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Doppelneigungspendel-Auswägevorrichtung Die Erfindung betrifft eine
Doppelneigungspendel-Auswägevorrichtung, deren Pendel sich jeweils mit einer Mittelschneide
auf ortsfeste Pfannen abstützen und von der Meßkraft über eine Zugstange mit einer
starr an der Zugstange befestigten Quertraverse, welche über Verbindungsglieder
an einander zugekehrten Endschneiden der Pendel angreift, auslenkbar sind. Bei den
meisten Doppelneigungspendel-Auswägevorrichtungen sind die beiden Neigungspendel
je mit einer Mittelschneide und einer Kurven bahn ausgerüstet, an der die Meßkraft
von der Wiegebrücke über Bänder angreift. Diese Kurvenbahnen sind so dimensioniert,
daß gleichzeitig eine Linearisierung des Ausschlagwinkels des Anzeigeorgans erhalten
wird. Dadurch werden alle Faktoren, die den Ausschlagwinkel beeinflussen, korrigiert.
Zu diesen Faktoren gehören z. B. das Tangens- oder Sinusgesetz (Proportionalität
des Tangens oder Sinus des Pendelausschlagwinkels zu angreifender Kraft), ein eventuell
auftretender Schrägzug der Brückenmeßkraft zu den Neigungspendeln, der im Zusammenhang
mit einer Vorlast der Wiegebrücke eine weitere Beeinflussung des Ausschlagwinkels
zur Folge hat, sowie die Koppellängen und eventuell vorhandene Justier- oder Ausgleichseinrichtungen.
Die Kurvenbahnen bestimmen die Genauigkeit der Waage direkt und müssen deshalb hochgenau
hergestellt sein.
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Kleine Schmutzstellen, Staub od. ä. zwischen den Kurvenscheiben und
den abrollenden Bändern können die Genauigkeit schon beeinflussen.
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Es sind weiter andere Konstruktionen bekannt, die an Stelle der Kurvenscheiben
und Bänder Gelenkvielecke benutzen und so eine Linearisierung des Ausschlagwinkels
und eine Korrektur der den Ausschlagwinkel beeinflussenden Faktoren herbeiführen.
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Allen diesen Konstruktionen ist gemeinsam, daß sie hinsichtlich der
Reibungsfreiheit ungünstig liegen, da das Ablaufen der Bänder einerseits bzw. die
vielen Gelenkpunkte eines Gelenkvielecks andererseits viel Kraft benötigen und somit
die an den Pendeln wirksame Meßkraft beeinflussen. Wesentlich ist auch bei diesen
Konstruktionen, daß sie zusätzlich Justiermöglichkeiten oder Ausgleichseinrichtungen
benötigen, um den Ausschlag proportional der auf der Brücke aufgebrachten Last zu
machen. Diese Proportionalität wird, wie bereits erwähnt, einmal durch das Tangens-
oder Sinusgesetz bestimmt und zum anderen durch die Koppellänge der Verbindung von
der Quertraverse zur Pendelendschneide. Dabei wird die Kraftrichtung an der Pendelschneide
zwischen Nullstellung und Vollast geändert. Diese Richtungsänderung des Kraftangriffes
(Schrägzugänderung) er-
gibt eine zusätzliche Überlagerung einer Unlinearität des
Ausschlagwinkels der Pendel zu der angreifenden Kraft und ist weiter abhängig von
der Größe der in der Nullstellung austarierten Vorlast der Brücke mittels der Pendeltaragewichte.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine genaue Auswägevorrichtung der
eingangs genannten Art zu schaffen, die weitestgehend reibungsfrei arbeitet und
bei der die Pendel genau dem bei Balkenwaagen mit freiem, senkrechtem und parallelem
Kraftangriff der Meßkraft an den Endschneiden erfüllten Tangensgesetz folgen. Eine
Üb erl agerung, hervorgerufen durch eine Vorlast und eine austarierte Brücke in
der Nullstellung sowie durch die Koppellänge von der Quertraverse zum Pendel soll
dabei nicht auftreten.
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Ausgleichs- und Justiereinrichtungen sollen entbehrlich sein.
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Diese Aufgabe wird nun dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß als Verbindungsglieder
zwischen den Endschneiden und der Quertraverse sich an der Quertraverse und an einer
Druckplatte der Endschneiden oder an einem Gehänge abstützende Wälzlager angeordnet
sind und daß an der Quertraverse eine senkrecht stehende Führungsplatte für die
Führung der Zugstange mit außenliegenden Rollflächen angeordnet ist, an welchen
kurvenförmig ausgebildete, an den Pendeln befestigte Platten bei einer axialen Bewegung
der Zugstange abrollen.
