Waage, insbesondere für Laboratoriums- oder Analysenzwecke
Es sind Laboratoriums- und Analysenwaagen mit symmetrischem Waagebalken bekannt, bei welchen an der einen Aussenschneide des Waagebalkens der mit der Waageschale versehene Träger und an der anderen Aussenschneide der mit den Schaltgewichten versehene Träger angehängt ist. Die Schaltgewichte sind in der Regel nach dekadischen Einheiten abgestuft und in mehrere Gewichtssätze aufgeteilt, von denen jeder eine Gewichtsdekade umfasst. Die Schaltgewichte werden mittels einer Schalteinrichtung auf Stützen abgesetzt, welche am vorerwähnten Gewichtsträger angebracht sind.
Ferner weisen Waagen dieser Bauart eine Arretiervorrichtung auf, mittels welcher die Waagebalkenschneiden entlastet werden, wenn Schaltgewichte aufgesetzt oder abgehoben oder der zu wägende Gegenstand auf die Waageschale gelegt oder von dieser weggenommen werden soll. Bei Waagen mit symmetrischem Waagebalken hat die Arre tiervorrichtung meistens zwei in Gleitiagern geführte Schieber, die in bestimmter Reihenfolge bewegt werden. Beim Arretieren der Waage wird vermittels des einen Schiebers der mit der Waageschale versehene Träger von der einen Aussenschneide des Waagebalkens und gleichzeitig damit der mit den Schaltgewichten versehene Träger von der anderen Aussenschneide des Waagebalkens abgehoben. Darnach hebt der zweite Schieber den ganzen Waagebalken an, so dass auch dessen Mittelschneide in der arretierten Stellung entlastet ist.
Umgekehrt wird beim Lösen der Arretiervorrichtung zuerst der den Waagebalken tragende Schieber gesenkt, bis die Mittelschneide des Waagebalkens auf dem Widerlager ruht. Darauf wird der zweite Schieber gesenkt, so dass der mit der Waageschale versehene Träger auf die eine Aussenschneide und der mit den Schaltgewichten versehene Träger auf die andere Aussenschneide des Waagebalkens abgesetzt wird. Arretiervorrichtungen dieser Wirkungsweise werden meistens vermittels eines Handhebels betätigt, in dessen einer Endlage die beiden Träger und der Waagebalken arretiert sind, in dessen anderer Endlage die Arretierung völlig gelöst ist, so dass eine Feinwägung erfolgen kann, und in dessen mittlerer Stellung nur die beiden Träger, nicht aber der Waagebalken arretiert ist.
Bei Laboratoriums- oder Analysenwaagen mit symmetrischem Waagebalken und einer Arretiervorrichtung der oben genannten Bauart ist es nun bekannt, eine besondere Vorwaage einzubauen, mittels welcher der zu wägende Gegenstand zuerst grobgewogen werden kann. Durch die Grobwägung gewinnt man vorerst die ersten Gewichtsdezimalen des zu wägenden Gegenstandes. Bei der darauf folgenden Feinwägung ist dann bereits bekannt, welche Schaltgewichte an den Gewichtsträger angehängt werden müssen, damit der symmetrische Waagebalken näherungsweise im Gleichgewicht ist und ; die letzten Gewichtsdezimalen des zu wägenden Gegenstandes aus der verbleibenden Neigung des Waagebalkens abgelesen werden können.
Der Einbau einer solchen Vorwaage gestattet demnach ein rascheres Arbeiten, da die andernfalls notwendigen Versuche zur Feststellung der benötigten Schaltgewichte und die damit verbundenen zahlreichen Manipulationen der Schalteinrichtung und der Arretiervorrichtung dahinfallen.
Zum Zwecke der Grobwägung hat man versucht, den auch zur Feinwägung dienenden Waagebalken zu verwenden und seine Empfindlichkeit um die erforderlichen zwei bis drei Zehnerpotenzen herabzusetzen, so dass er bis zur Maximallast wie bei einer reinen Neigungswaage ohne jegliche Schaltgewichte arbeitet. Hierzu wurde der symmetrische Waagebalken mit einem seitlich neben seiner Mittelschneide hinabragenden Arm versehen, der zur Aufnahme eines wegnehmbaren Zusatzgewichtes mit entspre chenden Führungen versehen ist. Durch Auflegen des Zusatzgewichtes wird der resultierende Schwerpunkt des solchermassen beschwerten Waagebalkens so weit gesenkt, dass sich die zur Grobwägung benötigte geringe Empfindlichkeit einstellt. Der herabragende Arm vergrössert jedoch in unerwünschter Weise die Masse des Waagebalkens, so dass sich bei der Feinwägung eine grössere Einstellzeit ergibt.
