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Neigungswage.
Dem grossen Bedürfnis nach Zeigerschnellwagen ist in letzter Zeit durch eine Reihe von Konstruktionen Rechnung getragen worden, die jedoch in ihrer Ausstattung und Preislage wohl ausschliesslich nur gutgehenden Verkaufsladen angepasst waren. Für die anderen Bedarfsgebiete hingegen sind an selbstzeigenden Wagen-die bekannte Briefwage ausgenommen -- nur Federwagen ersehwingbar.
Gegenstand vorliegender Erfindung bildet eine in ihrer Konstruktion sehr einfache Neigungswage, die es beispielsweise auch dem kleinsten Haushalt ermöglichen soll, Wägungen in weitem Messbereich bequem, rasch und verlässlich vornehmen zu können.
Fig. 1 stellt eine schematische Zeichnung einer solchen Wage vor. Von der Bandscheibe 1, die mit dem Bolzen 2 auf der Wälzbahn 3 ruht, hängt einerseits das Lastband 4 mit der Lastschale 5 und dem zu wägenden Gegenstand 6-in Hinkunft kurz"Last"genannt-anderseits das Gewichtsband 7 mit dem Gegengewicht 8 frei herab. Beide Bänder sind mit der Bandscheibe 1 an geeigneter Stelle verbunden.
Wird das Gegengewicht 8 in seiner Grösse nicht verändert, so wird die Bandscheibe 1 bei Veränderung der Last eine andere Gleichgewichtsstellung einnehmen. Diesen Gleichgewichtsstellungen entsprechend, können beispielsweise auf der mit der Bandscheibe 1 starr verbundenen Skalenscheibe 9, die sich an dem Zeiger 10 vorbeidreht, Strichmarken angebracht werden, die in ihrer Gesamtheit eine über einen rsrossen Umfangsteil (nahezu 1800) reichende stetige Gewichtsskala ergeben. Damit die Seitenbewegungen des Mittelpunktes der Skalenscheibe 9 auf die Richtigkeit der Ablesung ohne Einfluss sind, müssen Wälzbahn 3, Zeiger M und die jeweils in Ablesestellung befindliche Strichmarke parallel laufen.
Selbstver- stündlich könnte die Skalenscheibe 9 auch mit der Wälzbahn 3 starr verbunden sein und der Zeiger 10 an der Bandscheibe 1 befestigt werden, doch müsste dann ein Gleiten des Bolzens 2 auf der Wälzbahn 3 verhindert werden. Beide Lösungen der Skalenfragen haben neben ihrer grossen Einfachheit noch den grossen Vorteil für sich, dass sie in den Wägemechanismus keinerlei Reibungswiderstände hereinbringen, die Empflindlichkeit der Wage daher nicht ungünstig beeinflussen können. Von der Gestalt der Bandscheibe 1 und der Lage des Bolzens 2 in bezug auf die Bandscheibe 1, sowie schliesslich von dem Umstand, welches Bewegungselement des Wägemechanismus zum Antrieb der Skala, bzw. des Zeigers benützt wird, hängt die Form der Skala ab.
Eine lineare Teilung ist ebenso gut erzielbar, wie beispielsweise eine quadratische oder eine trigonometrische Teilung.
Für die Erweiterung des Messbereiches der Wage nach Fig. 1 gibt es eine Reihe von Möglichkeiten, von denen im folgenden nur die wichtigsten hervorgehoben sein sollen.
J.. Erweiterung des Messbereiches unter Benützung einer und derselben Skala :
1. Multiplikative Erweiterung : Diese ist nur möglich, unter der Bedingung, dass die Bandscheibe 1 samt der mit ihr verbundenen Skalenscheibe 9 in allen Wägestellungen im indifferenten Gleichgewicht ist.
Wird nun das Gegengewicht 8 mit dem gleichen Multiplikator k verändert wie das Gewicht der Lastschale 5, so sind auch die Skalenangaben mit demselben Faktor k zu multiplizieren. Diese Veränderung kann dadurch erfolgen, dass an das Gegengewicht 8 das Zusatzgewicht 11, an die Lastschale 5 das Zusatzgewicht 12 angehängt werden. An Stelle von 5 und 12 kann natürlich auch eine zweite, der grösseren Tragfähigkeit wegen entsprechend kräftiger und schwerer ausgebildete neue Lastschale treten. Als Faktor X'wird zweckmässigerweise eine einfache Zahl, am besten die Zahl zehn, eventuell hundert gewählt, wodurch die Erweiterung des Messbereiches dekadenweise erfolgt.
