Waage, insbesondere Analysenwaage
Die Erfindung betrifft eine Waage, insbesondere Analysenwaage, mit optischer Ableseeinrichtung, zwei Messbereichen und einem Feinwaagebalken, der mit einer zusätzlichen Kraft kuppelbar ist. Diese Kraft wird meist durch eine Blattfeder erzeugt, die in den Ausschlagbereich des Waagebalkens für den einen Messbereich, den Feinwaagebalken, geschwenkt wird und den Feinwaagebalken in der Kraftwirkung beeinflusst.
Bei derartigen Waagen ruht der Feinwaagebalken mit einer hochglanzpolierten Schneide auf einem hochglanzpolierten flachen Stützlager. Das Schneidenlager ist daher äusserst empfindlich gegen Erschütterungen. Die Schneide verrutscht oder verdreht sich auf dem Stützlager. Beides führt zu einer Beeinträchtigung sowohl der Grob- als auch der Feinwägung. Die Erfindung hat zur Aufgabe, eine Waage mit umschaltbarem Grob-Fein Bereich zu schaffen, die gegen Erschütterungen oder Schwingungen unempfindlich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass dem Feinwaagebalken ein Grobwaagebalken zugeordnet ist, der in seitlichem Abstand von der Längsachse des Feinwaagebalkens schwenkbar gelagert ist und durch eine zusätzliche Kraft bei Grobwägung am Feinwaagebalken anliegt. Zweckmässigerweise ist dabei die zusätzliche Kraft eine Federkraft. Um den Grobwaagebalken einjustieren zu können, kann sein Schwenklager zur Veränderung seiner Wirkung gegenüber dem Feinwaagebalken einstellbar sein.
Von Bedeutung ist auch die besondere Art der Anordnung und Steuerung von Schaltgewichten. Es können zweckmässigerweise die Schaltgewichte paarweise in einer Ebene und symmetrisch zur Feinwaagebalkenebene verteilt sein und jedes Paar durch einen einteiligen abgewinkelten Stössel betätigbar sein. Dadurch wird eine asymmetrische Seitenbelastung der Lastaufnahme, insbesondere der Gehängebrücke, vermieden, was sonst zu einer ungünstigen Belastung des Feinwaagebalkens führen könnte.
Um eine noch grössere Stabilität für den Feinwaagebalken bei der Feinwägung zu erreichen, stützt sich beispielsweise das freie Ende des Grobwaagebalkens bei Grobwägung unter der Wirkung der zusätzlichen Kraft auf das das freie Gegengewicht tragende Ende des Feinwaagebalkens bei Auflage aller Schaltgewichte ab, während bei Feinwägung mit vom Feinwaagebalken abgehobenem Grobwaagebalken mindestens eines der Schaltgewichte abgehoben ist. Hierdurch wird in der Groboder Vorwägestellung bei nichtaufgelegtem Wägegut die Hauptschneide mit dem auch in Feinwägestellung wirkenden Druck belastet. Darüber hinaus bewirkt auch das aufgelegte Wägegut einen zusätzlichen Lagerdruck.
Das hat zur Folge, dass bei den in der Vorwägestellung üblichen gröberen Hantierungen die Stützschneide des Feinwaagebalkens nicht so leicht vom Stützlager wegrutscht. Es wird während der Grobwägung ein Zwi schenarretieren zum Zwecke der Zentrierung des Feinwaagebalkens überflüssig. Der Wägevorgang wird dadurch wesentlich beschleunigt.
Einen weiteren Vorteil erzielt man, wenn beim Umschalten der Waage von der Arretierstellung in die Vorwägestellung die Schaltgewichte auf den Stangen liegen bleiben. Dadurch werden beim Umschalten keine Schwingungen auf Schale und Gehänge übertragen, die sich beim anschliessenden Grobwägen nachteilig auswirken würden.
Wesentlich ist auch eine solche Ausgestaltung der Grobwägefeder, dass sie zur Schalenberuhigung mit herangezogen werden kann. Zu diesem Zweck kann eine die Lastschale bzw. das Schalengehänge belastende, dem Anfangsdruck des Grobwaagebalkens entgegenwirkende Kraft vorgesehen sein. Diese Kraft kann durch das Eigengewicht eines am Gehäuse gelenkig gelagerten und auf einem Vorsprung des Gehänges aufliegenden Bremsbleches gebildet sein.
