Präzisionswaage.
Es sind Waagen bekannt, bei denen das Gewicht aus der rücktreibenden Kraft von Federn ermittelt wird. Bei diesen Waagen wird der durch das Gewicht herabgezogene Balken durch die Federkraft auf die ursprüng. liche Nullage zurückgebracht und die hierfür notwendige Spannung bzw. Verdrehlmg der Feder an der Skala abgelesen. Das Gewicht wird demnach nicht, wie dies bei den gleicharmigen Waagen der Fall ist, mittels bekann- ter Gewichte und dem auf der Reiterbahn verschiebbaren Reiter für die letzten Dezimalen aus dem Ausschlag ermittelt, sondern ans der Federkraft, die zum Ausgleichen des Crewieh- tes der Last erforderlich ist.
Der Vorteil soleher Wagen ist in der ausserordentlich schnell durchführbaren Wägung gelegen. Nachteile derselben sind jedoch ihre geringe Belastbarkeit und ihr kleiner Wägebereich. Grobe Fe- dern lassen sich zwar stärker belasten, sie sind aber weniger empfindlich, das heisst, sie sprechen nicht mehr auf kleine Gewichte an.
Es sind solche Waagen bei einem Wägebereich und einer Belastbarkeit von 500 mg zum Wä- gen bis auf 0,2 mg genau praktisch brauchbar oder bei einer Belastung von etwa 50 mg mit einer Wägegenauigkeit von etwa 0,02 mg verwendbar. Die relative wägegenauigeit beträgt daher 500/0,2 bzw. 50/0,02= 25,102 gegenüber den gebräuchlichen Analysenwaagen, bei welchen die Belastbarkeit 200 g, die ,Yäge genauigkeit 0,1 mg, bzw. gegenüber den mikrochemischen Waagen, bei welchen bei vermin- derter Belastbarkeit von 20 g die Wägegenauigkeit + 0 002 mg, das heisst, die relativ Wägegenauigkeit 2.106 bzw. 107 beträgt.
Die relative Wägegenauigkeit ist demnach bei den bekannten Federwaagen um 3 bis 4 Zehnerpotenzen kleiner.
Bei einer der bekannten Präzisionswaagen, welche zur Gewichtsanzeige die zur Rüekfüll- rung des belasteten Waagebalkens in die Nulllage zn überwindende Gegenkraft eines elastiseh zu verformenden Organes verwenden, besteht dieses Organ aus einem Torsionsdraht, der die drehachse des Waagebalkens bildet und dessen eines Ende fest eingespannt ist, während das andere Ende mit einer Vorrichtung verbunden ist, welche das Zurückdrehen des Torsionsdrahtes bis zum Einspielen des Waagebalkens in die Nullage ermöglicht und durch diese Rückdrehung das Gewicht anzeigt.
Bei diesen bekannten Präzisionswaagen ist der Waagebalken zwar zweiarmig ausgebildet, jedoch unsymmetrisch, nachdem nur der eine Balkenarm mit einem Haken zum Einhängen der Tara und Last, der andere Balkenarm mit einer quer zur Schwingebene stehenden Fläche ausgestattet ist, die zum Dämpfen der Schwingungen des Balkens dient. Überdies verläuft senkrecht zum Waagebalken noch ein Nullpunktzeiger, der durch ein zur andern Seite der Torsionsdrahtachse liegendes Gegengewicht ausgeglichen ist.
Diese bekannten Waagen sind wegen der Unsymmetrie ihres Waagebalkens sehr tempe raturempfindlich und von Temperaturschwankungen stark abhängig. Die Unsymmetrie des schwingenden Systems ergibt bei Temperatur änderungen ungleiche Ausdehnungen der verschiedenen Arme, die, wenn sie auch nur einige tansendstel Millimeter betragen, so doch eine das Gleichgewicht der Waage empfindlich störende und damit die Präzision der Waage herabsetzende Verlagerung des Schwerpunktes des schwingenden Systems bedingen. Ferner wird zufolge der nur einseitigen Aufhänge möglichkeit an den Waagebalken der Torsionsdraht nicht allein durch die Last, sondern auch durch die Tara auf Verdrehung beansprucht.
