CH656225A5

CH656225A5 - LIBRA.

Info

Publication number: CH656225A5
Application number: CH170982A
Authority: CH
Inventors: Ernst Willi
Original assignee: Mettler Instrumente Ag
Priority date: 1982-03-19
Filing date: 1982-03-19
Publication date: 1986-06-13
Also published as: JPS58144236U; DE3301117C2; JPS6342338Y2; DE3301117A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Waage mit einer Konsole, einem beweglichen Lastträger, der mittels einer aus in zwei Ebenen übereinander angeordneten elastischen Lenkern gebildeten Parallelführung mit der Konsole verbunden ist, einem wegarmen Messsystem und einer diesem vorgeschalteten Messfeder. The invention relates to a balance with a console, a movable load carrier, which is connected to the console by means of a parallel guide formed from two elastic planes arranged one above the other, a measuring system with few paths and a measuring spring connected upstream of the latter.

Waagen dieser Art sind beispielsweise aus der CH-PS 552 799 und aus der unter der Nr. 0016 238 veröffentlichten europäischen Patentanmeldung bekannt. Scales of this type are known for example from CH-PS 552 799 and from the European patent application published under No. 0016 238.

Bei einer dieser bekannten Waagen sind die Lenker mit ausgeprägten Biegestellen versehen, also nur über einen Teil ihrer Länge als Biegefedern wirksam, während als Messfeder eine Schraubenfeder dient. Die andere bekannte Waage benützt für die Lenker und für die Messfeder Biegefedern, welche über ihre ganze Länge einen stetigen Verlauf der Biegeelastizität aufweisen. In one of these known scales, the handlebars are provided with pronounced bending points, that is to say they act as bending springs only over part of their length, while a helical spring serves as the measuring spring. The other known scale uses spiral springs for the handlebars and for the measuring spring, which have a continuous course of the bending elasticity over their entire length.

Lenker und Messfeder haben die Tendenz, bei einer Laständerung an der Waage zu kriechen, was zu Fehlern in der Anzeige des Wägeergebnisses führt. Handlebars and measuring springs tend to creep on the scale when the load changes, which leads to errors in the display of the weighing result.

Gegenstand der Erfindung ist eine Waage, bei der durch Kriechen hervorgerufene Anzeigefehler weitgehend vermieden sind. The invention relates to a balance in which display errors caused by creep are largely avoided.

Das Kriechproblem ist z.B. in der DE-OS 2 040 987 behandelt, welche eine Vorrichtung zur Lastanzeige beschreibt, die zwei mechanische Widerstände aufweist, welche bei Belastung teilweise ausgelenkt werden und dabei eine Anzeigeeinrichtung beeinflussen. Zur Lösung des Kriechproblems sollen diese Widerstände eine solche mechanische Hysteresis- The creep problem is e.g. treated in DE-OS 2 040 987, which describes a device for load indication, which has two mechanical resistances which are partially deflected under load and thereby influence a display device. To solve the creep problem, these resistors are said to have such a mechanical hysteresis

Charakteristik besitzen, dass sie sich in ihrer Wirkung auf die Anzeigeeinrichtung gegenseitig kompensieren. Als Widerstände sind Schrauben- und Biegefedern vorgesehen. Have characteristics that they compensate each other in their effect on the display device. Coil and spiral springs are provided as resistors.