Von Vorteil ist auch eine besondere Art der Steuerung der beweglichen Stössel für die Schaltgewichte mit tels eines Schalthebels, wobei die Schaltgewichte durch Gewichtsschalthebel abhebbar sein können, die durch eine allen Gewichtsschalthebeln zugeordnete Schwinge bewegbar sind.
Auf der Zeichnung ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt, und zwar zeigen:
Fig. 1 einen Aufriss der Waage im Schnitt,
Fig. 2 eine Draufsicht, teilweise im Schnitt, auf die Waage nach Fig. 1,
Fig. 3 den Grobwaagebalken der Waage in grösserem Massstab und in perspektivischer Darstellung,
Fig. 4 die wesentlichen Teile einer anderen Ausführungsform einer Analysenwaage nach der Erfindung, schematisch und
Fig. 5 die in Fig. 4 dargestellte Steuerung der Feinwägestellung.
Die Waage hat einen Feinwaagebalken 1 mit einer Stützschneide 2 und einer Lastschneide 3. Mit der Stützschneide 2 ruht der Waagebalken 1 auf einem nicht vollständig gezeichneten Stützlager 4, das auf einer Montageplatte 5 sitzt. Am hinteren Ende des Waagebalkens 1 ist eine Skala 6 angebracht, die durch eine Beleuchtungslampe 7 und optische Glieder 8 bis 11 (Fig. 1) auf einer Mattscheibe 12 vergrössert abgebildet wird. Auf der Lastschneide 3 sitzt eine Gehängebrücke 13 mit einem Schaltgewichtskorb 14, Gewichtsauflagestangen 15 und 16 und einem Schalenhaken 17. In der unteren Öse des Schalenhakens 17 ist eine Lastschale 18 eingehängt. Ein Gewicht 19 am anderen Hebelarm des Waagebalkens 1 ist ein Ausgleichsgewicht und infolge der Anordnung unterhalb der Schneidenlinie M-M gleichzeitig das Neigungsgewicht des Waagebalkens. Dadurch erhält der Waagebalken einen Neigungsbereich von z.
B. 1 g. In der Ruhestellung (arretierte Stellung) ist der Waagebalken 1 von dem Stützlager 4 abgehoben und ruht auf einem Arretierungsträger 20 in Stützen 21, 22 und 23 (Fig. 1 und 2). Der Arretierungsträger 20 wird durch eine Arretierungsstange 24 und einen Arretiernocken 25 beim Drehen des letzteren senkrecht auf und ab bewegt. Gleichzeitig wird die Gehängebrücke 13 bei Arretieren von der Lastschneide 3 abgehoben. In der waagrechten Ebene durch die Längsachse M-M ist ein Grobwaagebalken 26 angeordnet. Der Grobwaagebalken hat an seinem hinteren Ende eine Lagerstelle mit kegeliger Kerbe 27 (Fig. 3). In diesem Lager ruht der Grobwaagebalken auf einem gehäusefesten, in Hö hen- und Seitenlage justierbaren Stift 28. Dieser Stift 28 liegt in der Balken-Querachse N-N in seitlichem Abstand von der Balken-Längsachse M-M.
Der Grobwaagebalken 26 ist durch einen Exzenter 28a in seiner Hebellänge zum Auflagepunkt eines Stiftes 30 verstellbar. Gleichzeitig ist durch Verschieben der beiden Teile 26a, 26b des Grobwaagebalkens im Langloch 26c eine Verstellung der Wirkungslänge des Hebelarms vom Drehpunkt der kegeligen Kerbe 27 bis Federangriffspunkt 33 möglich. Damit lässt sich die Wirkung des Grobwaagebalkens 26 auf den Feinwaagebalken 1 verstellen und genau justieren. Der Grobwaagebalken 26 ist so justiert, dass der Grobwägebereich des Feinwaagebalkens 1 bei angekoppeltem Grobwaagebalken genau ein dezimales Vielfaches des Feinwägebereiches des Feinwaagebalkens 1 allein beträgt, also z. B. 100 g.