2. Additive Erweiterung (Fig. 2) : Mit der Bandscheibe 1 wird eine zweite Bandscheibe 13 starr verbunden, deren Form und Lage so gewählt wird, dass die Bänder 4 und 14 von der Berührungsnormale 15
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Will man der bequemeren Handhabung halber mit möglichst kleinen Zusatzgewichten G entsprechend grosse Wirkungen erzielen, so braucht man die Bandscheibe 13 in bezug auf den Mittelpunkt des Bolzens 2 nurproportional zu vergrössern ; dann können die Zusatzgewichte G mit demselben Proportionalitätsfaktor verkleinert werden.
Diese Art der Skalenerweiterung hat drei wichtige Anwendungsgebiete : a) Sie ermöglicht, schwere Lastschalen 5 bis zu einem beliebig wählbaren Grade auszugleichen und damit die Form der Skala günstig zu beeinflussen. b) Sie kann zum Austarieren der für die Aufnahme der Last (Ware) bestimmten Gefässe verwendet werden. e) Sie gestattet die additive Übertragung der Skalenangaben auf höhere Messbereiche und wird erst dadurch für eine Anzahl von Staaten eichfähig.
B. Erweiterung des Messbereiches unter Benützung mehrerer Skalen :
1. Durch Veränderung des Gegengewichtes 8 in einem von der Veränderung des Gewichtes der Lastschale 5 unabhängigen Verhältnis. Diese Lösung ergibt, besonders in dem Falle einfachen Übergang von einem Messbereich auf den anderen, wenn das Gewicht der Lastschale 5 unverändert gelassen und nur das Gegengewicht 8 durch Anhängegewichte von entsprechender Grösse vermehrt wird.
2. Durch Anwendung eines mit der Bandscheibe 1 für einen bestimmten Messbereich unverrückbar verbundenen Pendelgewichtes 19 (Fig. 3).
3. Durch Ersetzung der Bandscheibe 1 durch zwei oder mehrere Bandscheibe1120, 21, 22 (Fig. 4), von denen eine 20 das Band 4 mit der Lastschale 5, die anderen 21, 22 die Bänder 23 und 24 mit den Gegengewichten 25 und 26 tragen, wobei die Bandscheiben für die einzelnen Messbereiche in verschiedene Relativstellungen zueinander gebracht werden können.
Die unter A. und B. angegebenen Mittel zur Erweiterung des Messbereiches lassen sich natürlich auch in mannigfaltiger Weise kombinieren, wodurch es möglich wird, im Wägevorgang und in der
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zukommen.
Von praktischen Ausführungsformen $eien im nachfolgenden zwei Haupttypen beschrieben :
1. Die selbstzeigende Hängewage nach Fig. 7 und 8.
Die Bandc & heiLe ist hier in bezug auf den Bolzen 2 ein exzentrischer Ereiszylinder. Die Wälzbahn 3 wird durch ein horizontales Stück der beiden Löcher 27 des Gehänges 28 gebildet. Am Gehänge 28 ist der rechts und links in eine Spitze auslaufende Zeiger 10 befestigt, während die Skalenscheibe 9 durch die beiden Bolzen 23 und 30 mit der Bandscheibe 1 verbunden ist. Diese Bolzen sind zugleich als Anschläge gegen das Gehänge 28 ausgebildet und verhindern ein Überschreiten der im labilen Gleichgewicht befindlichen Grenzstellungen der Bandscheibe 1.
Die Skalenscheibe 9 wird durch den am Gehänge 28 befestigten Schutzbügel 31 vor Beschädigungen geschützt. Der Schutzbügel 31 reicht unten nur bis knapp an die äusseren Grenzlagen der Bänder 4 und 7 heran und wird durch den Drahtbügel 32 zusammengehalten. Zum Ausgleich der Bandscheibe Z dient das Gegengewicht 33, das an der Skalenscheibe 9 befestigt wird und zugleich ein Justiergewicht für den Wägemechanismus darstellt. Wird nur das Gegengewicht 8 benützt, so werden am linken Ende des Zeigers 10 die Werte der oberen Skala abgelesen. Das Zusatzgewicht 34-ist so bemessen, dass es die Höchstlast der oberen Skala wieder hochzieht und den Messbereich entsprechend den Angaben der unteren Skala (am rechten Zeigerende abzulesen) erweitert.