Es müssen daher durch Rückdrehung des Torsionsdrahtes mittels der gewiehtsanzei- genden Vorrichtung das Gewicht der Last und das der Tara ausgeglichen werden. Derartige grosse Gewichte ergeben auch bei kürzeren und dickeren Torsionsdrähten einen grossen Vordrehwinkel und machen daher einen grossen Rückdrehwinkel erforderlich, der bei den bekannten Waagen mit Torsionsdraht zwischen 180 und 2500 liegt. Durch diese grossen Verdrehwinkel wird vor allem die Dauerfestigkeit des Torsionsdrahtes stark vermindert; es kommt verhältnismässig bald zu Ermüdungs erscheinungen des Drahtmaterials, welche die Wägegenauigkeit der Waage beeinträchtigen.
Die grossen Verdrehwinkel machen aber aneh die Ermittlung der Gewichtsskala auf empirischem Wege notwendig, da nur bei kleinen Verdrehungswinkeln vollkommene Proportionalität zwischen Drehwinkel und gewicht besteht. Eine solche empirische Ermittlung ist aber äusserst umständlich und zeitraubend.
Schliesslich ist der Wägebereich der bekannten Waagen mit aus einem Torsionsdraht bestehender Drehachse für den Waagebalken ein kleiner, da die verhältnismässig schweren Taren, wie sie von Chemikern in Verwendung genommen werden, einen erheblichen Teil des Verdrehungswinkels für sich in Anspruch nehmen, so dass nur das Ende der Gewichtsskalen für die Last zur Verfügung bleibt.
Die Erfindung betrifft eine Präzisionswaage mit die Drehachse des Waagebalkens bildendem Torsionsdraht, dessen eines Ende mit einer das Zurückdrehen des Torsionsdrahtes bis zum Einspielen des Waagebalkens 11 die Nullage ermöglichenden nnd durch diese Rückdrehung das Gewicht anzeigenden Vor richtig verbunden ist. Die Erfindung be zareekt, eine Torsionswaage dieser Art zu schaffen, die von Teniperaturschwankungen weitestgehend nnabhängig ist und bei grosser Belastbarkeit grosse Wägeempfindlichkeit und Wägegenauigkeit besitzt.
Der Erfindung gemäss wird dies dadurch erreicht, dass der Waagebalken als gleicharmiger Hebel mit beiclerends angeordneten Aufhängemitteln :ür Taren, Lasten und Gewichten an, gebildet ist und ein Übersetzungsantrieb zwischen Anzeigeorgan und Torsionsdraht angeordnet isi, derart, dass eine Verdrehimg des ersteren eine in bezng auf diese kleine Verdrehullg des Torsionsdrahtes bewirkt.
Durch die Ausbildung des waagebalkens als gleieharmiger Hebel mit beiderends angeordneten Aufhängemitteln, also beiderends angeordneten Endschneiden in Verbindung mit dem als Drehachse wirkenden Torsionsdraht, wird es möglich gemacht, durch beiderseitiges Einhängen gleichgeformter und ungefähr gleich schwerer Taren, sowie durch Einbringen der Last einerends und eines dieser Last möglichst nahekommenden Gewichtes anderends einen rohen Gewichtsausgleich zu erhalten, so dass sich die Torsionsbeanspru- chung des Drahtes nur auf die verbleibende kleine Gewichtsdifferenz beschränkt.
Diese zu wiegenden kleinen Gewichte ergeben, dickere und daher hochbelastbare Torsionsdrähte vor- ausgesetzt, nur kleine Ausschläge und daher auch nur kleine Torsionsbeanspruchungen des Drahtes, so dass Überbeanspruchungen und Ermündungen desselben ausgeschlossen sind. Die kleinen Torsionsbeanspruchungen bleiben auch in den Grenzen, wo unter allen Umständen volle Proportionalität zwischen Drehwinkel und Gewieht besteht. Die kleinen Torsions beanspruchungen verlangen allerdings auch nur kleine Rückdrehbewegungen, die aber dank des Vergrösserungsgetriebes ins Grosse übersetzt und dadurch deutlich gemessen und abgelesen werden können, zumal die Ablese- skala im ganzen Wägebereich wegen der erwähnten Proportionalität linear ist.
