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Mechanischer Anzeigeverstärker für Torsionswaagen Die Erfindung betrifft'einen
mechanischen Anzeigeverstärker für einen Zeiger bei Torsionswaagen mit mindestens
einem in einer senkrechten Ebene durch die zu messende Last auslenkbaren Waagebalken.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mechanischen Anzeigeverstärker
zu schaffen, der eine sehr geringe innere Reibung aufweist. Um eine genau gehende
Torsionswaage zu schaffen, die unterhalb oder oberhalb eines vorbestimmten Gewichtes
oder im Gleichgewichtszustand mittels eines mechanischen Verstärkers und eines Zeigers
genau anzeigt, sind verschiedene Einstellungen und Korrekturvorrichtungen nötig.
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Es ist bereits bekannt, bei Wiegevorrichtungen zwischen dem Hebelsystem
und der Anzeigevorrichtung einen mechanischen Verstärker anzuordnen, durch welchen
die Bewegung des Waagebalkens um seinen Drehpunkt verstärkt auf die Anzeigevorrichtung
übertragen wird. Diese bekannten mechanischen Verstärker haben jedoch den Nachteil,
daß eine verhältnismäßig große Reibung in diesem auftritt, so daß Ungenauigkeiten
bei der Anzeige entstehen können, insbesondere bei Anwendung eines großen Verstärkungsfaktors.
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Die Erfindung geht somit aus von einem mechanischen Anzeigeverstärker
für einen Zeiger bei Torsionswaagen mit mindestens einem in einer senkrechten Ebene
durch die zu messende Last auslenkbaren Waagebalken.
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Die Lösung der obengenannten Aufgabe besteht darin, daß erfindungsgemäß
ein senkrecht angeordnetes biegsames Band, welches an seinem unteren Ende mit dem
unteren Ende eines senkrecht stehenden, an seinem oberen Ende den Zeiger tragenden
Zeigerträgers und an seinem oberen Ende mit einem ortsfesten Galgen verbunden ist,
von einem Ende des Waagebalkens gelagerten Bock mittels eines hiermit verbundenen,
im Bock verstellbar angeordneten Gehänges zwischen seinen beiden Endbefestigungsstellen
verbiegbar ist und daß ein mit dem Zeigerträger verbundener Zeigerhalter durch das
biegsame Band entlastet in einer Achse gelagert ist, die annähernd durch den Schnittpunkt
der Tangenten an die Endbefestigungsstellen des biegsamen Bandes bei dessen Krümmung
geht.
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Vorzugsweise umfaßt das Gehänge ein sich im wesentlichen senkrecht
erstreckendes Verbindungsglied, das an einem Arm angelenkt ist, der oberhalb des
unteren Endes des biegsamen Bandes an dem Zeigerträger befestigt ist.
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Bei dieser Ausführungsform kann der Arm mit einem Gabelteil verbunden
sein, dessen Schenkel das
biegsame Band umgehen und mit Anschlagstiften versehen
sind, welche sich in Begrenzungsöffnungen der ortsfesten Arme mit einem radialen
Spiel erstrecken.
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Gemäß einer Weiterbildung der obengenannten Ausführungsform ist das
Gabelteil gegenüber dem Zeigerträger verstellbar, um eine im wesentlichen belastungsfreie
Lagerung der Stifte in den Begrenzungsöffnungen sicherzustellen.
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Am unteren Ende des biegsamen Bandes kann ein senkrecht verstellbares
Gewicht angebracht sein, um den Massenmittelpunkt der bewegbaren Teile in Übereinstimmung
mit dem Drehpunkt derselben zu bringen.
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Die Erfindung ist im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Es stellt dar Fig. 1 eine perspektivische
Ansicht der Waage mit einem Anzeigeverstärker, Fig. 2 eine perspektivische Ansicht
der Anzeigeskala und des Zeigers, Fig. 3 eine Draufsicht in teilweise gebrochener
Darstellung auf die Zeigerhalterung und den mechanischen Anzeigeverstärker, F i
g. 4 eine teilweise gebrochen dargestellte Seitenansicht der Anordnung nach F i
g. 3, Fig. 5 eine Seitenansicht der Anordnung nach Fig. 4, jedoch im rechten Winkel
zu dieser betrachtet,
F i g. 6 einen Querschnitt längs der Linie
6-6 von Fig. 3.
