CH279662A - Drehfederwaage. - Google Patents

Drehfederwaage.

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CH279662A
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Ernst Cless Oscar
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Ernst Cless Oscar
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01GWEIGHING
    • G01G3/00Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances
    • G01G3/06Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a spiral spring

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  • Testing Of Balance (AREA)

Description


  



  Drehfederwaage.



   Die Erfindung betriff.   t eine Drehfeder-    waage. Unter der Bezeichnung Drehfederwaage wird ein Gerät verstanden, das nicht nur zur   Gewichtsbestimmung,    sondern auch zur Messung irgendwelcher anderer Kräfte geeignet ist.



   Die Drehfederwaage zeichnet sich gemäss der Erfindung dadurch aus, dass das bewegliche System, auf das die zu messenden Kräfte wirken, von einer besonderen, aus mindestens einer Blattfeder bestehenden Federanordnung getragen ist, die sowohl in der Nullstellung als auch in der mit dieser identischen Messstellung des beweglichen Systems auf dieses keine Richtkraft ausübt.



   Die Messfeder als solche wird also durch das Gewicht des beweglichen Systems in keiner Weise belastet.



   Als Messfeder ist jede Feder verwendbar, die durch Verdrehen gespannt wird. Sie kann demnaeh aus einer Spiral-oder   Schrauben-    feder oder aus einem Draht oder Stab oder dergleichen bestehen, soweit die zur Verdrehung aufzuwendende Kraft dem Verdrehungswinkel proportional ist. Als Tragfeder   fiir    das bewegliche System dient zweckmässig eine einzige Blattfeder oder eine Kombination parallel geschalteter Blattfedern.



   Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung in Anwendung auf   Drehfederwaagen    zeigt die Zeiehnung, und zwar sind :
Fig.   1    eine Vorderansicht einer Drehfederwaage,
Fig. 2 eine Seitenansicht derselben,
Fig. 3 eine Vorderansicht einer andern Ausführung der Drehfederwaage,
Fig. 4 eine Vorderansicht einer weiteren Ausgestaltung der Drehfederwaage nach Fig.   1    und 2.



   Bei der Drehfederwaage gemäss Fig.   1    und 2 ist das innere Ende der hier als Messfeder dienenden Spiralfeder   D    in der Mitte einer mit der Gewichtsskala versehenen Skalenscheibe S befestigt, die in dem Lager B drehbar gelagert ist. Das äussere Ende der Spiralfeder D ist mit einem   Kreuzfedergelenk    ver  bunden,    das aus den Blattfedern Fl und   P'2    und dem als Waagebalken dienenden   Winkel-    hebel A besteht. Der Winkelhebel A trägt den Zeiger   Z,    die Waagschale W sowie das Taragewicht   T.    Der Aussehlag des Winkelhebels A wird durch die Anschläge O und   U    begrenzt.



  Zur Drehung der Skalenscheibe S in beiden Richtungen dient in bekannter Weise ein Getriebe C. Zwischen dem Zeiger Z und der Skalenscheibe   S ist    eine feste Bezugsmarke M angeordnet.



   Zur Justierung, das heisst Einstellung des Waagezeigers Z auf den Anfangsstrich der Skala, dient das Taragewicht T. In dieser Anfangsstellung muss der Waagebalken A zwi  schen    den festen Anschlägen 0 und frei spielen, und der Zeiger Z muss mit der festen Marke   M    und dem   Anfangsstrich    der Skala in einer Ebene liegen, die auf der   Skalenseheibe    S senkrecht steht. In dieser Stellung soll die  Blattfeder Fl nur auf Zug, die Blattfeder   P2    und die   Messfeder    nicht beansprucht sein ; letztere kann jedoch unter Umständen eine geringe Vorspannung erhalten.



   Beim Auflegen einer Last auf die Waagschale   W    spannt ein Drehmoment die Blattfedern Fl   und F2    und die Spiralfeder D.