Diese Anordnung des Grobwaagebalkens bewirkt eine Stabilisierung des Feinwaagebalkens 1 während des entarretierten Zustandes und des Schwingens. Da die Stützschneide 2 bei Feinwaagen allgemein auf einem ebenen Stützlager aufsitzt, ist (bei geringsten Stössen) ein Abrutschen von der beim 1Entarretieren aufgesetzten Stelle auf dem Stützlager möglich. Dadurch würde der Balken sowohl in bezug auf Längsachse M-M als auch in bezug auf Querachse N-N seine Lage ändern und die Skala 6 sofort ausserhalb des Schärfebereichs des Objektivs 9 kommen. Das ergibt ein unscharfes Bild auf der Mattscheibe 12, welches unter Umständen nicht mehr ablesbar ist.
Durch das Abstützen des Waagebalkens 1 durch Stift 30 auf Lager 29 des Grobwaagebalkens 26 ergibt sich, da der Grobwaagebalken 26 durch Kerblager 27 einerseits und Zugfeder 31 anderseits gehäusefest aufgehängt ist, dass die Lage des Stiftes 30 und damit der Feinwaagebalken 1 sowohl in der Längsachse M-M als auch in der Querachse N-N fixiert wird.
Wäre der Grobwaagebalken 26 in der Balken-Längsachse M-M angeordnet, dann wäre diese Stabilisierung vorwiegend nur in der Längsachse M-M, weniger in der Querachse. Anderseits, wenn die Grobwaagebalken Längsachse parallel zur Querachse N-N durch Stift 30 wäre, also der Grobwaagebalken senkrecht zum Feinwaagebalken 1 stünde, dann wäre zwar eine sehr gute Stabilisierung gegen Verschiebungen in Richtung der Querachse N-N oder auch gegen Verdrehungen um die Lastschneide 3 in horizontaler Ebene und auch eine einigermassen gute Stabilisierung gegen Verschiebungen in Richtung der Längsachse M-M gegeben, aber beim Schwingen des Balkens 1 und des Grobwaagebalkens 26 würden dann Relativbewegungen zwischen Stift 30 und Lager 29 auftreten, was natürlich zu einem starken Fehler infolge der Reibung bleim Einspielen der Waagebalken 26 und 1 führen würde.
Deshalb ist der Grob waagebalken 26 in dem : Drehpunkt seiner kegeligen Kerbe 27 in der Balkenquerachse N-N angeordnet.
Stift 30 und Lager 29 bewegen sich somit auf der Peripherie des gleichen Kreises mit Mittelpunkt in der Querachse N-N. Am Gehänge 13 hängt der Gewichtskorb 14 mit den Auflagestangen 15 und 16. Auf diesen Stangen liegen in einer Reihe nebeneinander paarweise Schaltgewichte 40 und weitere, die nicht dargestellt sind. Die Gewichte 40 werden von der Schaltgewichtseinrichtung im Unterteil 42 der Waage über Stössel 43, Schalthebel 44 und Schaltnocken 45 auf die Auflagestangen 15 und 16 gelegt oder davon abgehoben und gegen gehäusefeste Anschläge 46 und 47 gedrückt. Die Stellung der Schaltgewichte wird über Zahnräder 48 auf Anzeigerollen 49, die gruppenweise entsprechend der Gewichtsgrösse bzw. deren dezimalen Teilen zusammengefasst sind, übertragen und dadurch auf der Mattscheibe 12 angezeigt.
Um eine zentrische Belastung des Gehänges 13 zu gewährleisten, sind die Gewichte in den einzelnen Schaltstufen paarweise aufgeteilt, so dass z. B. bei einer 10 g Schaltstufe je ein symmetrisch links und rechts neben der Längsachse M-M liegendes 5-g-Gewicht geschaltet wird. Die Stössel 43 sind zu diesem Zweck im Oberteil der Waage so abgebogen, dass beide 5-g-Gewichte gleichzeitig durch den gleichen, aus einem Stück Material hergestellten Stössel betätigt werden.
Die Stössel 43 liegen ebenfalls alle nebeneinander.