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In den Zeichnungen sind gleiche Teile mit denselben Bezugsziffern
versehen. Die in Fig. 1 dargestellte Waage umfaßt ein Hebelsystem 10 in Verbindung
mit einem Zeiger 18 und einer Anzeigeskala 19 (F i g. 2) und dem zugehörigen Tragpfosten.
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Das Hebelsystem 10 ist auf einem mittleren Hängebock 30, der fest
auf einer Grundplatte 26 befestigt ist, abgestützt und weist ferner Endhängeböcke
31 und 32 sowie einen Querbalken 33, der auf den Hängebockbandteilen 35, 36, 37
gelagert ist, sowie einen unteren Querbalken 34 (Unterbalken) auf, der auf den unteren
Bandteilen 35 a, 36o, 37a gelagert ist.
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Die Querbalken 33 und 34 des Hebelsystems sind an den Hängebockbandteilen
befestigt, und zwar mittels Klemmstücken, welche die Hängebockbänder in Quernuten
festklemmen. Da die Endhängeböcke 31, 32 lediglich über die entsprechenden Hängebockbänder
an den Enden der Balken befestigt sind, jedoch nicht an der Grundplatte, wie der
mittlere Hängebock 30, kann sich das Hebelsystem 10 frei um die mittleren Hängebockbänder
36, 36 a als Drehpunkte drehen, jedoch nur innerhalb begrenzter Amplitudenbereiche,
da an der Grundplatte befestigte Anschläge vorgesehen sind, um den Betrag der Drehbewegung
des Hebelsystems in jeder Richtung um seine Achse zu begrenzen, besonders bei einem
übergroßen Gewicht auf der Waagschale.
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Wenn das Hebelsystem der Torsionswaage mit Gewichten belastet wird,
tritt eine gewisse Durchbiegung infolge der Nachgiebigkeit der Aufhängebänder auf,
dessen Betrag sich natürlich mit der Last verändert. Wenn die Anzeigevorrichtung
an einer Stelle außerhalb des Mittelpunktes der Länge der Balken oder in der Mitte
der Länge des Balkens angebracht ist, tritt eine Auslenkung des Zeigers auf und
eine Änderung der Nullpunktstellung infolge der Durchbiegung, wobei die Größe dieser
Auslenkung sich mit der Belastung ändert.
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Eine Korrektur läßt sich dadurch erreichen, daß die beiden Balkenarme
auf jeder Seite der mittleren Aufhängebänder ungleich lang gemacht werden. Die Einstellung
der Armlängen wird so vorgenommen, daß bei einer Drehung des Hebelsystems die senkrechte
Bewegung der Endhängeböcke entgegengesetzt gleich der Durchbiegung des Hebelsystems
ist. Als Folge davon bleibt der Zeiger innerhalb des Wägebereiches der Waage in
seiner Nullstellung, trotz unterschiedlicher Belastung der Waage.
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Zum Umwandeln der Bewegung des Hebelsystems 10 um seine Drehpunkte
am mittleren Hängebock in eine Zeigerbewegung, die an der festen Skala 19 abgelesen
werden kann, ist ein mechanischer Anzeigeverstärker vorgesehen, der eine nachstehend
beschriebene Einrichtung zur Lagerung des Zeigers aufweist, so daß die Zeigerspitze
18 a sich entweder nach rechts oder nach links von der in der Mitte der Skala befindlichen
Nullmarke aus bewegt, je nachdem, ob das auf die Waagschale gelegte Gewicht über
oder unter dem Sollgewicht liegt, auf das die Waage eingestellt ist. Hierzu ist
ein mit Gewinde versehener Gewindezapfen 90 vorgesehen, der am Endhängebock 32 befestigt
ist und sich von diesem nach außen und seitlich durch eine Bohrung in demselben
erstreckt. Der Gewindezapfen 90 ist durch Muttern 91, 92 festgeschraubt. An dem
freien Ende des Gewinde-
zapfens 90 ist eine Gewindemutter 93 aufgeschraubt, die
gegabelt ist und Klemmarme 94, 95 aufweist, die mit einer Verschraubung 96 zusammenpreßbar
sind.