  Gleichzeitig legt sich der Waagebalken   A    gegen den untern Anschlag U. Die Ermittlung des Lastgewichtes erfolgt nun in der Weise, dass die Skalenscheibe   S entgegen    der   Rich-    tung der Lastkraft so weit gedreht wird, bis der Zeiger Z mit der festen Marke M   überein-    stimmt, worauf hinter beiden der Gewichtsbetrag auf der Skala abgelesen wird. In dieser Gleichgewichtslage wird dem durch die Last erzeugten Drehmoment allein durch das von der Spiralfeder erzeugte Drehmoment, welches gegenüber dem ersten gleich gross und entgegengesetzt gerichtet ist, das Gleichgewicht gehalten.

   Die Blattfedern Fl und F2 des   Auf-      hängesystems übertragen,    ebenso wie bei unbelasteter Waage, keine   Richtkraft    auf den Waagebalken.



   Nach Wegnahme der Last legt sich der Waagebalken A gegen die obere Begrenzung   0,    worauf durch Zurückdrehen der Skalenseheibe S die Waage in ihre Anfangsstellung gebracht wird, die erreicht ist, wenn der Zeiger Z die Marke   H    und der   Anfangsstrich    der Skala genau hintereinander liegen. Bei den bisher bekanntgewordenen   Torsionswaagen    wird das   Wiegesystem    so leicht wie möglich ausgeführt, da es ganz oder teilweise von der Messfeder getragen werden muss. Deshalb kann die   Messfederkraft    nur zum Teil für die eigentliche Wägung ausgenutzt werden, nämlich so weit, wie zwischen Belastung und Verdrehungswinkel Proportionalität besteht, was bis zu einem Verdrehungswinkel von etwa   250     der Fall ist.

   Bei der beschriebenen Waage kann dagegen, je naeh der Länge des Spiralfederbandes,   Proportionalität über 360     oder sogar 2 X   360  und    mehr erzielt werden. Die   Messfederstärke    ist dabei so zu wählen, dass der zu wiegenden   Hochstlast    eine Verdrehung der Messfeder um 360  bezw.   2 X 360  und    mehr entspricht.



   Der Umstand, dass die   Messfeder    bei den bekannten Waagen das Messsystem tragen oder wenigstens mittragen muss, bestimmt auch die obere Grenze des   Wiegebereiches,    für den diese Waagen gebaut werden können. Ihr   Wiegebereich    liegt zwischen einigen mg und einem g. Entsprechend der Belastung steigt die Reibungskraft in den Lagern der Waage, und diese Reibung darf bei Lasten über   1    g nicht mehr vernachlässigt werden.

   Da bei der beschriebenen Drehfederwaage die Messfeder wie gesagt nur dazu dient, der Last das   Gleich-    gewicht zu halten, während die Tragfeder  anordomg,    bei dem Ausführungsbeispiel also das Federgelenk, die tote Last trägt und somit keine Lagerreibung auftritt, so können   Waa-    gen gemäss der Erfindung zum Beispiel auch für grössere Belastungen hergestellt werden.



   Die Erweiterung des   Wiegebereiches    kann in der Weise wie bei   Neigungs-Tafelwaagen    mit   Gewichtssehale erfolgen.    In Fig. 3 ist eine Drehfederwaage mit auf solche Weise erweitertem   Wiegebereich    gezeigt, die sich von der oben beschriebenen Drehfederwaage nur durch die Anordnung der Blattfedern des Federgelenkes und durch die Verwendung eines gleicharmigen Hebels als Waagebalken unterscheidet. Gemäss Fig. 3 sind die das Wiegesystem tragenden, schräg zum Waagebalken verlaufenden und je eine Seite desselben unterstützenden Blattfedern F1 und   F2    vorgesehen ; sie können aber auch aufgehängt werden.