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Um jegliches Gleiten der Rollflächen an den kurvenförmig ausgebildeten
Platten zu verhindern, können gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Rollflächen
auf einem Kreis liegen, dessen Radius gleich dem Abstand von der Mittelschneide
zur Endschneide der Neigungspendel ist und dessen Mittelpunkt auf den durch den
Pendeldrehpunkt gehenden Senkrechten liegt, und daß die Platten auf den Neigungspendeln
Rollflächen in Form eines Kreises aufweisen, dessen Radius gleich der Hälfte
des
Abstandes von Mittel- zu Endschneide ist und dessen Mittelpunkt in der Mitte der
Verbindungslinie von Mittelschneide zu Endschneide liegt.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind aus den weiteren Unteransprüchen
ersichtlich.
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Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen an A-u'sführungsbeispielen
erläutert. In den Zeichnungen stellt dar F i g. 1 eine- schematische Seitenansicht
der Doppeineigungspendel-A s'w gevörrichtung nach der Erfindung, teilweise im Schnitt,
F i g. 2 eine schematische Darstellung einer Rollkurve, die von derjenigen nach
F i g. 1 abweicht, und Fig. 3 eine Schnittansicht eines Zwischengliedes einer abgewandelten
Ausführungsform.
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Die in F i g. 1 dargestellte Auswägeeinrichtung umfaßt zwei Pendel
lrund-l'. Die beiden Pendel besitzen je eine Mittelschneide 2 und 2', mit denen
sie sich auf Lager 3 und~3' abstützen. Weiter ist beiden Pendeln 8 eine Endschneide
4 und 4' zugeordnet, an welchen die MeßklraS (Po und P) angreift. Dieser Meßkraft
wird einmal durch Taragewichte 5 und 5' sowie Neigungsgewichte 6 und 6' das Gleichgewicht
gehalten. Die jeweilige Gleichgewichtslage wird mittels einer Projektionsskala 7,
21, die an dem Pendel 1 angebracht ist,-und:einer nicht näher dargestellten Projektionseinrichtung
8 auf einer nicht dargestellten Mattscheibe ausschnittsweise sichtbar gemacht. Die
Vorspannkraft Po und die von der Last herrührende Kraft P (Po und P zusammen gleich
der Meßkraft) werden -. von der nicht dargestellten Waagenbrücke mittels einer Zugstange
9 auf die Pendel 1 und 1' übertragen. Die Zugstangenachse M-M steht dabei senkrecht
auf der Verbindungslinie A-A der Pendeldrehpúnkte. An der Zugstange 9 ist eine Quertraverse
10 starr befestigt, welche beiderseits zwei dreieckförmige, prismatische Profile
11 und 11' besitzt, in denen zwei Kugeln 12 und 13 abrollen. In der linken Hälfte
der Fi g. 1 ist dies im Schnitt genauer dargestellt. Diese Kugeln stützen sich auf
einem Zwischenglied in Form einer Druckplatte 14 ab, welche oben eine polierte Lauffläche
15 und unten eine- Kerbe 16 besitzt. In letztere greift die Endschneide 4' bzw.
4 der Neigungspendel 1 bzw. 1' ein. Die Kugeln 12 und 13 sind, wie üblich, durch
einen nicht näher dargestellten Käfig vor dem Herausfallen gesichert.
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An der Quertraverse 10 ist eine Führungsplatte 17 befestig. Diese
hat eine Rollkurve 18 auf der rechten Seite und genau entsprechend, jedoch nicht
näher dargestellt, auf der linken Seite. Bei kleinen Pendelausschlägen, d. h. kleinen
senkrechten Wegen der Quertraverse 10 kann diese Rollkurve eine Gerade sein. Diese
Führungsplatte 17 rollt mit ihrer Rollkurve 18 links und rechts auf den Kurvenplatten
19 ab, welche an den Neigungspendeln 1 und 1' befestigt sind. Diese Kurvenplatten
besitzen an ihrem vorderen Ende ebenfalls wieder eine Rollkurve 20, die unter Zugrundelegung
eines kleinen Ausschlagwinkels ein Kreis ist, dessen Radius gleich dem Abstand von
Mittelschneide zu Endschneide ist und dessen Mittelpunkt ìm Drehpunkt des Pendels
liegt.
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Bei größeren Ausschlagwinkeln der Pendel ist es zur Vermeidung eines
Gleitens der beiden Rollkurven 18 und 20 aneinander und damit einer störenden Reibung
bei der Kraftübertragung vorteilhaft, die Rollkurven gemäß den in F i g. 2 dargestellten
Abmessungen auszulegen. Demgemäß sind die beiden
Rollkurven 18 der Führungsplatte
17 mit einem Radius R versehen, der gleich dem Abstand von Mittelschneide zu Endschneide
ist und dessen Mittelpunkt jeweils auf der Senkrechten durch die Pendeldrehpunkte
liegt. Mit zunehmender Meßkraft von der Brücke her gelangt die Führungsplatte 17
in die untere, gestrichelt eingezeichnete Stellung. Die an den Pendeln befestigten
Kurvenplatten 19 besitzen nun eine Rollkurve 20 in Form eines Kreises mit dem Radius
r gleich der Hälfte des Abstandes der Mittel-und der Endschneide. Die Mittelpunkte
dieser Kreise liegen auf der Mitte der Verbindungslinie von Mittelschneide zu Endschneide.