Um Irrtümer in der Ablesung, die wegen des grossen Unterschiedes der beiden Skalenangaben zwar nicht wahrscheinlich sind, dennoch auszuschliessen, können Gegengewicht 8 und linke Zeigerhälfto bzw. Zusatzgewicht 34 und rechte Zeigerhälfte durch gleiche Farben als zusammengehörig gekennzeichneT werden.
An Stelle der sonst bei Balancewagen üblichen Sehneiden ist hier der zylindrische Bolzen 2 in Verwendung. Dies ist hier ohneweiters zulässig, weil der Unempfindlichkeitswinkel auch bei Bolzen grösseren Durchmessers noch immer wesentlich kleiner ist, als der Winkel, der dem kleinsten ablesbaren Skalenintervall entspricht. Der Bolzen hat neben der einfacheren Konstruktion noch das eine voraus, dass er weit grössere Skalenausschläge zulässt, als die Schneide. Ferner lässt er eine einfache, für viele Wägezwecke vollkommen genügende Dämpfungsmögliehkeit zu. Wird nämlich das den Bolzen 2 umschliessende Loch 27 nur um wenig grösser gemacht als der Bolzen, so kann letzterer nur auf einem kurzen Stück der Wälzbahn 3 rollen.
Beim Überschreiten der Grenzlagen legt er sich an die Flanken des Loches 27 an, welches dann wie ein Gleitlager wirkt, also die Schwingungen der Bansdeheibe 1 bzw. der Skalenscheibe 9 stark dämpft. Die Elongation der Schwingungen nimmt daher rasch ab und erreicht sehr bald den beliebig klein wählbaren Winkel, der der ungedämpften reinen Rollbewegung des Bolzens 2 entspricht. Allerdings wird beim-vorsichtigen Zugeben oder Entfernen kleiner Lastteile der Fall eintreten können, dass der Bolzen 2 an einer der Seitenflanken des Loches 27 haften bleibt und die Wage an Empfindlichkeit viel verliert (Steckenbleiben der Skalenscheibe).
Doch genügt es, in einem solchen
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Falle dem Wäge-mechanismus etwa durch einen leichten Stoss auf die Wagschale eine kleine Schwingung zu erteilen, um die Skala sofort wieder in den ungedämpften Bereich zurückzuführen.
Das beschriebeneWälzlager hat jedoch noch einen weiteren Nachteil, der es nur für untergeordnete Zwecke verwendbar macht. Das Gleiten des Bolzens 2 in den Grenzlagen des ungedämpften Bereiches erfolgt nämlich unter dem Druck aller beweglichen Teile des Wägemechanismus. Daher wird nicht nur der Bolzen abgenützt, sondern auch die Wälzbahn ausgehöhlt. Aus diesem Grunde wird selbst dann, wenn man Bolzen 2 und Wälzbahn 3 aus gehärtetem Stahl anfertigt, der Wägemechanismus mit der Zeit auch im ,,ungedämpften" Bereich seine Empfindlichkeit verlieren. Diesen Übelstand vermeidet das
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Vermittlung des Einsatzstückes 36 auf dem Bolzen 2 auf, der auf der horizontalen Einfräsung (Wälzbahn 3) der Achse 37 rollen kann.
Letztere ist durch zwei Stifte 38, die in angefräste Nuten des Gehänges 28 passen, mit diesem starr verbunden. Der vordere dieser beiden Stifte kann gleich als Zeiger ausgebildet werden, hinter dem die Skalenscheibe 9 schwingt. Die beiden Beilagscheiben 39, zwischen denen die
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während die Achse 37 im Durchmesser etwas kleiner gehalten ist, um Wälzbewegungen des Bolzens 2 zu ermöglichen. Für kleine Schwingungen der Bandscheibe 1 bilden 1, 36 und 2 ein starres Stück, die Schwingungen sind ungedämpft. Stösst hingegen bei zunehmender Elongation eine der beiden Kanten des Einsatzstückes 36 gegen die Kanten 37 an, so wird das Einsatzstück 36 samt dem Bolzen 2 an einer Weiterdrehung verhindert.