Die Praxis hat gezeigt, dass auf dieser Basis das Kriechpro-s blem nicht leicht in den Griff zu bekommen ist, insbesondere bei gemischter Verwendung von Schrauben- und Biegefedern oder von flachen Lenkern und Messfedern, welche über ihre ganze Länge einen stetigen Verlauf der Biegeelastizität aufweisen. Die Schwierigkeiten bestehen vor allem darin, dass io für die Dimensionierung der elastischen Teile noch andere Faktoren massgebend und möglichst alle die Anzeigegenauigkeit beeinträchtigenden Einflüsse dabei zu berücksichtigen sind. Beispielsweise muss für die Untersetzung der vom Lastträger auf das Messsystem ausgeübten Kraft ein bestimmtes ]s Verhältnis erreicht und eingehalten werden. Andererseits ist eine Konstruktion zu wählen, die es ermöglicht, die Auswirkungen von Temperaturänderungen auf die Messgenauigkeit mit möglichst wenig Aufwand möglichst gering zu halten. Practice has shown that on this basis the crawl problem is not easy to get to grips with, especially when mixed use of coil and spiral springs or flat handlebars and measuring springs, which have a constant course of bending elasticity over their entire length . The main difficulties lie in the fact that other factors are decisive for the dimensioning of the elastic parts and that all influences that impair the accuracy of the display have to be taken into account. For example, a certain ratio must be achieved and maintained for the reduction of the force exerted by the load carrier on the measuring system. On the other hand, a design must be selected that enables the effects of temperature changes on the measurement accuracy to be kept as low as possible with as little effort as possible.

Die Erfindung zeigt nun einen Weg, wie sich unter Berück-20 sichtigung dieser Forderungen Kriechfehler ohne zusätzlichen Aufwand an Hilfsmitteln vermeiden lassen, und zwar besteht die Lösung darin, dass erfindungsgemäss die Lenker und die Messfeder flache, steife Elemente mit örtlich konzentrierten Biegestellen sind und dass alle Biegestellen aus 25 gleichem Material bestehen und so dimensioniert sind, dass die durch eine Laständerung hervorgerufene mittlere Biegespannungsänderung an allen Biegestellen gleich ist. The invention now shows a way how, taking these requirements into account, creep errors can be avoided without additional outlay on aids, namely the solution is that, according to the invention, the handlebars and the measuring spring are flat, rigid elements with locally concentrated bending points and that All bending points are made of the same material and are dimensioned so that the mean change in bending stress caused by a load change is the same at all bending points.

Beim Vorliegen gleicher Materialdehnungsverhältnisse an allen Biegestellen ist das Ausmass des Kriecheffektes an der 30 Parallelführung und an der Messfeder ebenfalls gleich, so dass eine Auswirkung auf das Messsystem unterbleibt. Die Übereinstimmung ist natürlich aufgrund von Material- und Masstoleranzen nicht vollkommen. Durch die Verwendung gleichen Materials für alle Biegestellen und ähnliche oder 35 gleiche Konstruktion derselben lässt sich jedoch eine sehr genaue Übereinstimmung erreichen, und zwar über den ganzen Lastbereich, wenn durch geeignete Konstruktion dafür gesorgt wird, dass die Kompensationsbedingung im oberen Teil des Lastbereichs erfüllt ist, wo der Kriecheffekt 40 am grössten ist. Aufgrund des gleichen Materials herrscht zudem an allen Biegestellen der gleiche Temperaturkoeffizient in bezug auf Ausdehnung und Elastizitätsmodul, so dass sich der Einfluss von Temperaturänderungen auf die Messgenauigkeit ebenfalls weitgehend kompensieren lässt. 45 Erfindungsgemäss wird auf die durch eine Laständerung hervorgerufene mittlere Biegespannungsänderung an den Biegestellen abgestellt. Dabei bezieht sich der Mittelwert auf den variablen Verlauf der Biegespannungsänderung über die Länge der Biegestelle. Diese Voraussetzung ist für Materia-50 lien mit geringem Kriecheffekt hinreichend. Bei Verwendung von Materialien mit verhältnismässig hohem Ausmass des Kriecheffektes ist es zur Kompensation von Kriechfehlern zudem erforderlich, dass auch die mittlere Maximalbiegespannung an allen Biegestellen gleich ist. If there are the same material expansion ratios at all bending points, the extent of the creep effect on the parallel guide and on the measuring spring is also the same, so that there is no effect on the measuring system. The match is of course not perfect due to material and dimensional tolerances. However, by using the same material for all bending points and similar or the same construction of the same, a very exact match can be achieved, namely over the entire load range, if suitable construction ensures that the compensation condition in the upper part of the load range is fulfilled, where the creep effect 40 is greatest. Due to the same material, the same temperature coefficient with regard to expansion and modulus of elasticity prevails at all bending points, so that the influence of temperature changes on the measuring accuracy can also be largely compensated for. 45 According to the invention, reference is made to the mean change in bending stress caused by a change in load at the bending points. The mean value refers to the variable course of the change in bending stress over the length of the bending point. This requirement is sufficient for materials with a low creep effect. When using materials with a relatively high degree of creep effect, it is also necessary to compensate for creep errors that the mean maximum bending stress is the same at all bending points.