Die Zeiehnungen zeigen Ausführungsbei- spiele der Präzisionswaage gemäss der Erfin dunh; es zeigt Fig. 1 eine Ausführungsform der Waage in schaubildlicher Ansicht mit teihveise weggebrochener Skalenscheibe und mit in strichpunktierten Linien angedeutetem Kasten,
Fig. 2 eine zweite Ausführungsforin der Waage,
Fig. 3 die vom Kasten umschlossene Waage in schauhildlicher Ansicht,
Fig. 4 einen Querschnitt nach der vertika- len Ebene IV-IV der Fig. 2,
Fig.
5 einen durch die Vertikalebene V-V der F'ig. 2 geführten Schnitt, Fig. 6 eine dritte Ausführungsform der Waage,
Fig. 7 einen Längsschnitt durch den Mit- tefteil der Waage nach Linie VII-VII der Fig. 8
Fig. 8 einen Querschnitt nach der Linie VIII-VIII der Fig. 7.
Bei den zwei Ausführungsbeispielen gemäss den Fig. 1 bis 5 ist mit einem Torsionsdraht 1, z. B. aus Stahl, ein gleieharmiger Waagebalken 2 in seiner Seite bei 3 drehfest verbunden.
Der Torsionsdraht erstreckt sich somit nach beiden Seiten des Waagebalkens. Das eine Ende 4 des Torsionsdrahtes ist zentrisch in der Nabe 5' eines Armes 5 einer Vorrichtung zum Einstellen des Waagebalkens in die Nullage befestigt Das andere Ende 6 des Drahtes 1 ist in der Nahe 7' eines Armes 7 zentrisch be befestigt, der an seinem freien Ende ein Segment 7" trägt. Dieses Segment wird durch eine mit tels einer Druekfeder 9 (Fig. 4) federnd an das Segment angedrückte Friktionsscheibe 8 angetrieben, die mit einer Skalenscheibe 10 drehfest verbunden ist.
Zur Verdrehung zwecks Rückführung des belasteten Waagehalkens 2 unter Torsion des Drahtes 1 in die Nullage dient ein gegen den Umfang der Ska lenscheibe 10 durch eine Druckfeder 11 federnd angedrücktes Reibrad 12, das auf einer Ifohlwelle 19 befestigt ist, die einen Drehknopf 42 trägt.
Der Arm 5 wird durch ein Friktions- getriebe 13, 14 verstellt. Dieses Friktionsgetriebe besteht aus einem Segment 13, das am freien Ende des Armes 5 angeordnet ist und mit einem Friktionsrad 14 zusammenwirkt, das durch eine Feder 15 in Reibungsschluss mit dem Segment 13 gehalten wd. Das Friktionsrad 14 ist mit einer Scheibe 16 drehfest verbunden, mit deren Umfang ein durch eine Druckfeder 20 angedrücktes Friktionsrad 17 zusammenwirkt; letzteres sitzt drehfest auf der Welle 18, die durch die Hohlwelle 19 des Reibrades 12 verläuft.
Gelenkig in die Enden des Waagebalkens 2 eingesetzte I-Iaken 21 dienen zum Einhängen gleicher Taren, z. B. Waageschalen 23 mittels Gehängen 22. An dem einen Ende des Waage balkens ist ein Zeiger 24 vorgesehen, der sieh über eine Skala 25 bewegt. Vor der auf einer Glasscheibe aufgezeichneten Skala 25 befindet sich eine Vergrösserungsoptik 26, hinter der Skala 25 eine Beleuchtungsoptik 27.
Die vorstehend beschriebenen Einriehtlm- gen der Waage werden von einem Rahmen 30 getragen, der auf einem Griindbett 31 befestigt ist. Anf dem obern Querstüek des Rahmens 30 ist eine Tragsehiene 32 befestigt, die der Länge nach über den Waagebalken 2 sich erstreckt und die an ihrem einen Ende einen Schlitz 33 zum einstellbaren Befestigen einer die Skala 25 tragenden Lasehe aufweist. Tn den Kopf dieser Lasche ist eine Querstange 3@ eingesetzt, auf der eine und feststellbar die Optiken 26, 27 befestigt sind.
Die ganze Waage ist in einem auf das Grundbrett 31 aufsetzbaren Kasten 35 angeordnet, dessen Vorderwand mit Glas abgedeckte Fenster 36, 37 besitzt, hinter denen die Waage schalen mit dem Gehänge sich befinden. Ferner weist die Vorderwand des Kastens eine rnit Glas abgedeckte Öffnung 38 auf, die ungefähr zentrisch zu den Optiken 26, 27 liegt; und die die Beobachtung des Zeigers 24 und der Skala 25 ermöglicht. Eine segmentförmige, mit Glas abgedeckte und eine Vergrösserungslinse aufweisende Öffnung 39 dient zur Beobachtung der Skalenscheibe 10 und eines dieser Skala zugeordneten, auf dem Rahmen 30 be festigten Zeigers 40.
