with the S-shaped bent leaf springs into an oven, where the leaf springs are tempered at a suitable temperature. After the remuneration has taken place, the gauge with the leaf springs still clamped in is taken out of the furnace and the leaf springs are removed from the gauge after cooling.
They then have the desired S-shaped curvature and can be installed in the spring scale without further processing. In order to give the leaf springs 10, 11 a stronger S-shaped curvature than the leaf springs 17, 18, which he steren clamped in a doctrine, the teaching parts are moved more against each other than was the case for the leaf springs 17, 18. Large deviations from the desired S-shaped curvature can usually be compensated for by means of the aforementioned adjustment weights when the balance is assembled.
The spring balance, which is shown only schematically in FIGS. 1 to 4, can of course also be provided with suitable adjustment means to change the sensitivity. For this purpose, you can attach in a known manner between the pan support 21 and the balance frame 5, 6, 7 acting and adjustable additional springs. These additional springs can contain leaf springs whose clamping points can be moved.