Die Scheibe 1 wird also dann auf dem Rücken des Einsatzstückes 36 gleiten,
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zwischen Einsatzstück 36 und Wälzbahn 3 in weiten Grenzen beliebig gross gemacht werden.
Wird der Radius des Bolzens 2 sehr klein gemacht, so können auh die Durchmesser von Achse 37 und Loch 35 bis auf ganz geringes Spiel einander gleich gemacht werden (Fig. 11). Der Bolzen 2 geht dabei in die Schneide 40 des Einsatzstückes 36 über, die von der Achse 37 herausgefriiste Wälzbahn 3 rückt bis zum Mittelpunkt des Lochkreises 35 herauf. Ist. der Zentriwinkel des Einsatzstückes, so sind Schwingungen der Bandscheibe 1 bis zum Winkel (180 - α) ungedämpft, darüber hinaus gedämpft. Für kleine ungedämpfte Winkel müsste a nahezu gleich 180 gewählt werden, was die Genauigkeit der Ausführung der Schneide 40 sehr erschweren würde.
Man kann sich jedoch leicht so helfen, dass man x klein belässt und mit den Flächen der Wälzbahn entsprechend nahe an die Seitenflächen des Einsatz-
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Seitenverschiebungen zwischen Bandschiebe 1 und Achse 37 auf ein Mindestmass ein, ist daher für jene Fälle geeignet, wo man es vorzieht, einen drehbaren Zeiger vor einer feststehenden Skala spielen zu lassen.
Fig. 5 und 6 zeigen eine herstellung technisch einfache Ausführungsform des Gegenewichtes (Justiergewichtes) 33 in Fig. 7. Um den Schraubenbolzen 41 ist die exzentrisch ausgebohrte Kreisseheihe 42 und um diese die mit derselben Exzentrizität ausgeführte Scheibe 43 zügig drehbar. Ist e die Exzentrizität der beiden Scheiben, so lässt diese Anordnung eine Schwerpunktseinstellung des Justiergewichtes auf einer Kreisfläche vom Radius 2e zu. Nach erfolgter Einstellung wird die vorher lose angezogene Mutter 44 festgezogen, wodurch die Scheibe 43 gegen die Skalenscheibe 9 festgezogen wird und damit auch die in der Höhe etwas niedriger gehaltene Scheibe 42 gegen Verdrehung sichert.
Aus stanztechnischen Gründen wird man bei schwereren Justiergewichten die Scheiben 42 und 43 der Höhe nach unterteilen (in Fig. 6 durch strichpunktierte Linien angedeutet). Durch passende Wahl der Exzentrizität e und des Gewichtes der einzelnen Scheiben 42 und 43 lässt sich innerhalb weiter Grenzen jede gewünschte Ausgleichswirkung stetig erzielen, ohne dass eine Nachbearbeitung (Abschaben von Bleiklötzen od. dgl.) notwendig wäre.
II. Die selbstzeigende Tafelwage (sehematisch in Fig. 12 dargestellt).
Der Querschnitt der Bandscheibe 1 ist hier aus den beiden Kreisevolventen 45 und 46 des Wälzkreises 47 zusammengesetzt. Wenn dieser auf der ebenen Scheibe 48 rollt, so bleiben die Schnittpunkte der Kreisevolventen mit der Wälzbahn 48 stets an derselben Stelle. Die Bänder 4 und 7 vollführen daher bei Schwingungen der Bandscheibe 1 reine Vcrtikalbe'wrgungen, können also an ihren unteren Enden mit dem Rohr 49, bzw. dem Gegengewicht 8 verbunden werden. Das Rohr 49 trägt an seinem oberen Ende den Teller 50, der zur Aufnahme der Last 6 bestimmt ist. Der ganze Wägemechanismus wird von dem Gehäuse 51 umschlossen, mit dem die Scheibe (Wälzbahn) 4S verbunden ist und das durch Stellschrauben j2 in die richtige Horizontallage gebracht werden kann.
Für den Skalen-oder Zeigerantrieb kann sowohl das Rohr 49 als auch das Gegengewicht 8 oder der Wälzkreis 47 verwendet werden.
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entweder an einer Seitenfläche, am Deckel oder an einem eigenen, mit dem Gehäuse 51 verbundenen Ständer unter Anwendung bekannter Übertragungsmittel angeordnet werden kann, sind hier als unwesentlich weggelassen.