Ausserdem bewirkt das Zusatzgewicht eine stärkere mechanische Beanspruchung der Mittelschneide des Waagebalkens, die ebenfalls als nachteilig anzusehen ist. Schliesslich hat sich gezeigt, dass bei solchen Waagen, deren Waagebalken sowohl für die Grobwägung als auch für die Feinwägung eingerichtet ist, eine Verminderung der Genauigkeit bei der Durchführung der Feinwägung in Kauf genommen werden muss, die offenbar auf den verschiedenartigen Beanspruchungen des Waagebalkens beruht.
Bei einer ebenfalls bekannten Bauart einer Laboratoriumswaage mit symmetrischem Waagebalken hat man zwecks Grobwägung einen zusätzlichen Waagebalken eingebaut und Mittel vorgesehen, um die Waageschale nach Bedarf an den zur Grobwägung oder an den zur Feinwägung dienenden Waagebalken anzuhängen. Ferner hat man vorgeschlagen, den lediglich der Grobwägung dienenden Waagebalken unterhalb der Waageschale anzuordnen, so dass sich die Waageschale bei der Durchführung der Grobwägung direkt auf diesem Waagebalken abstützen kann. Dieser zur Grobwägung dienende Waagebalken wurde dabei mit der Bremseinrichtung kombiniert, welche unterhalb der Waageschale angebracht ist und dazu dient, Pendelschwingungen der Waageschale vor der Durchführung der Feinwägung abzubremsen.
Solche und ähnliche Vorrichtungen zur Grobwägung an Laboratoriums- oder Analysenwaagen benötigen indessen einen vergleichsweise grossen Aufwand und einen nicht unerheblichen Platzbedarf.
Die vorliegende Erfindung befasst sich nun mit einer Waage, insbesondere für Laboratoriums- oder Analysenzwecke, mit einem ein Gegengewicht aufweisenden unsymmetrischen Waagebalken und einem auf seine Aussenschneide abstützbaren Träger, an dem die Waageschale zur Aufnahme des zu wägenden Gegenstandes hängt und der Stützen zur Aufnahme von Schaltgewichten besitzt, welch letztere mittels einer Schalteinrichtung auf die Stützen aufgelegt oder von diesen Stützen abgehoben werden können.
Dabei ist noch eine Arretiervorrichtung angebracht, deren beweglicher Schieber in einer angehobenen Lage einerseits den Waagebalken als Ganzes so weit anhebt, dass dessen Mittelschneide vom fest angeordneten Widerlager abgehoben ist, und anderseits auch den Träger von der Aussenschneide des Waagebalkens abhebt, während in der tiefsten Lage des Schiebers die Mittelschneide des Waagebalkens auf das fest angeordnete Widerlager und der Träger auf die Aussenschneide des Waagebalkens abgesetzt sind, so dass die Ausführung einer Feinwägung des zu wägenden Gegenstandes erfolgen kann. Erfindungsgemäss soll eine besonders einfache Grobwägung ermöglicht werden, die von der Feinwägung völlig unabhängig ist.
Dies wird dadurch erreicht, dass zwecks Grobwägung des zu wägen den Gegenstandes der Schieber der Arretiervorrichtung den beweglichen Lastteil einer Vorwaage bildet, mittels welcher in einer angehobenen Lage des Schiebers und damit bei arretiertem Waagebalken und arretiertem Träger der zu wägende Gegenstand zusammen mit der Waageschale, dem Träger und dem mit dem Gegengewicht versehenen unsymmetrischen Waagebalken grobgewogen werden kann. Vorzugsweise ist dabei der Schieber der Arretiervorrichtung ein Teil der zur Grobwägung dienenden und als Federwaage ausgebildeten Vorwaage, bei welcher der genannte Schieber unter dem Einfluss von einer oder mehreren Federn steht, welche bestrebt sind, den Schieber in der zur Durchführung der Grobwägung angehobenen Grobwägestellung zu halten, in welcher der unsymmetrische Waagebalken sowie der Träger arretiert sind.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt, wobei alle für das Verständnis der Funktionsweise nicht unmittelbar benötigten Teile der Waage aus Gründen der Ubersichtlichkeit nicht näher veranschaulicht sind. Das nur teilweise wiedergegebene Waagengestell 1 ist am oberen Ende eines auskragenden Armes mit dem plattenförmigen Widerlager 2 versehen, auf welchem sich der Waagebalken 3 von unsymmetrischer Bauart bei der Durchführung einer Feinwägung vermittels seiner Mittelschneide 4 schwenkbar abstützen kann.