Durch die Vorderwand verlaufen die Achse der Skalenscheibe 10 sowie die Welle 18 und die Hohlwelle 19. Auf dem Ende der Achse der Skalenscheibe 10 ist ein Drehknopf 41 zum Grobverstellen der Scheibe 10, auf dem Ende der Hohlwelle 19 ein Drehknopf 42 zum Feineinstellen der Skalenscheibe 10 und auf dem Ende der Welle 18 ein Drehknopf 43 zum Betätigen des Friktionsgetriebes 17, 16 und damit zum Verdrehen des hintern Endes des Torsionsdrahtes 1 befestigt. Stützfüsse 45, 46, die an der unteren Seite des Grundbrettes befestigt sind, dienen zum Aufstellen der Waage auf eine Unterlage, z. B. einen Tisch oder dergleichen.
Von diesen Stütfzfüssen sind die beiden hintern Füsse 46 höhenverstellbar ausgebildet. In den beiden Stirnseiten des Kastens 35 sind Türen 47 zum Einbringen der Taren, Gewichte und der Last vorgesehen. Unter dem Grundbrett 31 verläuft der Länge naeh eine Welle 48, die einen seitlich des Grundbrettes herausragenden Handknopf 49 trägt und durch Hubdaumen 50 mit Feststelltellern 51 zusammenwirkt, die in der angehobenen Stellung die Waageschalen stützen.
Sowohl zur Begrenzung des Aussehlages des Waagebalkens auf einen sehr kleinen Schwingbereich, wie auch zur Arretierung des Waagebalkens bei nicht gebrauchter Waage, z. B. bei deren Transport, ist eine Arretie- rungesvorrichtung vorgesehen.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 besteht die Arretierimgsvorrichtung aus Gabeln 55, deren Schenkel 56 die Arme des Waagebalkens nahe deren Enden umgreifen.
Die Gabelschenkel 56 sind divergierend ausgebildet und in waagrechter Richtung zu und von lotrechten, hinter dem Waagebalken stehenden Gabeln 57 bewegbar. Diese waagrechte Bewegung der Gabeln 55 wird durch Drehung einer Spindel 58 bewirkt, die durch einen Gewindeteil in einer die Gabeln 55 tragenden Schiene 60 eingeschraubt ist. Die Schiene 60 ist entlang des Querstückes des Rahmens 30 geführt. Wird die am Orte sich drehende Spindel 58 in dem einen Drehsinn bewegt, so schieben sich die divergierenden Schenkel 56 von der Seite her auf die Waagebalkenenden auf und drücken diese gegen die lotrechten Gabeln 57, wodurch der Waagebalken festgehalten ist. Bei der gegenläufigen Drehung der Spindel 58 werden die Gabeln 55 von den lotrechten Gabeln 57 wegbewegt und die divergierenden Schenkel 56 geben den Waagebalken frei.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 besteht die Arretierungsvorrichtung zum Fest stellen des Waagebalkens aus Gabeln 62, die in Längsschlitzen 63 der über dem Waagebalken 2 verlaufenden Tragschiene 32 verstellbar und feststellbar sind. Die Gabeln 62 wirken mit den keilförmig naeh aussen sich verjüngenden Armen des Waagebalkens 2 zusammen, derart, dass die Gabeln in der äussern Lage ein begrenztes freies Spiel des Waagebalkens zulassen. Werden dagegen die Gabeln 62 in den Schlitzen 63 gegen die innern Enden der letzteren zu verschoben, so schieben sich die Gabeln auf die keilförmigen Arme des Waagebalkens auf und bewirken die Feststellung des letzteren.
Die Waage gemäss den Fig. 6 bis 8 ist im allgemeinen hinsichtlich ihrer Banart gleich den Ausführungsbeispielen gemäss den Fig. 1 bis 5 und sind die gleichen Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Unter- schiedlich ist nur die Ausbildung des über- setzungsgetriebes zwischen dem Ende 6 des Torsionsdrahtes 1 und der Skalenscheibe 10.