55 In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen: 55 Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing, namely:

Fig. 1 Schema einer Saitenwaage gemäss einer ersten Aus-führungsform, 1 schematic of a string scale according to a first embodiment,

60 Fig. 2 und 3 Schnitt- bzw. Seitenansicht einer Saitenwaage gemäss einer zweiten Ausführungsform. 60 Fig. 2 and 3 sectional and side view of a string scale according to a second embodiment.

Die Waage nach Fig. 1 weist eine Konsole 1 und einen beweglichen Lastträger 2 auf. Diese sind miteinander ver-65 bunden durch eine Parallelführung, welche aus in zwei Ebenen übereinander angeordneten elastischen Lenkern 3 bzw. 4 gebildet ist. Das wegarme Messsystem ist eine schwingende Saite 5, der eine Messfeder 6 vorgeschaltet ist. Die 1 has a console 1 and a movable load carrier 2. These are connected to one another by a parallel guide which is formed from elastic links 3 and 4 arranged one above the other in two planes. The low-measurement system is a vibrating string 5, which is preceded by a measuring spring 6. The

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Lenker 3 und 4 und die Messfeder 6 sind flache, steife Elemente mit örtlich konzentrierten Biegestellen 31,32,41,42 bzw. 61 und sind mit der Konsole 1 und dem Lastträger 2 einstückig ausgebildet. Somit bestehen alle Biegestellen aus gleichem Material. Länge 1, Breite (Dimension senkrecht zur Zeichenebene) und Höhe h der Biegestellen sind jeweils nun so gewählt, dass einerseits die Federkonstanten der Parallelführung 3,4 und der Messfeder 6 zusammen mit derjenigen der Saite 5 zu einem Verhältnis der auf die Saite 5 ausgeübten Kraft K bezüglich der am Lastträger 2 wirkenden Kraft Q führen, das bei gegebener Höchstlast der Waage an die Belastbarkeit der Saite angepasst ist, und dass anderseits die durch eine Laständerung hervorgerufene, im Mittel über die Länge 1 der Biegestellen genommene Biegespannungsänderung an den Biegestellen 31,32,41,42 der Lenker 3 und 4 gleich ist wie an der Biegestelle 61 der Messfeder 6. Handlebars 3 and 4 and the measuring spring 6 are flat, rigid elements with locally concentrated bending points 31, 32, 41, 42 and 61, respectively, and are formed in one piece with the bracket 1 and the load carrier 2. This means that all bending points are made of the same material. Length 1, width (dimension perpendicular to the drawing plane) and height h of the bending points are each chosen so that on the one hand the spring constants of the parallel guide 3, 4 and the measuring spring 6 together with that of the string 5 to a ratio of the force exerted on the string 5 K with respect to the force Q acting on the load carrier 2, which is adapted to the load capacity of the string at a given maximum load of the balance, and that, on the other hand, the change in bending stress caused by a change in load, taken over the length 1 of the bending points, at the bending points 31, 32 , 41, 42 of the links 3 and 4 is the same as at the bending point 61 of the measuring spring 6.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 2 und 3, die prinzipiell gleich aufgebaut ist wie die nach Fig. 1, bestehen die Konsole 10 und der Lastträger 11 je aus einer stabilen Rahmenkonstruktion, an der die Lenker 12,13,14 und 15 und die Messfeder 16 in Form flacher, steifer Elemente mit örtlich konzentrierten Biegestellen befestigt sind. Je die in einer Ebene angeordneten Lenker 12,13 bzw. 14,15 sind zusammen einstückig ausgebildet, indem sie je durch einen Steg 17 bzw. 18 auf der Seite der Konsole 10 miteinander verbunden sind. Die an der Konsole 10 verankerte Messfeder 16 liegt in der Ebene der oberen Lenker 12,13 und ist mit diesen 5 gleichermassen einstückig ausgebildet. Dadurch bestehen die Lenker und die Messfeder, soweit sie zusammenhängen, In the embodiment according to FIGS. 2 and 3, which is basically constructed in the same way as that of FIG. 1, the console 10 and the load carrier 11 each consist of a stable frame construction on which the handlebars 12, 13, 14 and 15 and Measuring spring 16 in the form of flat, rigid elements with locally concentrated bending points are fastened. Each of the links 12, 13 and 14, 15 arranged in one plane are formed in one piece by being connected to each other by a web 17 or 18 on the side of the console 10. The measuring spring 16 anchored to the console 10 lies in the plane of the upper link 12, 13 and is equally formed in one piece with these 5. This means that the handlebars and the measuring spring, insofar as they are connected,