Am längeren Arm hat der Waagebalken 3 ein an ihm starr befestigtes Gegengewicht 5 sowie eine Strich- oder Zahlenplatte 6, vermittels welcher nach optischer Vergrösserung in an sich bekannter Weise die Neigung des Waagebalkens 3 und damit die letzten Gewichtsdezimalen des Gewichtes des zu wägenden Gegenstandes bestimmt bzw. abgelesen werden kann. Am kürzeren Arm ist der Waagebalken 3 mit der. einzigen Aussenschneide 7 ausgerüstet, auf welche bei der Durchführung einer Feinwägung ein Träger schwenkbar abgestützt wird. Dieser Träger weist einen mit dem Widerlager 8 versehenen Zwischenteil 9 auf, an welchem vermittels der üblichen Spitzenlager ein Bügel 10 angelenkt ist. An diesem Bügel 10 ist vermittels eines weiteren Gelenkes eine nach unten ragende Stange 11 aufgehängt, die an ihrem unteren Ende einen Haken trägt.
Die Waageschale 12 ist am Haken mit Hilfe eines Tragbügels aufgehängt, wie dies die Zeichnung zeigt.
Die Stange 11 des Trägers weist ferner zwei übereinander angeordnete Sätze von je drei Stützen 13, 14 auf, die radspeichenartig um 120 Grad gegeneinander versetzt von der Stange 11 horizontal abstehen. In der Zeichnung sind nur die in der Zeichnungsebene sich erstreckenden Stützen 13, 14 völlig dargestellt; die schräg nach vorn ragenden Stützen sind abgebrochen wiedergegeben, während die schräg nach hinten laufenden Stützen in der Zeichnung nicht sichtbar sind. Alle Stützen 13, 14 haben nach oben sich erweiternde keilförmige Ausnehmungen, in welchen horizontale und zueinander konzentrische Ringgewichte 15 bis 22 ruhen können.
Die Ringgewichte 15 bis 18 bilden einen ersten dekadischen Satz von Schaltgewichten, wobei zum Beispiel die Ringgewichte 15 und 16 je eine Gewichtseinheit, das Ringgewicht 17 zwei Gewichtseinheiten und das Ringgewicht 18 fünf Gewichtseinheiten haben. In entsprechender Weise haben dann die Ringgewichte 19 und 20 je zehn Gewichtseinheiten, das Ringgewicht 21 zwanzig Gewichtseinheiten und das Ringgewicht 22 fünfzig Gewichtseinheiten. In weitaus den meisten Fällen sind jedoch nicht nur zwei Sätze von Schaltgewichten, sondern drei bis vier Sätze von Schaltgewichten vorgesehen, die satzweise untereinander angeordnet sind. Die Stange 11 hat dann eine dementsprechende Anzahl von Stützen, die in Dreiergruppen ebenfalls untereinander von der Stange 11 radial abstehen.
Die Schalteinrichtung zum Betätigen der Ringgewichte 15 bis 22 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nur teilweise veranschaulicht; sie verwendet Abhebeorgane 23 bis 30, die unterhalb der Ringgewichte sich befinden und nach oben erweiterte keilförmige Ausnehmungen haben, so dass die Ringgewichte 15 bis 22 von unten her angehoben werden können. Die Abhebeorgane 23 bis 30 sitzen fest auf Hebeln 31 bis 38, die in nicht näher veranschaulichter Weise am Waagengestell 1 schwenkbar gelagert sind und mittels Nocken gehoben oder gesenkt werden. In der Zeichnung sind die Abhebeorgane 32 bis 37 in der gesenkten Stellung und die Abhebeorgane 31 und 38 in der angehobenen Stellung wiedergegeben.