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Die Klemmarme sind mit halbkreisförmigen Ausschnitten versehen, durch
die sich in vertikaler Richtung der vertikal liegende Schenkel 97 eines L-förmigen
Armes 98 erstreckt, dessen horizontaler Schenkel 99 sich nach außen in einer senkrechten
Ebene parallel zur Achse des Gewindezapfens erstreckt. Am äußeren Ende des Schenkels
99 ist zwischen verstellbaren Anschlägen 100 ein vertikal liegendes Verbindungsglied
101 befestigt. Das obere Ende des Verbindungsgliedes ist gelenkig an einem Stift
102 befestigt, der sich durch die Schenkel 103, 104 eines gegabelten Armes 105 erstreckt,
welcher sich von dem Querstück 106 eines U-förmigen- Gabelteiles 107 (Zeigerhalter)
mit den Schenkeln 108, 109 nach außen erstreckt. Diese Schenkel tragen sich nach
außen erstreckende Stifte 110, 111, sogenannte Anschlagstifte, welche sich durch
fluchtende Öffnungen 110a, 111 a der ortsfesten Arme 112, 113 erstrecken, die waagerecht
und parallel im Abstand voneinander angeordnet sind und von einem Galgen 116 getragen
werden. Die äußeren Enden der ortsfesten Arme 112, 113 sind mittels Schrauben 114,
115 an dem senkrechten Galgen festgeschraubt, der wiederum auf der Grundplatte 26
befestigt ist. Das untere Ende des Galgens endet in einen Gewindeschaft, der sich
durch eine Gewindebohrung in der Grundplatte erstreckt und durch eine Sicherungsmutter
gesichert ist. Die Öffnungen 110 a, 111a sind größer als die Querschnitte der entsprechenden
Stifte 110, 111, so daß diese sich praktisch mit einem merklichen Spiel (schwimmend)
in den Begrenzungsöffnungen bewegen können.
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Die Wände dieser Öffnungen dienen jedoch als Begrenzungsanschläge
für die Stifte 110, 111, um eine übermäßige Bewegung der Zeigerlagerungselemente
zu verhindern, falls die Waage Stößen oder übermäßigen Schwingungen ausgesetzt ist.
Ferner sind die Öffnungen 110a, 111a durch Verstellen der Arme 112, 113 nach oben
und unten einstellbar, um zu gewährleisten, daß die Stifte normalerweise ohne Berührung
mit den Öffnungen 110 a, lila liegen.
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Seitlich vom Galgen 116 erstreckt sich von einer Stelle oberhalb
der Arme 112, 113 ein Haltearm 120, der ein biegsames flaches Band 128 hält und
so ausgeschnitten ist, daß er zwei Arme 121, 122 an seinem äußeren Ende aufweist,
die um den quadratischen Galgen 116 passen. Die Arme sind in senkrechter Lage in
bezug auf den Ständer durch eine Klemmplatte 123 festgeklemmt, die an den Vorsprüngen
mittels Schrauben 124, 125 befestigt ist.
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Das andere Ende des Haltearmes 120 ist mit einer flachen, senkrecht
verlaufenden Ausnehmung 126 versehen.
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In dieser Ausnehmung ist das obere Ende 127 des biegsamen Bandes,
vorzugsweise eines Federstahlbandes, angeordnet. Das biegsame Band ist in der Ausnehmung
126 mittels einer Klemmplatte 129 festgeklemmt, die mit Hilfe von Schrauben 130,
131 und Gewindelöchern in dem Ende des Haltearmes 120 gehalten wird.
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Am unteren Ende 132 des nach unten ragenden biegsamen Bandes 128
ist ein Klemmbock 133 befestigt, der mittels einer Klemmschraube 134 an dem unteren
Ende 135 eines nach oben gerichteten Zeigerträgers 136 befestigt ist. Dieser weist
einen langen
Schenkel 137 auf mit einem oberen Ende 136'. Das untere
Ende des biegsamen Bandes ist zwischen dem Endteil 135 und dem Klemmblock 133 festgeschraubt.
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Von dem Klemmblock 133 aus erstreckt sich ein Gewindebolzen 139 nach
unten, auf dem ein verstellbares Gewicht 140 aufgeschraubt ist, das in jeder gewünschten
Stellung auf dem Gewindebolzen mit Hilfe einer Mutter 141 festgestellt werden kann.