Das bei der Waage gemäss den Fig. 6 bis 8 verwendete Übersetzun gsgetriebe besteht aus einem Hebelarm 65, in dessen Nabe zentrisch das Ende 6 des Torsionsdrahtes befestigt ist.
Der Hebelarm 65 erstreckt sich über die Drehachse der Skalenscheibe 10 hinaus und ist durch einen Drehbewegungen der Skalenscheibe in Schwenkbewegungen des Hebelarmes umsetzenden Trieb mit der Skalenscheibe verbunden. Die wirksame Länge des Hebelarmes ist grösser als der Abstand zwi- schen dem Torsionsdraht und der Achse der Skalenscheibe. Auf diese Weise wird eine grosse Übersetzung erhalten. Auf der Achse der Skalenscheibe 10 sitzt drehfest eine schmale Trommel 66, um die in einigen Win dungen ein drahtförmiges Zugorgan 67 ge sehlungen ist. Dieses Zugorgan verläuft in Form eines Seilviereekes über Rollen 68 und ist mit seinen beiden Enden bei 69 in der Nähe des untern Endes des Armes 65 befestigt.
Die Rollen 68 sind verschiebbar in einem Führungsrohr 70 gelagert und werden durch eine in diesem Rohr liegende Feder 71 gleichmässig nach aussen gedrückt. Der Befestigungs- punkt 69 ist zweckmässig einstellbar, um die wirksame Länge des Armes fi5 verändern zu können. An Stelle des Drahtes 67 kann auch ein anderes biegsames sonst aber zugfestes Zugorgan, z. B. ein Stahlband oder derglei chen, vorgesehen sein. Im Prinzip stellen die Teile 65 bis 71 ein Vergrösserungsgetriebe rwi- sehen der Skalenscheibe 10 und dem einen Ende 4 des Torsionsdrahtes dar, das einen besonders langen Stellann 65 besitzt und dessen wirksame Länge überdies verändert werden kann, wodurch es möglich wird, die Skalenscheibe 10 zu eichen.
Die Wirkungsweise der Waage bei Durchführung eines Wägevorganges ist folgende:
Es werden beiderseits in die Haken 21 gleiche Taren, z. B. Waagesehalen 23 oder Tiegel, Kolben und dergleichen, zur Aufnahme der Last eingehängt. Hierauf wird die Null- lage des Waagebalkens an der Skala 25 überprüft und durch Verdrehung des Drehknopfes 43 über 18, 17, 16, 14, 13, 5, 4, 1 allenfalls genau eingestellt.
Sodann wird in eine der Waageschalen die Last eingebracht und in die andere Waageschale die der Last annähernd entsprechenden Gewichte gelegt, worauf zur Feineinstellung mittels des Knopfes *2 die Skalenselleibe 10 so lange unter Torsion des Drahtes 1 verdreht wird, bis der Waage- balkenzeiger 24 auf den Nullpunkt der Skala 25 einspielt. Der Betrag der Verdrehung der direkt in Gewichten geeichten Skalenseheibe 10, der durch die Vcrgrösserungslinse im Fenster 39 gut und genau ablesbar ist, plus aufgelegte Gewichte gibt daini das genaue Ge wicht der Last an. Bei kleiner Last, z.
B. bis etwa 10 mg, kann man ohne Gewiehtsauflage arheiten, wobei der Betrag der Verdrehung der Skalenscheibe 10 das Mass für das Ge wicht der in einer austarierten Waagschale eingelegten oder am Haken aufgehängten Last angibt. Vor Durchführung der Feineinstellung der Skalensehelbe 10 mittels des Drehknopfes 42 kann gegebenenfalls mittels des Orehknopfes 41 eine Grobeinstellung der Skalenseheibe vorgenommen werden.
Precision balance.
Scales are known in which the weight is determined from the restoring force of springs. With these scales, the beam pulled down by the weight is applied to the original by the spring force. Liche zero position brought back and the necessary tension or twisting of the spring read on the scale. The weight is therefore not determined from the deflection, as is the case with equal-armed scales, using known weights and the slider that can be moved on the rider track for the last decimals, but rather from the spring force used to compensate for the crew's weight Load is required.