Jedem Ringgewicht sind dabei drei gleichzeitig betätigte und in der Umfangsrichtung um 120 Grad gegeneinander versetzte Abhebeorgane zugeordnet, so dass die Ringgewichte 15 bis 22 beim Heben und Senken ihre horizontale Lage beibehalten.
In der Zeichnung ist pro Ringgewicht nur das in der Zeichnungsebene sich befindliche Abhebeorgan gezeigt, während die beiden anderen Abhebeorgane, welche sich vor und hinter der Zeichnungsebene erstrecken, nicht dargestellt sind. Im übrigen ist die Schalteinrichtung in an sich bekannter Weise so ausgeführt, dass die Schaltgewichte jeder Gewichtsdekade in zwangläufiger Reihenfolge derart betätigt werden, dass das Gesamtgewicht in Stufen der Gewichtseinheit einstellbar ist.
Die Arretiervorrichtung zum Arretieren des Waagebalkens 3 und des Trägers einerseits und die Schalteinrichtung zur Betätigung der ringförmigen Schaltgewichte 15 bis 22 anderseits sind derart einander angepasst, dass bei arretiertem und genügend hochgehobenem Träger sämtliche Schaltgewichte 15 bis 22 auf den Stützen 13 und 14 ruhen, und zwar unabhängig davon, ob die den einzelnen Schaltgewichten zugeordneten Abhebeorgane 23 bis 30 der Schalteinrichtung sich in der gesenkten oder auch angehobenen Stellung befinden. Eine solche arretierte Stellung des Trägers, in welcher alle Schaltgewichte 15 bis 22 auf den Stützen 13, 14 sitzen, ist in der Zeichnung ausgezogen dargestellt.
Erst wenn der Träger und damit auch die Waageschale 12 vermittels der weiter unten noch zu beschreibenden Arretiervorrichtung so weit gesenkt worden ist, dass die Stützen 13, 14 aus der ausgezogen dargestellten Lage in die gestrichelte Lage 13', 14' gelangen, werden die Abhebeorgane 23 bis 30 wirksam, wie dies die sich ergebenden und ebenfalls gestrichelt wiedergegebenen Lagen 15' bis 22' der Schaltgewichte 15 bis 22 veranschaulichen. In der gesenkten Lage des Trägers, die durch die gestrichelt eingetragene Lage 13', 14' seiner Stützen 13, 14 veranschaulicht ist, sitzen nur noch die Schaltgewichte 16 bis 21 auf den Stützen, während die Schaltgewichte 15 und 22 auf ihren zugeordneten Abhebeorganen 23 und 30 ruhen und von den Stützen 13, 14 abgehoben sind.
Die oben bereits erwähnte Arretiervorrichtung wird mit Hilfe einer meistens von Hand drehbaren Welle 39 betätigt, welche im Waagengestell 1 drehbar gelagert ist und eine Kurvenscheibe 40 aufweist.
Ein beweglicher Schieber 41 umfasst mit seinem gabelförmigen Fussende die Kurvenscheibe 40, so dass er durch entsprechende Drehung der Kurvenscheibe 40 in verschiedene und noch näher zu erläuternde Höhenlagen gebracht werden kann. Im Gegensatz zu üblichen Ausführungen der Arretiervorrichtung wird der Schieber 41 mit Hilfe von zwei gleich langen Blattfedern 42 und 43 von einem Zwischenstück 44 aus parallel geführt. Das Zwischenstück 44 ist seinerseits mittels eines weiteren Paares von Blattfedern 45, 46 vom Waagengesell 1 aus parallel geführt, so dass bei gleich langen Blattfedern 42, 43, 45, 46 der Schieber 41 in völlig spielfreier Weise in lotrechter Richtung praktisch geradlinig bewegbar ist.
Der plattenförmige Kopfteil des Schiebers 41 weist drei Arretierstifte 47 auf, welche von unten her am Zwischenteil 9 des Trägers angreifen und denselben in der dargestellten arretierten Stellung unterstützen.
