Feinwaage mit automatischer vierstelliger Anzeige
Die Entwicklung im Feinwaagenbau geht in die Richtung der bequemen, sicheren und schnelleren Handhabung von Präzisions- und Analysenwaagen. Ein Mittel hierzu ist unter anderem der Fortfall des Aufsetzens der Gewiehte von Hand aus einem besonderen Ge wichtssatz mit der leicht zu Fehlern führenden Addition der aufgelegten verschieden gro ssen Gewichte, insbesondere der kleinen Bruch grammgewichte. Die verschiedenen Gewichts auflagevorriehtungen, die bei geschlossenem gehäuse von aussen zu bedienen sind, haben immer noch den Mangel, eine gewisse Einstellarbeit zu verlangen.
Diesem Mangel helfen die automatischen Anzeigevorrichtungen ab, bei denen eine am Zeiger befestigte, als Diapositiv ausgebildete Mikroskala über ein optisches Linsensystem, das in der Hauptsache aus der Lichtquelle, dem Kondensor und einem Objektiv besteht, vergrössert auf eine Mattscheibe abgebildet wird und so die Ausschläge des Zeigers sichtbar macht. Diese Mikroskala ist bei der doppelschaligen Analysen-und Feinwaage meist vom Nullpunkt aus nach rechts und links in je 100 Teile und bei den einschaligen Analysen- bzw. Feinwaagen von dem am Ende der Skala befindlichen Nullpunkt aus in 100 Teile geteilt.
Bei den üblichen Analysenwaagen mit 200 g Höchstlast umfasst die Skala somit entweder einen Bereich von 0 bis 10 mg mit tll0-mg-Teilung oder von 0 bis 100 mg mit l-mg-Teilung. ITnter Zuhilfenahme einer Noniusablesung bei der Waage, deren Skala bis 100mg reicht, kann so von 0,1 zu 0,1 mg ohne Gewichtsauflage automatisch bis zu 10 bzw. 100 mg gewogen und abgelesen werden. Die automatische Anzeige lässt also eine Ablesung von drei Dezimalen zu.
Bei Leuchtbildskalen für Strommessgeräte ist vorgeschlagen worden, statt des Nonius einen zehnteiligen Transversalmassstab auf der Mattscheibe anzubringen und die Teilstriche der Mikroskala durch sägezahnartige Schrägstriche zu verbinden. Auch hierbei gestattet die Verwendung einer 100teiligen Mikroskala eine Ablesung auf drei Dezimalen.
Ein Ziel der Erfindung ist es nun, diesen automatischen Wägebereich durch -Ver- feinerimg der Ab] esung des Zeigeraussehlages um eine Dezimalstelle zu erweitern, so dass er vier Dezimalstellen umfasst. Es lässt sich dann beispielsweise von lllo mg bis 999,9 mg automatisch ohne Verwendung von Gewichten wiegen. Es brauchen dadurch erst ab 1 g Gewichte benutzt zu Werden, die entweder von Hand oder durch Auflagevorrichtungen aufgebracht werden können, wodurch eine wesentliche Vereinfachung der Handhabung der Waage erreicht ist.
Das Naheliegendste wäre, zu diesem Zweck die Skala zu vergrössern, demgemäss mit einem grösseren Neigungswinkel zu arbeiten und auf der Mikroskala vom Nullstrich aus je 1000 Einheiten unterzubringen. Dieser Weg ist aber nicht gangbar, weil bei grösseren Winkelaus- schlägen der Fehler der Anzeige ein Mehrfaches der kleinsten Teilungseinheit beträgt, so dass zu seinem Ausgleich eine ungleichmässig geteilte Skala erforderlich wird. Dies macht aber das Arheiten mit einem Nonius oder Transversalmassstab unmöglich. Ausserdem können Analysen-und Feinstwaagen mit ihren notwendig ebenen Lagerstellen keine gro ssen Winkelaussehläge vertragen, soll die Genauigkeit und Beständigkeit der Anzeige nicht leiden.
Eine Verringerung der Teilungsabstände ist ebenfalls nicht möglich. Die Länge der heute verwendeten Mikroskalen beträgt nämlich etwa 7 bis 10 mm für je 100 Skalenteile.
Wenn sich auch auf solch kleiner Skalenlänge trotz gewisser Schwierigkeiten noch 1000 Skalenteile unterbringen liessen, so muss doch in Kauf genommen werden, dass die Striche und Zahlen unscharf Ränder aufweisen, leicht durch Mikrostaub unsauber erscheinen und somit ein schlechtes Bild auf der Mattscheibe ergeben. Überdies genügt es nicht, die bisherige Skalenlänge beizubehalten, sofern die Zeigerlänge nicht vergrössert werden kann, denn der Winkelfehler tritt zwar bei der bisherigen verhältnismässig groben Teilung in 100 Skalenteile nicht in Erscheinung, wird aber bei einer Einteilung in 1000 Teile mehrere Skalenteile betragen.