The advantage of such wagons is that they can be weighed extremely quickly. However, disadvantages of these are their low load capacity and their small weighing range. Coarse springs can be stressed more, but they are less sensitive, which means that they no longer respond to small weights.
Such scales can be used in practice with a weighing range and a load capacity of 500 mg for weighing to an accuracy of 0.2 mg or with a load of about 50 mg with a weighing accuracy of about 0.02 mg. The relative weighing accuracy is therefore 500 / 0.2 or 50 / 0.02 = 25.102 compared to the usual analytical balances, which have a load capacity of 200 g, the, Yäge accuracy 0.1 mg, or compared to the microchemical balances, which are at With a reduced load capacity of 20 g, the weighing accuracy is + 0 002 mg, that is, the relative weighing accuracy is 2.106 or 107.
The relative weighing accuracy of the known spring balances is accordingly 3 to 4 powers of ten less.
In one of the known precision scales, which use the counterforce of an organ to be elastically deformed to return the loaded balance beam to the zero position to display the weight, this element consists of a torsion wire that forms the axis of rotation of the balance beam and one end of which is firmly clamped , while the other end is connected to a device that enables the torsion wire to be turned back until the balance beam is brought into the zero position and shows the weight through this backward rotation.
In these known precision scales, the balance beam is designed with two arms, but asymmetrical, since only one beam arm is equipped with a hook for attaching the tare and load, and the other beam arm is equipped with a surface that is perpendicular to the oscillation plane and serves to dampen the vibrations of the beam . In addition, a zero pointer runs perpendicular to the balance beam, which is balanced by a counterweight on the other side of the torsion wire axis.
These known scales are very sensitive to temperature because of the asymmetry of their balance beam and are heavily dependent on temperature fluctuations. The asymmetry of the oscillating system results in unequal expansions of the various arms when the temperature changes, which, even if they are only a few tansendths of a millimeter, cause a shift in the center of gravity of the oscillating system, which seriously disturbs the balance of the balance and thus reduces the precision of the balance. Furthermore, as a result of the only one-sided hanging option on the balance beam, the torsion wire is not only subject to the load, but also to rotation by the tare.
The weight of the load and that of the tare must therefore be balanced by turning the torsion wire backwards by means of the weight-indicating device. Such large weights result in a large pre-rotation angle even with shorter and thicker torsion wires and therefore require a large reverse rotation angle, which is between 180 and 2500 in the known scales with torsion wire. Above all, the fatigue strength of the torsion wire is greatly reduced by this large twist angle; the wire material shows signs of fatigue relatively soon, which affect the weighing accuracy of the balance.
However, the large angles of rotation also make it necessary to determine the weight scale empirically, since there is only complete proportionality between the angle of rotation and the weight for small angles of rotation. However, such an empirical determination is extremely laborious and time-consuming.
Finally, the weighing range of the known scales with a torsion wire axis of rotation for the balance beam is a smaller one, since the relatively heavy tares, as used by chemists, take up a considerable part of the angle of rotation, so that only the end the weight scales remain available for the load.
The invention relates to a precision balance with a torsion wire forming the axis of rotation of the balance beam, one end of which is correctly connected to a front which allows the torsion wire to be rotated back until the balance beam 11 is brought in and which displays the weight by this rotation. The invention be zareekt to create a torsion balance of this type, which is largely independent of temperature fluctuations and has great weighing sensitivity and weighing accuracy with a high load capacity.
According to the invention, this is achieved in that the balance beam is formed as an equal-armed lever with suspension means arranged at both ends: for tares, loads and weights, and a transmission drive is arranged between the display element and the torsion wire, in such a way that a rotation of the former is related to causes this little twisting of the torsion wire.
By designing the horizontal beam as an equal-armed lever with suspension means arranged at both ends, i.e. end cutting edges arranged at both ends in connection with the torsion wire acting as the axis of rotation, it is made possible by hanging in the same shape and roughly equally heavy tares on both sides, as well as by introducing the load at one end and one of these On the other hand, to obtain a raw weight compensation, so that the torsional stress on the wire is limited to the remaining small weight difference.
These small weights to be weighed result, assuming thicker and therefore heavy-duty torsion wires, only small deflections and therefore only small torsional stresses on the wire, so that overstressing and exhaustion of the same are excluded. The small torsional stresses also remain within the limits where there is full proportionality between the angle of rotation and the weight under all circumstances. The small torsional stresses only require small backward rotation movements, which, thanks to the magnifying gear, can be translated into larger dimensions and thus clearly measured and read, especially since the reading scale is linear in the entire weighing range due to the aforementioned proportionality.