In der Zeichnung sind nur die beiden hinter der Zeichnungsebene hinaufragenden Arretierstifte 47 dargestellt, während der vor der Zeichnungsebene befindliche dritte Arretierstift nicht eingetragen ist.
Ferner sind weitere drei Arretierstifte 48 am Schieber 41 befestigt, mittels welchen der Waagebalken 3 arretiert ist. Die Arretierstifte 48 greifen von unten her am Waagebalken 3 an, wobei zwei derselben am längeren Waagebalkenarm und der dritte etwa in der Mitte des kürzeren Waagebalkenarmes den Waagebalken 3 in seiner arretierten Stellung unterstützen.
In der Zeichnung ist nur der hintere der beiden neben dem Gegengewicht 5 angreifenden Arretierstifte 48 gezeigt.
Die beschriebene Arretiervorrichtung wird nun auch als Vorwaage verwendet; dementsprechend ist die Ausnehmung 49 im Fussteil des Schiebers 41 in bezug auf die Kurvenscheibe 40 derart bemessen, dass in der ausgezogen dargestellten Stellung der letzteren der Schieber 41 nach oben und unten ein hinreichend grosses Bewegungsspiel in lotrechter Richtung aufweist. Ferner sind die Blattfedern 42, 43, 45, 46 so vorgebogen, dass bei unbelasteter Waageschale 12, bei arretiertem Träger, bei arretiertem Waagebalken 3 und bei auf den Stützen 13, 14 sitzenden Schaltgewichten 15 bis 22 der Schieber 41 sich gegenüber der gezeichneten Mittelstellung so weit hebt, dass sein unterer Gabelteil die Kurvenscheibe 40 gerade noch nicht berührt.
Legt man umgekehrt auf die Waageschale 12 die Maximallast auf, so soll der Schieber 41 zusammen mit dem arretierten Waagebalken 3 und dem arretierten Träger - bei stets noch auf den Stützen 13, 14 sitzenden Schaltgewichten 15 bis 22 - sich gegenüber der ausgezogen dargestellten Lage so weit senken, dass sein oberer Gabelteil die Kurvenscheibe 40 noch nicht berührt. Innerhalb dieses Bewegungsintervalles des Schiebers 41 wirkt die Arretiervorrichtung demnach als Federwaage, wobei der auf die Waageschale 12 gelegte und zu wägende Gegenstand 50 zusammen mit der Waageschale 12, dem Träger, allen Schaltgewichten 15 bis 22 und dem Waagebalken 3 einschliesslich seines Gegengewichtes 5 grobgewogen wird.
Da die auf dem Schieber 41 ruhenden Teile der Waage ein konstantes Gewicht haben, kann man am Schieber 41 eine Strich- oder Zahlenplatte 51 anbringen, welche gegebenenfalls mittels optischer Vergrösserung unmittelbar die ersten Gewichtsdezimalen des zu wägenden Gegenstandes 50 anzeigt. Die in der Zeichnung ausgezogen dargestellte Lage der Kurvenscheibe 40, in welcher der Schieber 41 das zur Grobwägung des Gegenstandes 50 benötigte Bewegungsspiel hat, kann somit als Grobwägestellung der Arretiervorrichtung bezeichnet werden.
Um eine Feinwägung des Gegenstandes 50 vorzunehmen, wird die Welle 39 im Uhrzeigersinn gedreht, bis die Kurvenscheibe 40 die gestrichelte Stellung 40' einnimmt. Dadurch wird der Schieber 41 hinabgedrückt, so dass zuerst die Mittelschneide 4 des Waagebalkens 3 auf das Widerlager 2 aufgesetzt und nachher das Widerlager 8 des Zwischenteiles 9 auf die Aussenschneide 7 abgesetzt wird.
Damit senkt sich auch der Träger und die an ihm hängende Waageschale 12. In der tiefsten Stellung des Schiebers 41 liegen das obere und das untere Gabelstück seines Fussteiles gerade an der Kurvenscheibe 40 an, sofern die lotrechte Abmessung der Ausnehmung 49 gleich gross ist wie die grösste Abmessung der Kurvenscheibe 40. In der Stellung 40' der Kurvenscheibe wird somit der Schieber 41 in seiner tiefsten Lage festgehalten, und zwar ohne jegliches Bewegungsspiel in vertikaler Richtung. In dieser tiefsten Lage des Schiebers 41, die als Feinwägestellung der Arretiervorrichtung zu bezeichnen ist, haben sich die Arretierstifte 48 vom Waagebalken 3 und die Arretierstifte 47 vom Zwischenteil 9 nach unten zurückgezogen, so dass der Waagebalken 3 bei aufgesetztem Träger frei auf dem Widerlager 2 schwingen kann.