Es ist also notwendig, die bisher schon verhältnismässig kleinen Winkelausschläge der Waage unter den bisher üblichen Wert zu reduzieren, wenn der Winkelfehler nicht mehr als 1/3 bis 1/4 eines Skalenteils bei 10000 Skaleneinheiten betragen soll.
Die aufgezeigten Schwierigkeiten lassen sich dadurch vermeiden, dass man die - ent- sprechend verkürzte - Mikroskala wie bisher in 100 Teile teilt, diese jedoch bei der Projektion so stark vergrössert, dass jeweils nur ein Teilstrich die Mattseheibenskala bestreicht, welche einen hundertteiligen Vergleichsmassstab darstellt. Dieser ist zur Erleichterung der Ablesung nach Art eines Transversalmassstabes flächenhaft angeordnet.
Der zu der notwendigen Ausschaltung des Winkelfehlers erforderliche kleinere Ausschlag des Waagebalkens wirkt sich sehr vorteilhaft aus. Es ist hierdurch möglich, den Schwerpunkt tiefer als üblich zu legen, wodurch die
Waage schneller einspielt und beständiger in der Anzeige wird, so dass damit eine grössere Wägegenauigkeit erzielt werden kann. Ausserdem tritt durch die kleinere Winkelbewegung eine geringere Abnutzung der Schneiden ein, so dass die Waage geschont wird und ihre hohe Anfangsgenauigkeit länger als üblich beibehält.
Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung ist
Fig. 1 eine schematische Darstellung des
Strahlenganges in einer Analysen- oder Feinwaage,
Fig. 2 ein stark vergrösserter Ausschnitt aus der Mikroskala,
Fig. 3 ein Ausschnitt aus der Mattscheibe, der den 100teiligen Vergleichsmassstab zeigt,
Fig. 4 und 5 zwei Ausführungsbeispiele für die Mattscheibe einer Analysen- bzw. Feinwaage,
Fig. 6 und 7 vergrösserte Ausschnitte aus der Mattscheibe.
Fig. 1 zeigt den an sich bekannten Strahlengang in der Projektionseinrichtung einer Analysen- oder Feinwaage gemäss der Erfindung. Die 100teilige Mikroskala 1, von der ein Ausschnitt in Fig. 2 abgebildet ist, wird über ein optisches System mit Lichtquelle 2, Kondensor 3, Objektiv 4 und Umlenkspiegel bzw. -prismen 5 und 6 in entsprechender Vergrösserung auf die in Fig. 3 im Ausschnitt dargestellte, besonders ausgebildete Mattscheibe 7 projiziert. Diese trägt den ortsfesten Vergleichsmassstab 8 nach Art eines Transversalmassstabes, der aus 10 um je lljO-Teilintervall gegeneinander versetzten Einzelmassstäben besteht. Der erste dieser Massstäbe besitzt 10 Teilintervalle, die übrigen je 9, die alle einander gleich sind.
Die Teilstriche des ersten Einzelmassstabes und die nebeneinanderliegenden Einzelmassstäbe sind in senkrechter und waagrechter Richtung mit den Ziffern 0 bis 9 beschriftet. Diese Ziffern sind beispielsweise ebenso wie die Teilstriche transparent ausgeführt, während die übrigen Teile der Mattscheibe mit Ausnahme eines vertikalen Fensters 9 links neben dem Massstab (Fig. 4 und 5) schwarz abgedeekt sind.
Durch die dargestellte Spiegelanordnung lässt sich erreichen, dass die horizontal schwingende, am Zeiger befestigte Mikroskala 1 um 900 gedreht auf die Mattscheibe 7 projiziert wird. Der jeweils in den Bereich des Vergleichsmassstabes fallende Teilstrich 10 der Mikroskala 1 wandert so mit zunehmendem Gewicht auf der Mattscheibe von oben nach unten, so dass sein Zusammenfallen mit dem entsprechenden Teilstrich des von den Einzelmassstäben gebildeten 100teiligen Vergleichsmassstabes festgestellt werden kann (siehe Fig. 4 und 5).
Durch eine einfache Einrichtung lässt sich die Ablesung des Leuchtbildes mit der Milligrammanzeige auf der Mattscheibe sowie gleichfalls einer mechanischen Gewichtsauflagevorrichtung vereinigen. Zu diesem Zweck ist jeder Teilstrich 10 der Mikroskala 1 mit einer durchsichtig ausgeführten Zahl 11 versehen (Fig. 2), welche die entsprechenden Mii ligrammzehner nnd -hunderter angibt.