The drawings show examples of the precision balance according to the inventor dunh; It shows Fig. 1 an embodiment of the balance in a perspective view with partially broken away dial and with the box indicated in dash-dotted lines,
2 shows a second embodiment of the balance,
3 shows the scale enclosed by the box in a perspective view,
4 shows a cross section along the vertical plane IV-IV of FIG. 2,
Fig.
5 one through the vertical plane V-V of FIG. 2 guided section, FIG. 6 a third embodiment of the balance,
7 shows a longitudinal section through the middle part of the balance along line VII-VII in FIG
8 shows a cross section along the line VIII-VIII in FIG. 7.
In the two embodiments according to FIGS. 1 to 5, a torsion wire 1, for. B. made of steel, a balance arm 2 in its side at 3 rotatably connected.
The torsion wire thus extends to both sides of the balance beam. One end 4 of the torsion wire is attached centrally in the hub 5 'of an arm 5 of a device for setting the balance beam in the zero position. The other end 6 of the wire 1 is attached centrally in the vicinity 7' of an arm 7 which is attached to its free End carries a segment 7 ″. This segment is driven by a friction disk 8 which is resiliently pressed against the segment by means of a compression spring 9 (FIG. 4) and which is connected to a dial 10 for rotation therewith.
A friction wheel 12 which is resiliently pressed against the circumference of the Ska lens disc 10 by a compression spring 11 and which is attached to a hollow shaft 19 which carries a rotary knob 42 is used to rotate the loaded balance beam 2 under torsion of the wire 1 into the zero position.
The arm 5 is adjusted by a friction gear 13, 14. This friction gear consists of a segment 13 which is arranged at the free end of the arm 5 and cooperates with a friction wheel 14 which is held in frictional engagement with the segment 13 by a spring 15. The friction wheel 14 is connected to a disk 16 in a rotationally fixed manner the circumference of which cooperates with a friction wheel 17 pressed by a compression spring 20; the latter is seated in a rotationally fixed manner on the shaft 18 which runs through the hollow shaft 19 of the friction wheel 12.
Articulated in the ends of the balance beam 2 I-Iaken 21 are used to hang the same tares, z. B. Weighing pans 23 by means of hangers 22. At one end of the balance beam, a pointer 24 is provided which moves over a scale 25. Magnifying optics 26 are located in front of scale 25 recorded on a glass pane, and illuminating optics 27 are located behind scale 25.
The above-described racks of the scales are supported by a frame 30 which is fastened to a base bed 31. On the upper cross piece of the frame 30 a support rail 32 is attached, which extends lengthways over the balance beam 2 and which has a slot 33 at one end for the adjustable attachment of a glass bearing the scale 25. Tn the head of this bracket a cross bar 3 @ is used, on which one and lockable optics 26, 27 are attached.
The whole scale is arranged in a box 35 that can be placed on the base board 31, the front wall of which has windows 36, 37 covered with glass, behind which the scales with the hanger are located. Furthermore, the front wall of the box has a glass-covered opening 38 which is approximately centered on the optics 26, 27; and which enables the pointer 24 and the scale 25 to be observed. A segment-shaped opening 39, which is covered with glass and has a magnifying lens, is used to observe the dial 10 and a pointer 40 which is assigned to this scale and which is fastened to the frame 30.
The axis of the graduated disk 10 as well as the shaft 18 and the hollow shaft 19 run through the front wall. On the end of the axis of the graduated disk 10 is a rotary knob 41 for coarse adjustment of the disk 10, and on the end of the hollow shaft 19 there is a rotary knob 42 for fine adjustment of the graduated disk 10 and on the end of the shaft 18, a rotary knob 43 for actuating the friction gear 17, 16 and thus for rotating the rear end of the torsion wire 1 is attached. Support feet 45, 46, which are attached to the lower side of the base board, are used to set up the scale on a base, e.g. B. a table or the like.
Of these support feet, the two rear feet 46 are designed to be height-adjustable. In the two end faces of the box 35 doors 47 are provided for introducing the tares, weights and the load. Under the base board 31 runs the length of a shaft 48 which carries a hand knob 49 protruding to the side of the base board and cooperates by lifting thumb 50 with locking plates 51 which support the weighing pans in the raised position.