In dieser nicht mehr arretierten Stellung hat sich der Träger so weit abgesenkt, dass die Stützen 13, 14 die gestrichelt eingezeichneten Stellungen 13', 14' einnehmen, in welchen, wie bereits erläutert, die Schalteinrichtung wirksam ist und Schaltgewichte 15, 22 von den Stützen 13, 14 abgehoben werden können. Sind in dieser Feinwägestellung der Arretiervorrichtung genau diejenigen Schaltgewichte 15 und 22 von den Stützen 13, 14 abgehoben, deren Gewicht den ersten Gewichtsdezimalen des zu wägenden Gegenstandes 50 gleich ist, so ist der Waagebalken 3 näherungsweise im Gleichgewicht und seine resultierende Neigung zeigt die letzten Gewichtsdezimalen des zu wägenden Gegenstandes an, welche vermittels der Strich- oder Zahlenplatte 6 abgelesen werden.
Wird die Kurvenscheibe 40 hingegen im Gegenuhrzeigersinn in die Stellung 40" gedreht, so hebt sich der Schieber 41 gegenüber der ausgezogen dargestellten Grobwägestellung weiter an, wobei sowohl der Waagebalken 3 als auch der Träger arretiert bleiben und mitgehoben werden. Da in der Stellung 40" die Gabeln des Schiebers 41 oben und unten neuerdings an der Kurvenscheibe 40 anliegen, wird der Schieber 41 in der Stellung 40" der Kurvenscheibe wiederum festgehalten, ohne ein Bewegungsspiel in vertikaler Richtung zu haben. In der Stellung 40" der Kurvenscheibe ist damit auch die Vorwaage, gebildet aus dem Schieber 41, den Blattfedern 42, 43, 45, 46 und dem Zwischenstück 44, arretiert.
Diese letztgenannte Stellung ist somit die Ruhestellung der Arretiervorrichtung, welche beim Nichtgebrauch der Waage einzunehmen ist.
Bei der Durchführung einer Wägung wird folgendermassen vorgegangen: Die Arretiervorrichtung soll die Ruhelage (Stellung 40" der Kurvenscheibe) einnehmen. In dieser Ruhelage wird der zu wägende Gegenstand 50 auf die Waageschale 12 gestellt. Die Arretiervorrichtung wird durch Drehung der Welle 39 in die Grobwägestellung (ausgezogen dargestellte Stellung der Kurvenscheibe 40) übergeführt. In dieser Grobwägestellung kann sofort das Grobgewicht bzw. die ersten Gewichtsdezimalen des Gegenstandes 50 vermittels der Strich- oder Zahlenplatte 51 abgelesen werden. Man lässt die Arretiervorrichtung in der Grobwägestellung und betätigt die Schalteinrichtung so, dass die abzuhebenden Schaltgewichte (beispielsweise 15 und 22) ebenfalls dem abgelesenen Grobgewicht entsprechen. Dann wird die Arretiervorrichtung in die Feinwägestellung (Stellung 40' der Kurvenscheibe) gebracht.
Damit werden selbsttätig die im voraus bestimmten Schaltgewichte 15 und 22 von den Stützen 13, 14 abgehoben, wie dies die gestrichelten Lagen 15' und 22' dieser Schaltgewichte andeuten. Gleichzeitig ist die den Schieber 41 enthaltende Vorwaage in der tiefsten Stellung derselben arretiert. Der aber nicht mehr arretierte Waagebalken 3 wirkt nun bei angehängtem Träger als Neigungswaage, so dass die letzten Gewichtsdezimalen des zu wägenden Gegenstandes 50 vermittels der Strich- oder Zahlenplatte 6 abgelesen werden können. Die Arretiervorrichtung 39 bis 48 wird wieder in die Ruhestellung (Stellung 40" der Kurvenscheibe) übergeführt und der gewogene Gegenstand 50 kann von der Waageschale 12 weggenommen werden.