Diese Zahlen erscheinen in dem vertikalen Ausschnitt 9 der Mattscheibe 7 (Fig. 4 und 5) und wandern mit dem Teilstrich nach unten.
Damit nun nicht alle Ziffern der vertikalen, die Milligrammeiner angebenden Ziffernreihe des Vergleichsmassstabes gleichzeitig erscheinen, ist die Mikroskala 1 mit rechteckigen, transparenten Aussparungen 12 versehen (Fig. 2). Jedem Teilstrich 10 ist eine solche Aussparung 12 zugeordnet. Ihre Länge ist so gewählt, dass nur die jeweils geltende Ziffer der senkrechten Ziffernreihe auf der Mattscheibe ganz sichtbar wird (siehe Fig. 4, 5, 6 und 7). Dadurch wird erreicht, dass in den Grenzstellungen der ersten Dezimale bei der Stellung 0 die neue untere Ziffer schon voll sichtbar wird (Fig. 6), während die alte obere Ziffer bereits teilweise verschwunden ist, und dass bei den Grenzstellungen, bei denen die vierte Dezimale den Wert 9 hat, die alte obere Ziffer noch voll sichtbar ist, während die neue untere Ziffer erst teilweise abgedeckt wird (Fig. 7).
Auf diese Weise werden Missverständnisse in der Gewichtsablesung vermieden. So liest man z. B. in Fig. 6 93,0 mg ab, während in Fig. 7 die Gewichtsangabe 93,9 mg beträgt.
Neben der ortsfesten Mattscheibeuskala 8 kann noch ein weiteres nicht mattiertes Fenster 13 (Fig. 4) vorgesehen werden, in dem die von Hand aufgelegten Gewichtswerte erscheinen.
Dieselbe Einrichtung ist auch auf einfache Präzisionswaagen mit einem Wägebereich von 10 mg bis 100 g anwendbar. Es lassen sich dann bei einer Skalenteillmg von 10 mg alle Wägungen von 10 ing bis 100 g automatisch ohne Verwendung eines einzigen Auflagegewichtes ausführen.
Fine scale with automatic four-digit display
The development in precision balance construction is moving in the direction of convenient, safe and faster handling of precision and analytical balances. One means of doing this is, among other things, the elimination of the need to put the weights on by hand from a special set of weights with the addition of the differently sized weights, especially small fractions, which can easily lead to errors. The various weight support devices that can be operated from the outside when the housing is closed still have the disadvantage of requiring a certain amount of adjustment work.
This deficiency is remedied by the automatic display devices, in which a microscale, which is attached to the pointer and designed as a slide, is enlarged on a ground glass using an optical lens system, which mainly consists of the light source, the condenser and a lens, and thus the deflections of the Makes the pointer visible. In the case of the double-shell analytical and precision scales, this microscale is usually divided from the zero point to the right and left into 100 parts each, and in the single-shell analytical and precision scales it is divided into 100 parts from the zero point at the end of the scale.
With the usual analytical balances with a maximum capacity of 200 g, the scale therefore covers either a range from 0 to 10 mg with t10 mg graduation or from 0 to 100 mg with 1 mg graduation. With the help of a vernier reading on the balance, the scale of which goes up to 100 mg, it is possible to automatically weigh and read from 0.1 to 0.1 mg without weight support up to 10 or 100 mg. The automatic display therefore allows a reading of three decimal places.
In the case of illuminated picture scales for ammeters, it has been proposed to attach a ten-part transverse scale to the ground glass instead of the vernier and to connect the graduation lines of the microscale with sawtooth-like slashes. Here, too, the use of a 100-part microscale allows reading to three decimal places.
One aim of the invention is to expand this automatic weighing range by one decimal place by refining the measurement of the pointer reading so that it comprises four decimal places. It can then be weighed automatically, for example, from 100 mg to 999.9 mg without using weights. It is therefore only necessary to use weights from 1 g, which can be applied either by hand or by support devices, which significantly simplifies the handling of the balance.
The most obvious thing would be to enlarge the scale for this purpose, to work accordingly with a larger angle of inclination and to accommodate 1000 units on the microscale from the zero line. This route is not feasible, however, because with larger angular deflections the error in the display is a multiple of the smallest division unit, so that an unevenly divided scale is required to compensate for it. But this makes working with a vernier or transverse ruler impossible. In addition, analytical and micro scales with their necessary flat bearing points cannot tolerate large angular misalignments if the accuracy and stability of the display should not suffer.