Diese Kurvenplatten rollen sich bei Abwärtsbewegung auf der kreisförmigen Rollkurve
18 mit dem Radius R ab. Ein Gleiten beider Teile aneinander kann nicht auftreten.
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In F i g. 1 ist die Pendelanordnung in der Mittelstellung gezeichnet,
d. h., es greift eine Meßkraft P von der Brücke her an, die der Hälfte der Vollast
entspricht. Die auf die Endschneide 4 und 4' wirkenden Kräfte sind genau hälftig,
und die Richtung entspricht der Achse M-M der Zugstange 9. Steigert sich nun die
Belastung von der Brücke her, d. h. nimmt die Meßkraft zu, so bewegt sich die Zugstange
9 mit der Quertraverse 10 nach unten, und zwar so lange, bis das Gegenmoment von
den Neigungsgewichten 6 und 6' dem von der Meßkraft ausgeübten Moment gleich ist.
Bei dieser Bewegung der Pendel 1 und 1' führen die Endschneiden 4 und 4' kreisförmige
Bewegungen um die Pendeldrehpunkte aus. Dementsprechend bewegen sich auch die Druckplatten
14 und 14', die mit ihren Kerben 16 auf diesen Endschneiden aufliegen, auf Kreisbahnen.
Dies bedeutet mit anderen Worten, daß der Abstand von der Endschneide 4' des einen
Pendels 1' zu der Endschneide 4 des anderen Pendels 1 variabel ist und die Druckplatten
14 und 14' sich nach der einen oder nach der anderen Seite bewegen müssen. Um diese
seitliche Abwanderung der Druckglieder gegenüber der Quertraverse 10 reibungsarm
zu halten, stützt sich die Quertraverse auf den- Druckplatten über Wälzkörper, vorzugsweise
in Form von jeweils zwei Kugeln ab. Infolge der Führung der Zugstange 9 durch die
Führungsplatte 17 mit den Rollkurven 18 und die Kurvenplatten 19 mit den Rollkurven
20 ist die Zugstange immer in der Mitte der beiden Pendel.
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Die Meßkraft von der Brücke her (P und Po) wird deshalb mittels der
Quertraverse 10 immer hälftig auf die Endschneiden 4 und 4' der beiden Pendel 1
und 1' verteilt, wobei die Kraftrichtung immer gleich der Richtung der Zugstangenachse
M-M ist, unabhängig von der Höhenstellung, in der sich die Zugstange 9 mit ihrer
Quertraverse 10 befindet. Die auf die Endschneiden 4 und 4' wirkenden Kräfte sind
folglich immer parallel gerichtet. Diese Bedingung ergibt die strenge Proportionalität
des Tangens des Ausschlagwinkels der Neigungspendel mit der Größe der an der Endschneide
angreifenden Kraft P. Die Länge der Zugstange und die Größe der Vorlast Po sind
dabei ohne Einfluß. Somit wird die Teilung 21 auf der Projektionsskala 7 gemäß diesem
Gesetz vorgenommen.
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In Fig. 3 ist an Stelle der in den Fig. 1 und 2 veranschaulichten
Druckplatte 14 ein Gehänge 22 dargestellt. Dieses Gehänge hängt mit seiner gekerbten
Pfanne 16' auf der Endschneide 4 des Pendels 1.
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Es ist unten so ausgebildet, daß es ebenfalls eine Lauffläche 23 für
die-- Kugeln 12 und 13 besitzt.
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Diese Lauffläche 23 stellt sich unter der Druckwirkung der beiden
Kugeln immer parallel zur Quertraverse 10. Infolgedessen ist auch hier gewährleistet,
daß die Kraft auf die Endschneiden 4 und 4' des Neigungspendels 1 in zur Achse M-M
der Zugstange 9 paralleler Richtung auftritt.
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Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen laufen die Kugeln 12
und 13 auf Bahnen, die mit der Achse M-M der Zugstange 9 einen rechten Winkel einschließen.
Dementsprechend wirken die auf die Schneiden 4 und 4' ausgeübten Kräfte parallel
zueinander und zu der Achse M-M. Selbstverständlich können die Bahnen der Kugeln
12 und 13 auch einen von 900 mehr oder minder abweichenden Winkel mit der Achse
M-M einschließen. Dieser Winkel muß jedoch in bezug zur Achse M-M symmetrisch liegen.
Es treten dann allerdings Querkomponenten der zu übertragenden Kräfte auf, die von
den Mittelschneiden 2 und 2' sowie den Ladem 3 und 3' aufgenommen werden müssen.