   In allen Stellungen der Waage übertragen die Federn daher auf beide Seiten des Waagebalkens bezüglich des Drehpunktes der Spiralfeder symmetrische, entgegengesetzt wirkende Drehmomente, so dass auch hier die Federn   F1 und F2    keine   Richtkraft    auf den Waagebalken ausüben, wenn dieser in   Gleich-    gewichtslage ist. Der Waagebalken A trägt an seinen Enden eine Schale W zur Aufnahme der Last und eine Schale G zur Aufnahme der Zusatzgewichte. Soll eine Last gewogen werden, welche die der   Grundhöchstlast    von zum Beispiel 1 g entsprechende Kraft der Messfeder   übersehreitet,    so wird ein   Zusatzgewicht,    das vorzugsweise ein ganzes Vielfaches der   Grund-Hoehstlast    betragen kann, auf die  Sehale G gesetzt.

   Dann entspricht der Last die Summe aus dem aufgelegten Zusatzgewicht plus dem an der Skala abgelesenen   Gewichts-    betrag. Die erforderliche Dämpfung der Waage und die Nachstellung des Skalenanfangspunktes kann mit den bekannten Mitteln bewirkt werden. Die Temperaturkorrektion kann sich auf die   Messfeder    beschränken und durch Wahl eines   Federmaterials    mit kleinem Temperaturkoeffizienten erfolgen.



   Soll die Ablesegenauigkeit der Waage nach den Fig.   1    und 2 oder 3 verbessert werden, so kann dies durch Verlängerung der Skala erfolgen. Zu diesem Zweeke erhält die Skalenscheibe S zum Beispiel an ihrem Rande einen Zahnkranz, in den ein Ritzel eingreift, das von dem Zahnkranz mit   entsprechender tberset-    zung angetrieben wird. Auf der Achse des Ritzels befindet sich der Gewichtsanzeiger, der sich vor einer über volle   360     erstreckenden Skala dreht. Die   tbersetzung    kann zum Beispiel so gewählt werden, dass bei einer Umdrehung der Scheibe S der Zeiger fünfmal umläuft. Durch geeignete Mittel ist dabei   zweck-    mässig kenntlich zu machen, wie viele   Umläufe    der Zeiger bis zur Erreichung der Anzeigestellung gemacht hat.

   Der Zeiger kann ausser dem Gewichtsanzeiger Z vorhanden sein und der   Feinablesung    der Waage dienen, während mit dem Zeiger Z die Grobablesung erfolgen kann. Jedenfalls muss jedoch die Möglichkeit bestehen, mittels eines Zeigers, ähnlich dem Zeiger   Z,    die Null-bzw. Gleichgewichtslage der Waage an einer ortsfesten Marke   M    festzustellen, woraufhin dann die Ablesung an dem   Ge-      wiehtsanzeiger    erfolgen kann.



   Eine weitere Ausgestaltung der Waage nach den Fig.   1    und 2 bzw. 3 besteht darin, dass die Drehung der Seheibe   S lad    damit die Einstellung des   Waagengleichgewichtes    sowie gegebenenfalls auch die Riickfiihrung der Waage in die Nullstellung mit Hilfe eines Motors bewerkstelligt wird.   Zweekmässig    findet hierbei ein Gleichstrommotor Verwendung, der über ein Ritzel und einen Zahnkranz den Antrieb der drehbaren Scheibe S bewirkt. Der Motor kann mit einer selbsttätigen Steuerung versehen sein, die denselben beim Erreichen der Gleichgewichtslage bzw. der Nullstellung abschaltet.



   Fig. 4 zeigt eine Waage im wesentlichen nach Fig. l und   2    mit einem solchen selbsttätig gesteuerten Motorantrieb. Selbstverständlich kann aber auch die Waage nach Fig. 3 mit einem entsprechenden Motorantrieb versehen werden.



   Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist der Rand der drehbaren Scheibe S mit einem Zahnkranz H versehen, in den das Ritzel   R    des dem Antrieb dienenden   Gleichstrom-    motors Gm eingreift. Der Stromkreis dieses Motors führt über den verlängerten Zeiger Z, welcher einen Kontakt   XI    trägt und bei unbelasteter Waage frei zwischen den festen Kontakten K2 und   Z3    spielt. Die Kontakte K2,   jE'3    stehen mit den Klemmen 3 bzw. 4 eines Polwendeschalters P in Verbindung, während an die Klemme   0    dieses Schalters der eine Pol des Motors   H    und an die   lÇlem-    men   1    und 2 die Gleichstromquelle G1 angeschlossen ist.



   Vor der Wägung wird der   Polwendeschal-    ter P in die in ausgezogenen Linien gezeigte Stellung gebracht. Wird daraufhin die Waage belastet, so legt sich der Kontakt Kl gegen den   Kontakt g2, wodureh    der Stromkreis des Motors Gm gesehlossen und die Skalenscheibe S von diesem in der Pfeilrichtung gedreht wird. Beim Erreichen der Gleichgewichtslage löst sich der   Kontakt K1    von dem   Kontakt X2       o    ab, so dass der Stromkreis unterbrochen wird und der Motor anhält.



   Nach Ablesung des   Gewichtsbetrages    in der in Verbindung mit   Fig. l und    2 beschriebenen Weise wird der   Polwendesehalter    in die durch gestrichelte Linien dargestellte Stellung umgelegt und die Last entfernt, wodurch der Zeiger Z infolge der Spannung der Feder   D    an dem Kontakt K3 zur Anlage kommt. Der Motor Gm läuft nunmehr in entgegengesetzter Richtung und dreht die Skalenscheibe S wieder in die Nullage zurück. Ist diese erreicht, so wird infolge   Fortfalles    der Spannung der Feder D der Kontakt KI von dem Kontakt   Z3    wieder frei, so dass der Motor stehenbleibt.



  Die   Einstellmg    der Skalenscheibe   S    entspre chend der aufgelegten Last und die   Rückfüh-    rung in die Nullstellung gehen also selbsttätig vor sich, und die Bedienungsperson hat nur das   Sehalten und    Ablesen zu   besorgen.   



   Gegebenenfalls kann zwischen der   Gleich-      stromquelle Gl    und dem   Polwendesehalter    P noch ein Aussehalter angeordnet sein.



   Die in verschiedenen Ausführungsformen beschriebene Drehfederwaage kann nicht nur für Wägezweeke, sondern auch ganz allgemein zur Messung, Kompensation oder Regelung von Kräften, also zum Beispiel auch zur   Steue-    rung von Drosseln, Ventilen, elektrischen und sonstigen Maschinen und Apparaten, benutzt ; werden. Auch bei Gravimetern zur Bestimmung der relativen Grosse der Erdbesehleunigung und bei Seismographen kann die Drehfederwaage gemäss der Erfindung Verwendung finden. In den letztgenannten Fällen wird das Messsystem durch ein Gewicht belastet, dessen Drehmoment dem von der Messfeder erzeugten Drehmoment in der   Ausgangs-    stellung das Gleichgewicht hält. Die Ablesung bzw. Registrierung kann dabei in an sich bekannter Weise mit Hilfe von Drehspiegeln, Photozellen oder dergleichen erfolgen.

   Das Drehfedersystem stellt in diesen Fällen ein Vertikalfederpendel dar.