Für die Abstützung des Rohres 49 bei einseitig aufgelegter Last 6 gibt es eine Reihe von Möglichkeiten, von denen eine in Fig. 12 (Längsschnitt) und Fig. 14 (Querschnitt) dargestellt it. Das Rohr 49 ist sechskantig ausgebildet und wird von dre-i Bändern 4, die um je 120 gegeneinander versetzt sind.
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aufwärts zu ziehen gesucht. Von unten ragt in das Rohr 49 die am Gehäuseboden befestigte Stange 53 hinein, gegen die sich das Rohr 49 unter Vermittlung von drei oder sechs Kugeln 54 abstützt. Für die Begrenzung des Rollweges dieser Kugeln sind auf der Stange 53 zwei Scheiben 55 und 56 vorgesehen. Das von einer einseitig aufgelegten Last 6 auf das Rohr 49 ausgeübte Kippmoment soll nun einerseits von der Bandscheibe 1 anderseits von den Stützkugeln 54 aufgenommen werden.
Damit ersteres möglich ist, muss ein Gleiten der Wälzkreise 47 auf der Scheibe (Wälzbahn) 48 verhindert werden. Dies kann in bekannter Weise durch ein Band 57 (Fig. 16) geschehen, das einerseits an dem Wälzkreis (= Zylinder) 47, anderseits an der Scheibe 48 befestigt wird. Die untere Abstützung des Rohres 49 erfolgt durch Stützkugeln 54 von denen, falls ein hier überflüssiger Kugelkorb nicht vorgesehen wird, nur jene zur Wirkung kommen, die vom Rohr 49 gegen die Stange 53 angepresst werden. Vor Beginn des Wägevorganges werden sämtliche Kugeln 54 in der Regel auf der unteren Scheibe 56 aufliegen. Wird nun die Last 6 aufgelegt, so drückt sie den Teller 50 samt dem Rohr 49 abwärts, wobei die Kugeln an der Scheibe 56 bremsen.
Infolge der Trägheitswirkung wird der ganze Wägemechanismus über seine Gleichgewichtslage etwas hinausgehen, daher zurückzuschwingen suchen. Hiebei werden die unter Druck stehenden Kugeln angehoben und führen nun eine reine Rollbewegung aus. Die weitere Schwingung ist daher ungedämpft bis zum Augenblick, wo eventuell noch ein Gleiten der Kugeln auf der oberen Scheibe 55 erfolgt, welches die Schwingungen des Tellers 50 weiter abdämpft. Nach wenigen Schwingungen wird daher der
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nehmenden Kugeln zur Ruhe kommen. Der Ausschlag des Tellers 50, der dem doppelten freien Kugelweg entspricht, ist ungedämpft. Seine Grösse kann durch Wahl des Abstandes der beiden Scheiben 55 und 56 beliebig festgelegt werden.
Diese einfache Dämpfungseinrichtung wird sich jedoch dort nicht anwenden lassen, wo man auch beim vorsichtigen Vermehren oder Vermindern der Last 6 volle Empfindlichkeit des Wägemeehanismus verlangt. In diesen Fällen kann man entweder den Stützkugelweg durch zwei Scheiben 59 und 60 (Fig. 15) begrenzen, die mit dem Rohr 49 verbunden sind und deren Abstand gleich ist dem Gesamtweg des Rohres 49 vermehrt um den Durchmesser der Kugeln oder man ordnet zwei Systeme von je drei Bandscheiben 1 übereinander an (Fig. 13), deren Bänder einerseits zum Rohr 49, anderseits zum Gegengewicht 8 führen.
In beiden Fällen ist dann, falls notwendig, eine der bekannten Flüssigkeitsdämpfungen anzuwenden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Neigungswage, bei der die veränderliche Last und das Gegengewicht unter Vermittlung von biegsamen Bändern, die an einer Bandscheibe befestigt sind, einander das Gleichgewicht halten, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit der Bandscheibe (1) verbundener Bolzen (2) sich unmittelbar gegen eine festliegende Wälzbahn (3) abstützt und so Wälzbewegungen der Bandscheibe (1) zulässt, die dazu benützt werden, dem Zeiger (10) und der Skalenscheibe (9) jene Relativstellungen zueinander zu geben, die geeignet sind, das Gewicht der Last direkt abzulesen.