Die Schalthebel 44 und damit die Stössel 43 können über einen Sperrhebel 50, der in einem ortsfesten Lager 51 drehbar angeordnet ist, zusätzlich in Abhängigkeit von den Arretiernocken 25 angehoben werden. Beim Vorwägen - die in Fig. 1 dargestellte Stellung des Nokkens 25 entspricht der Vorwägestellung - sind alle Stössel 43 nach oben über den Sperrhebel 50 gedrückt.
Zur Einstellung des Nullwertes der Gewichtsanzeige sowohl bei der Grobwägung als auch unabhängig davon bei der Feinwägung wird der optische Strahlengang zur Abbildung der Skala 6 auf der Matscheibe 12 (der in beiden Fällen mit den gleichen Mitteln geschieht) über einen einstellbaren Spiegel 10 geleitet. Dieser Spiegel 10 ist in einem Drehpunkt 66 beweglich gelagert und wird mit Feder 67 durch eine Blattfeder 68 von Arretiernocken 25 gegen eine gehäusefest montierte Anschlag- schraube 69 gedrückt. Durch Drehen an Schraube 69 kann also eine Strahlverschiebung und damit eine genaue Nullpunkteinstellung beim Vorwägen eingestellt werden. Anderseits wird beim Schalten des Arretiernockens 25 in IFeinwägestellung die Blattfeder 68 nach oben frei werden, so dass Feder 67 den Spiegel 10 gegen eine gehäusefeste Justierschraube 70 zieht.
Durch Verstellen dieser Schraube 7 kann auch dann in dieser Stellung wieder der Nullpunkt des Feinwägebereiches justiert werden, und zwar unabhängig vom Nullpunkt des Grobwägebereichs, der ja durch die Stellung von Schraube 69 gegeben ist.
Die Arbeitsweise der Waage ist folgende.
Grob waagen
Nocken 25 steht wie gezeichnet. Der Arretierträger 20 ist abgesenkt, Balken 1 sitzt auf Stützlager 4 auf. Gehänge 13 sitzt auf Lastschneide 3.
Schalenhaken 17 ist vom Bremsblech 56 gelöst.
Durch Steuerstange 32 ist der Grobwaagebalken 26 freigegeben und an den Feinwaagebalken 1 angekoppelt.
Alle Schaltgewichte sind mit den Stösseln 43 nach oben gegen die festen Anschläge 46 und 47 gedrückt. Das Gegengewicht 19 versucht, den Balken linksdrehend zu bewegen, bis Gleichgewicht durch die Zugfeder 31 hergestellt ist. Dies ist der Nullpunkt der Grobwaage, welcher optisch an Schraube 69 genau bis zur Anzeige 00 auf der Mattscheibe eingestellt werden kann. Bei Belastung der Lastschaie 18 mit einer Last bis zur maximalen Grösse aller abgenommenen Schaltgewichte wird der Waagebalken rechtsdrehend ausschlagen, und zwar so lange, bis wieder Gleichgewicht zwischen der Differenz von Gegenkraft und aufgebrachter Last mit der Zugfeder 31 vorhanden ist. Ist die aufgebrachte Last gleich der Summe der abgenommenen Schaltgewichte, dann ist die Differenz 0 und die Feder 31 zieht den Balken 1 in die Endstellung von 100 g.
Der jeweils verbleibende Ausschlag wird durch Skala 6 auf Mattscheibe 12 angezeigt und kann dort abgelesen werden. Beträgt der Vorwägew bereich wie vorher geschildert 100 g und ist die aufgebrachte Last 50,5021 g, dann wird der Balken 1 zwischen Wert 50 und 51 einspielen. Der Zahlenwert 50 wird abgelesen und durch Drehen der Schaltgewichtsnocken 45 die Zahl 50 an den Anzeigerollen eingestellt.
Dadurch sind die Nocken 45 in der vorbereiteten Stellung, bei der später 50 g durch Schaltgewichte von den Gewichtsauflagestangen 15 und 16 abgenommen sind.
Während dieser Voreinstellung der Schaltgewichte und danach bleibt aber die Anzeige des Grobwertes auf der Mattscheibe 12 erhalten.