It is also not possible to reduce the pitch. The length of the microscales used today is about 7 to 10 mm for every 100 scale divisions.
Even though 1000 scale divisions could still be accommodated on such a small scale length despite certain difficulties, it must be accepted that the lines and numbers have blurred edges, appear slightly unclean due to micro-dust and thus result in a poor image on the screen. Moreover, it is not enough to keep the previous scale length if the pointer length cannot be increased, because the angular error does not appear with the previous relatively coarse division into 100 scale divisions, but with a division into 1000 divisions it will amount to several scale divisions.
It is therefore necessary to reduce the previously relatively small angular deflections of the scales below the previously usual value if the angular error should not be more than 1/3 to 1/4 of a scale division at 10,000 scale units.
The difficulties outlined can be avoided by dividing the - correspondingly shortened - microscale into 100 parts as before, but enlarging it so much during projection that only one graduation line covers the matte disk scale, which represents a hundred-part comparative scale. This is arranged over a large area to facilitate reading in the manner of a transverse scale.
The smaller deflection of the balance beam, which is necessary to eliminate the angular error, has a very advantageous effect. This makes it possible to put the center of gravity lower than usual, whereby the
The balance reads in faster and the display becomes more consistent, so that greater weighing accuracy can be achieved. In addition, the smaller angular movement results in less wear on the cutting edges, so that the balance is protected and its high initial accuracy is maintained longer than usual.
An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the drawing. In the drawing is
Fig. 1 is a schematic representation of the
Beam path in an analytical or precision balance,
2 shows a greatly enlarged section from the microscale,
3 shows a section from the ground glass showing the 100-part comparative scale,
4 and 5 show two exemplary embodiments for the focusing screen of an analytical or precision balance,
6 and 7 enlarged sections from the ground glass.
Fig. 1 shows the known beam path in the projection device of an analytical or precision balance according to the invention. The 100-part microscale 1, a section of which is shown in FIG. 2, is enlarged via an optical system with light source 2, condenser 3, objective 4 and deflecting mirror or prisms 5 and 6 in a corresponding enlargement to the section in FIG. 3 shown, specially trained ground glass 7 is projected. This carries the stationary comparison scale 8 in the manner of a transverse scale, which consists of 10 individual scales offset from one another by 1110 sub-intervals. The first of these scales has 10 sub-intervals, the remaining 9 each, which are all equal to each other.
The graduation marks of the first single scale and the adjacent single scales are labeled with the numbers 0 to 9 in the vertical and horizontal directions. These digits, like the tick marks, are made transparent, for example, while the remaining parts of the focusing screen, with the exception of a vertical window 9 to the left of the scale (FIGS. 4 and 5), are covered in black.
The mirror arrangement shown enables the horizontally oscillating microscale 1 attached to the pointer to be projected onto the ground glass screen 7 rotated by 900. The graduation 10 of the microscale 1 that falls within the range of the comparative scale moves with increasing weight on the ground glass from top to bottom, so that its coincidence with the corresponding graduation of the 100-part comparative scale formed by the individual scales can be determined (see Fig. 4 and 5).
The reading of the luminous image can be combined with the milligram display on the ground glass and also with a mechanical weight support device by means of a simple device. For this purpose, each graduation 10 of the microscale 1 is provided with a transparent number 11 (FIG. 2), which indicates the corresponding tens and hundreds of milligrams.
These numbers appear in the vertical section 9 of the focusing screen 7 (FIGS. 4 and 5) and move downwards with the graduation.
So that not all digits of the vertical, the milligrams of a series of digits indicating the comparison scale appear at the same time, the microscale 1 is provided with rectangular, transparent recesses 12 (FIG. 2). Such a recess 12 is assigned to each graduation line 10. Their length is chosen so that only the applicable digit of the vertical row of digits is fully visible on the ground glass (see Fig. 4, 5, 6 and 7). This ensures that in the limit positions of the first decimal at position 0 the new lower digit is already fully visible (FIG. 6), while the old upper digit has already partially disappeared, and that at the limit positions where the fourth decimal has the value 9, the old upper digit is still fully visible, while the new lower digit is only partially covered (Fig. 7).
This way, misunderstandings in the weight reading are avoided. So you read z. B. in Fig. 6 93.0 mg, while in Fig. 7 the weight is 93.9 mg.
In addition to the stationary ground glass scale 8, a further non-matted window 13 (FIG. 4) can be provided, in which the manually applied weight values appear.
The same device can also be used for simple precision balances with a weighing range of 10 mg to 100 g. With a graduation of 10 mg, all weighings from 10 mg to 100 g can then be carried out automatically without using a single weight.