   Die das   bewegliche System tragende Fe-    deranordnung kann auch nur aus einer einzigen Blattfeder bestehen, die in diesem Falle bei Gleichgewichtslage des Systems senkrecht verläuft, wobei der Schwerpunkt des bewegliehen Systems bei Gleichgewichtslage mit der Ebene der Blattfeder zusammenfällt. Dann ist die Blattfeder nur auf Zug beansprucht.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH : Drehfederwaage, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche System, auf das die zu messenden Kräfte wirken, von einer besonderen, aus mindestens einer Blattfeder bestehenden Federanordnung getragen ist, die sowohl in der Nullstellung als auch in der mit dieser identisehen Messstellung des bewegli- chen Systems auf dieses keine Richtkraft aus übt.
    UNTERANSPRTCHE : 1. Drehfederwaage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeiehnet, dass die Messfeder mit einem Ende an einer drehbaren Skalen seheibe und mit dem andern Ende an dem beweglichen System angreift.
    2. Drehfederwaage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliehe System an einer einzigen senkrechten Blattfeder hängt und sein Eigengewicht bei einseiv tiger Anordnung durch ein Taragewicht der art ausgeglichen ist, dass die Blattfeder bei Gleichgewichtslage des Systems nur auf Zug beansprucht wird.
    3. Drehfederwaage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche System an einer senkrechten und einer diese kreuzenden waagreehten Blattfeder hängt und sein Eigengewicht bei einseitiger Anordnung durch ein Taragewicht derart ausgeglichen ist, dass bei Gleichgewichtslage des Systems die senkrechte Blattfeder nur auf Zug beansprueht wird und die waagrechte Blattfeder keine Riehtkraft auf das System ausübt.
    4. Drehfederwaage nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche System von wenigstens zwei schräg zum Waagebalken verlaufenden und auf beide Seiten desselben gleich grosse, einander entgegengesetzte Drehmomente ausübenden Blattfedern getragen ist.
    5. Drehfederwaage nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anzeigen der Nullstellung und der Messstellung ein mit dem beweglichen System verbundener Zeiger und eine feste Marke vorhanden sind, die mit dem Anfangsstrich bzw. dem der Belastung entsprechenden Strich der Skala in eine zur Skalenebene senkrechte Ebene zu bringen sind.
    6. Drehfederwaage naeh PatentanspruehX dadurch gekennzeichnet, dass die Last an dem einen Ende eines doppelarmigen Waagebalkens angreift, an dessen anderem Ende zwecks Vergrösserung des Messbereiches Zusatzgewichte aufgebracht werden können.
    7. Drehfederwaage nach Patentansprueh und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich- net, dass die Scheibe mittels einer tbersetzung einen vor einer Skala drehbaren Wertanzeiger mit Übersetzung antreibt.
    8. Drehfederwaage nach Patentanspruch und den Unteransprüehen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass ausserdem ein mit der Skalaseheibe zusammenarbeitender Zeiger vorhanden ist, der nur mit einer die Null-bzw.
    Gleichgewichtsstellung der Waage anzeigenden festen Marke zusammenarbeitet.
    9. Drehfederwaage nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich- net, dass der Antrieb der drehbaren Seheibe durch einen Motor erfolgt.
    10. Drehfederwaage nach Patentanspruch und den Unteransprüchen l und 9, gekenn- zeichnet durch eine selbsttätige Steuerung des Motors, die denselben beim Erreichen der Gleichgewichts-bzw. der Nullstellung abschal- tet.
    11. Drehfederwaage nach Patentanspruch und Unteranspriiehen 1, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem beweglichen System verbundene Zeiger in der Ruhestellmg bzw. in der Gleichgewichtslage der Waage zwi- schen zwei Steuerkontakten spielt und sich bei Belastung der Waage gegen den einen und bei gespannter Messfeder nach Fortnahme der Belastung gegen den andern Kontakt legt und dadurch Speisestromkreise des Motors sehliesst.
CH279662D 1948-10-01 1949-09-06 Drehfederwaage. CH279662A (de)

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DE279662X 1948-10-01
DE281287X 1948-12-20
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DE20449X 1949-04-02

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005016218A1 (de) * 2005-04-07 2006-10-19 Tropf, Hermann Kraftmesser, insbesondere Gravimeter

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005016218A1 (de) * 2005-04-07 2006-10-19 Tropf, Hermann Kraftmesser, insbesondere Gravimeter
DE102005016218B4 (de) * 2005-04-07 2007-12-27 Tropf, Hermann Kraftmesser, insbesondere Gravimeter

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