Feinwägen
Durch Drehen der Arretiernocken 25 in Feinwägestellung gemäss Fig. 1 wird zunächst der Grobwägebalken 26 von dem Feinwaagebalken 1 durch Stange 32 abgezogen. Der Sperrhebel 50 gibt die Schalthebel 44 frei, so dass sie an den Schaltnocken 45 zum Anliegen kommen. Dementsprechend werden die Stössel 43 vertikal abgesenkt oder bleiben in ihrer Lage. Da die während der Vorwägung eingestellten Schaltnocken 45 einem abgenommenen Gewichtsbetrag von 50 g entsprechen, werden also alle Gewichte ausser 50 g auf dem Gewichtskorb 14 auf die Stangen 15 und 16 aufgelegt. Das Gegengewicht 19 ist so ausgelegt, dass es genau 100 g aufgelegte Last an der Lastschneide 3 ausgleicht und zusätzlich noch 1 g für den Ausschlag (Neigungsbereich) ergibt.
An der Lastschneide 3 des Balkens 1 wird also ein Gewicht von 50 g Schaltgewicht + 50,5021 g Last = 100,5021 g angreifen, so dass ein Übergewicht von 0,5021 g den Balken 1 zum Einspielen auf diesen Wert bringt (nämlich bis das Gleichgewicht durch die Schwerpunktslage des Neigungsgewichtes und dem Übergewicht auftritt). Der Balken 1 wird also rechtsdrehend etwa um seinen halben Ausschlagwinkel ausschlagen und auf den Gewichts-Feinwert von 0,5021 g einspielen. Die voreingestellten Schaltgewichte geben den Wert 50 an. Der gesamte angezeigte Messwert ist damit 50,5021 g.
Arretieren der Waage
Die Nockenstellung des Steuernockens ist gemäss Fig. 3. Der Feinwaagebalken 1 ruht auf den Stützen 21, 22, 23 des Arretierungsträgers 20. Die Lastschneide 3 und Stützschneide 2 ist abgehoben.
Um die Stellung der Waage - arretiert - Vorwägen - Feinwägen - übersichtlich anzuzeigen, sind in nicht näher dargestellter Weise an Arretiernocken 25 elektrische Kontakte angebracht, welche Signallampen 85 (grün, gelb) aufleuchten lassen.
Ebenso wird beim Betätigen der Tarierung 78 eine der Signallampen 85, z. B. rot, zum Aufleuchten gebracht werden.
Es kann anstelle einer Grob- und anschliessenden Feinwägung auf derselben Waage eine Wägung mit zwei Messbereichen eventuell in verschiedenen Gewichtssystemen durchgeführt werden. Die Grobwägung entspräche dabei der Wägung im Gewichtssystem 1, z. B. im g-System, während die Feinwägung dem Gewichtssystem 2, z. B. dem Karatsystem, entspräche. Dabei ist es auch möglich, die Skala 6 am Waagebalken 1 mit einer zweiten Skalenreihe in anderen Messsystemen zu versehen, die beim Umschalten von Gewichtssystem 1 auf System 2 ebenfalls eingeblendet und auf Mattscheibe 12 projiziert werden.
In der Beschreibung wurde davon ausgegangen, dass der Grobwaagebalken 26 durch eine Federkraft gegen Feinwaagebalken 1 gezogen wird. Es ändert nichts am Erfindungsgedanken, wenn anstelle der Zugfeder 31 z. B. ein am Grobwaagebalken 26 angebrachtes Gewicht, das sowohl als Gegen als auch als Neigungsgewicht wirkt, den Grobwaagebalken 26 gegen den Feinwaagebalken 1 drückt.
Bei der in Fig. 4 und 5 schematisch dargestellten Waage einer anderen Ausführungsform ist der Feinwaagebalken 1 ebenfalls mit einer Stützschneide 2 und einer Lastschneide 3 versehen. Der Stützschneide 2 ist das Stützlager 4 zugeordnet, das an einer Montageplatte vorgesehen ist. Am hinteren Ende des Feinwaagebalkens 1 ist die Skala 6 angeordnet, die ähnlich wie bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1 mittels einer optischen Einrichtung auf einer nichtdargestellten Mattscheibe vergrössert abgebildet wird. Auf der Lastschneide 3 sitzt die Gehängebrücke 13 mit dem Schaltgewichtskorb 14, Gewichtsauflagestangen 15 und einem Schalenhaken 17. In der unteren Öse des Schalenhakens 17 ist die Lastschale 18 eingehängt. Am anderen Hebelarm des Feinwaagebalkens 1 ist ein Ausgleichsgewicht 19 angebracht.