Der Zeigerträger 136 weist ferner eine senkrechte Bohrung 142 auf, in die das untere
Ende des Zeigers 18 eingesetzt und durch eine Stellschraube 143 festgehalten ist.
Das Gewicht 140 wird auf dem Gewindebolzen 139 so verstellt, daß der Massenmittelpunkt
des Zeigermechanismus (Anzeigeverstärkers) in den wirksamen Drehpunkt der Zeigervorrichtung
gebracht wird, der sich in Deckung oder in der Nähe der Mitte 145 des nach unten
hängenden, nicht abgestützten Teiles des biegsamen Bandes 128 befindet.
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Der Zeigerträger 136 weist in seinem Schenkel 137 noch einen senkrechten
Schlitz 155 auf, der Führungsschienen 156, 157 auf jeder Seite des Schlitzes bildet.
Diese Führungsschienen passen gleitbeweglich in Führungskanäle des Querstückes 106
des Gabelteiles 107. Zum Festklemmen des Zeigerträgers 136 in der gewünschten Stellung
in bezug auf das Gabelteil 107 dient eine Stellschraube 160, die unter Zwischenlage
einer Unterlegscheibe in das Querstück 106 eingeschraubt ist (Fig. 6).
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Das biegsame Band 128, welches mit seinem oberen Ende an dem Haltearm
120 befestigt ist, trägt den Zeigermechanismus. Die Zapfen 110, 111 dienen als Begrenzungsanschläge
für den Fall übermäßiger Schwingungen oder Stoßbelastungen der Waage. Die Drehachse
des Zeigers liegt an der Stelle 145, welche etwa in der Mitte der Länge des biegsamen
Bandes 128 liegt und annähernd durch den Schnittpunkt der Tangenten an die Endbereiche
127 und 132 des flexiblen Bandes 128 verläuft.
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Die Anzeigeskala ist auf einer Platte 146 angeordnet, die wiederum
an einem Halter 147 befestigt ist, welcher am oberen Ende eines senkrechten Ständers
148 sitzt, dessen unteres Ende mittels eines Halteblockes 149 in der Grundplatte
26 gehalten ist.
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Eine Anschlagvorrichtung für den Zeiger mit einer Rückwandplatte 150,
zwei Tragarmen 151, 152 und einer vorderen Schutzstange 153 bilden eine Führung
154, in der der Zeiger innerhalb der Begrenzungen durch die Tragarme 151, 152 schwingen
kann. An diesen sind Gummikissen 151 a, 152 a angebracht, um Zeigerschwingungen
und ein Zurückprallen beim Auftreffen des Zeigers zu verringern.
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Beim Wägevorgang findet eine Drehbewegung des Hebelsystems 10 um
die mittleren Hängebockbänder 36, 36 a als Drehachse statt. Eine Aufundabbewegung
des Hängebocks 32, die durch den Wägevorgang verursacht wird, hat eine entsprechende
Aufundabbewegung des Schenkels 99 des L-förmigen Armes 98 zur Folge. Hierdurch entsteht
eine vertikale Bewegung des angelenkten Verbindungsgliedes 101 und eine entsprechende
Bewegung des Gabelteiles 107 um den Drehpunkt des biegsamen Bandes 128. Es entsteht
auf Grund dessen eine Drehbewegung des Zeigerträgers 136 um seine Drehachse, d.
h. um die Stelle 145 des biegsamen Bandes 128, die etwa in der Mitte des nichtunterstützten
herabhängenden Teiles des biegsamen Bandes liegt.
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Hierdurch wird eine entsprechende, verstärkte Bewegung des Zeigerendes
18 a über die Skala 19 verursacht, wobei die erzielte Verstärkung der Bewegung gleich
dem Verhältnis der Länge des Zeigers von seinem Drehpunkt 145 aus zu dem Abstand
des Gelenkstiftes 102 von dem Drehpunkt 145 ist. Die Vorrichtung ermöglicht also
das Anzeigen eines auf die Waagschale 23 gelegten Gewichtes, und zwar auch der oberhalb
und unterhalb eines Sollgewichtes liegenden Werte. Die Skala läßt sich genügend
groß ausbilden, und die Schwingamplitude des Zeigers kann ebenfalls groß sein, so
daß ein genaues und schnelles Ablesen mit bloßem Auge erleichtert ist.