Both to limit the failure of the balance beam to a very small oscillation range, as well as to lock the balance beam when the balance is not in use, e.g. B. during their transport, a locking device is provided.
In the embodiment according to FIG. 1, the locking device consists of forks 55, the legs 56 of which encompass the arms of the balance beam near their ends.
The fork legs 56 are divergent and can be moved in the horizontal direction to and from vertical forks 57 standing behind the balance beam. This horizontal movement of the forks 55 is brought about by the rotation of a spindle 58 which is screwed into a rail 60 carrying the forks 55 through a threaded part. The rail 60 is guided along the cross piece of the frame 30. If the spindle 58 rotating at the location is moved in one direction of rotation, the diverging legs 56 slide from the side onto the balance beam ends and press them against the vertical forks 57, whereby the balance beam is held in place. When the spindle 58 rotates in opposite directions, the forks 55 are moved away from the vertical forks 57 and the diverging legs 56 release the balance beam.
In the embodiment according to FIG. 2, the locking device for the fixed set of the balance beam consists of forks 62 which are adjustable and lockable in longitudinal slots 63 of the support rail 32 extending over the balance beam 2. The forks 62 cooperate with the wedge-shaped near the outside tapering arms of the balance beam 2 in such a way that the forks allow a limited free play of the balance beam in the outer position. If, on the other hand, the forks 62 in the slots 63 are shifted towards the inner ends of the latter, the forks slide onto the wedge-shaped arms of the balance beam and cause the latter to be locked.
The balance according to FIGS. 6 to 8 is generally identical to the exemplary embodiments according to FIGS. 1 to 5 with regard to its layout, and the same components are denoted by the same reference numerals. The only difference is the design of the transmission gear between the end 6 of the torsion wire 1 and the dial 10.
The transmission used in the balance according to FIGS. 6 to 8 consists of a lever arm 65, in the hub of which the end 6 of the torsion wire is fastened centrally.
The lever arm 65 extends beyond the axis of rotation of the graduated disk 10 and is connected to the graduated disk by a drive that converts rotary movements of the graduated disk into pivoting movements of the lever arm. The effective length of the lever arm is greater than the distance between the torsion wire and the axis of the dial. In this way a great translation is obtained. On the axis of the dial 10 rotatably sits a narrow drum 66, around which a wire-shaped pulling element 67 is ge sehlen in some Win connections. This pulling element runs in the form of a square rope over rollers 68 and is fastened with its two ends at 69 in the vicinity of the lower end of the arm 65.
The rollers 68 are slidably mounted in a guide tube 70 and are pressed evenly outward by a spring 71 located in this tube. The fastening point 69 is expediently adjustable in order to be able to change the effective length of the arm fi5. Instead of the wire 67, another flexible but otherwise tensile pulling element, e.g. B. a steel band or derglei chen, be provided. In principle, the parts 65 to 71 represent an enlarging gear rwi- see the dial 10 and one end 4 of the torsion wire, which has a particularly long actuator 65 and whose effective length can also be changed, making it possible to close the dial 10 oak.
The mode of operation of the balance when carrying out a weighing process is as follows:
There are 21 equal tares on both sides in the hooks, z. B. scales 23 or crucibles, pistons and the like, hung to accommodate the load. The zero position of the balance beam is then checked on the scale 25 and, if necessary, set precisely by turning the rotary knob 43 via 18, 17, 16, 14, 13, 5, 4, 1.
Then the load is placed in one of the weighing pan and the weights approximately corresponding to the load are placed in the other weighing pan, whereupon the dial 10 is rotated with the twist of the wire 1 for fine adjustment using the button * 2 until the balance bar pointer 24 points the zero point of the scale 25 enters. The amount of rotation of the graduated dial 10, calibrated directly in weights, which can be read easily and precisely through the magnifying lens in the window 39, plus the weights applied indicates the exact weight of the load. With a small load, e.g.
B. up to about 10 mg, you can arheiten without weight support, the amount of rotation of the dial 10 indicates the measure of the Ge weight of the load placed in a balanced scale or suspended on the hook. Before performing the fine adjustment of the dial 10 by means of the rotary knob 42, a coarse adjustment of the dial disk can optionally be carried out by means of the rotary knob 41.