nicht bloss aus gleichem Material, sondern stammen zwangsläufig aus demselben Stück Rohmaterial, ähnlich wie bei der Ausführung nach Fig. 1, womit minimale Materialabwei-10 chungen an den verschiedenen Biegestellen erzielt werden. Am freien Ende der Messfeder 16 und am unteren Teil des Lastträgers 11 sind Sockel 19 bzw. 20 angebracht, zwischen denen die in diesen verankerte schwingende Saite 21 verläuft. not just from the same material, but inevitably come from the same piece of raw material, similar to the embodiment according to FIG. 1, with which minimal material deviations are achieved at the different bending points. At the free end of the measuring spring 16 and at the lower part of the load carrier 11, bases 19 and 20 are attached, between which the oscillating string 21 anchored therein.

Wiederum sind die Biegestellen so dimensioniert, dass die 15 durch eine Laständerung hervorgerufene mittlere Biegespannungsänderung an allen Biegestellen gleich ist, um die Kriechfehler auf ein Minimum zu reduzieren. Again, the bending points are dimensioned such that the 15 average bending stress change caused by a load change is the same at all bending points in order to reduce the creep errors to a minimum.

Um die Konsole vom Waagengestell in bezug auf Vibrationen zu entkoppeln, verwendet man mechanische Tiefpass-20 filter, wozu ebenfalls Biegefedern vorgesehen sein können. Es besteht dabei die Möglichkeit, die als Tiefpassfilter wirkenden Biegefedern mit den Lenkern einer Ebene einstückig auszubilden. In order to decouple the console from the scale frame with regard to vibrations, mechanical low-pass filters are used, for which bending springs can also be provided. There is the possibility of integrally forming the bending springs, which act as low-pass filters, with the links on one level.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

656225 PATENT CLAIMS

1. Balance with a console, a movable load carrier, which is connected to the console by means of a parallel guide formed from elastic links arranged in two planes one above the other, a measuring system with little travel and a measuring spring connected upstream thereof, characterized in that the links (3, 4) and the measuring spring (6) are flat, rigid elements with locally concentrated bending points (31, 32, 41, 42, 61) and that all bending points are made of the same material and are dimensioned such that the mean change in bending stress caused by a load change at all bending points is equal to.

2. Balance according to claim 1, characterized in that the bending points (31, 32, 41, 42, 61) are dimensioned such that, moreover, the mean maximum bending stress is the same at all bending points.

3. Balance according to claim 1, characterized in that each arranged in one plane handlebars (3; 4) are integrally formed together.

4. Balance according to claim 1, characterized in that the measuring spring (16) is arranged in one of the handlebar planes.

5. Scales according to claims 3 and 4, characterized in that the measuring spring (16) and the handlebars (12, 13) lying in the same plane therewith are formed in one piece.

6. Balance according to claim 3, in which the console is connected to the balance frame via mechanical low-pass filters, characterized in that the low-pass filter forming spiral springs are arranged in the handlebar planes and are formed in one piece with the relevant links (12, 13; 14, 15).

7. Balance according to claim 1, characterized in that the measuring system comprises at least one vibrating string (5).

8. Balance according to claim 7, characterized in that the measuring spring (6) acts on the upper end of the string (5).