Das Ausgleichsgewicht 19 ist gleichzeitig Neigungsgewicht des Feinwaagebalkens 1. Dadurch erhält der Feinwaagebalken einen Neigungsbereich von 1 g. In der arretierten Ruhestellung ist der Feinwaagebalken 1 vom Stützlager 4 abgehoben und ruht auf einem Arretierungsträger 20. Der Arretierungsträger lässt sich durch die Arretierungsstange 24 und den Arretiernocken 25 auf und ab bewegen. Gleichzeitig wird die Gehängebrücke 13 beim Arretieren von der Lastschneide 3 abgehoben.
Der Grobwaagebalken 26 ist mit dem einen Ende ähnlich wie der Grobwaagebalken der Ausführungsform gemäss Fig. 1 abgestützt. Abweichend von der Ausführungsform nach Fig. 1 ist das andere Ende des Grobwaagebalkens 26 mittels Stift 52 auf einem Lager 53 des Feinwaagebalkens 1 abgestützt. Die Abstützlast wird durch eine Feder 54 bestimmt, die zwischen zwei Festpunkten des Gehäuses einstellbar gespannt ist. Die Einstellung kann so vorgenommen werden, dass der Neigungsbereich der Waage in der Vorwägestellung z. B.
100 gbeträgt.
Für eine einwandfreie Funktion der Grobwaage ist es wichtig, dass am Nullpunkt das Lager 53 durch den Grobwaagebalken 26 wenigstens mit einem geringen Druck belastet ist. Um gleichzeitig eine durch diesen zusätzlichen Druck verursachte unerwünschte Lageänderung des Feinwaagebalkens 1 zu verhindern, ist am Gehänge 17 ein Vorsprung 55 vorgesehen, auf dem ein gelenkig am Gehäuse abgestütztes Bremsblech 56 aufliegt.
Das Eigengewicht dieses Bremsbleches 56 übt den der zusätzlichen Kraft entgegenwirkenden Druck aus. Um den entgegenwirkenden Druck des Bremsbleches 56 dem Anlenkdruck des Grobwaagebalkens 26 anpassen zu können, kann das Gehäuselager für das Bremsblech 56 vertikal oder horizontal einstellbar sein. Ausserdem kann der Anlenkdruck des Grobwaagebalkens 26 dem entgegenwirkenden Druck des Bremsbleches 56 dadurch angepasst werden, dass einer der beiden gehäusefesten Aufhängepunkte der Feder 54 vertikal einstellbar ist.
Bei Waagen, bei denen das Bremsblech 56 in Vor wägestellung nicht auf das Gehänge einwirkt, entfällt auch die durch das Eigengewicht des Bremsbleches 56 wirkende Kraft. Eine andere dem Anlenkpunkt des Grobwaagebalkens 26 entgegengerichtete Kraft kann dadurch erzeugt werden, dass in Grob- oder Vorwäge- stellung alle Schaltgewichte 57 auf den Stangen 15 des Gehänges aufliegen, während in Feinwägestellung oder Arretierstellung unabhängig von der Gewichtsschaltstellung mindestens ein Gewicht von den Stangen 15 abgehoben ist.
Zum Abheben der Schaltgewichte 57 sind vertikal verschiebbare Stössel 58 vorgesehen, die auf je einem Gewichtsschalthebel 59 aufruhen.
Bei der Ausführungsform gemäss den Fig. 4 und 5 sind die Gewichtsschalthebel 59 mit ihren Drehpunkten auf einer Schwinge 60 gelagert, die ihrerseits an einem Ende im Gelenk 61 gehäusefest schwenkbar gelagert sind, während das andere Ende an einer Nockenscheibe 62 aufliegt. Dadurch, dass in Vorwägestellung die Schwinge 60 an der tiefsten Stelle des Nockens 62 aufliegt, ist der Drehpunkt der Gewichtsschalthebel 59 so verlagert, dass der Schalthebel ausser ; Eingriff mit Ge- wichtsnocken 63 steht. In Arretier- bzw. Feinwägestellung nehmen diese Teile die in Fig. 5 in vollen Linien gezeichnete Stellung ein.