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Wägevorrichtung mit einem mechanischen Störschwingungsfilter Die Erfindung
betrifft eine Wägevorrichtung mit einem im Lastzug zur Auswägevorrichtung liegenden
Übertragungs- bzw. Ubersetzungshebel, welcher auf einem federnd nachgiebigen Lager
als mechanisches Störschwingungsfilter abgestützt ist und an weichem eine zur Auswägevorrichtung
führende Koppelstange angelenkt ist.
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Es sind bereits verschiedenartige Maßnahmen bekannt, bei Waagen Störschwingungen
von der Auswägevorrichtung mehr oder weniger weitgehend fernzuhalten. So ist es
beispielsweise bekanntgeworden, durch Einschaltung eines elastischen Gliedes in
den Lastzug den Wägemechanismus in zwei getrennt schwingungsfähige Systeme aufzulösen
und durch An bringung von Dämpfungen, Veränderung der Masse oder der Federkonstante
der Systeme eine derartige Abstimmung der Systeme vorzunehmen, daß die Störschwingungen
von der Auswägevorrichtung ferngehalten werden. Es ist weiterhin bereits bekannt,
in den Lastzug zur Auswägevorrichtung Gummigehänge einzuschalten, die in einem Element
die Funktion der Feder und der Dämpfung vereinigen. Je nach Anzahl und frequenzmäßiger
Abstimmung der einzelnen selbständig schwingenden Systeme kann man so ein mechanisches
Störschwingungsfilter für bestimmte Störschwingungsfrequenzen oder einen oder mehrere
Störschwingungsfrequenzbereiche schaffen. Ferner ist es bekannt, einen im Lastzug
zur Auswägevorrichtung liegenden Übertragungs- bzw. Übersetzungshebel auf einem
federnd nachgiebigen Lager als mechanisches Störschwingungsfilter abzustützen, und
hieran eine zur Auswägevorrichtung führende Koppelstange anzulenken.
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Die bekannten Vorrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß die Eigenfrequenzen
der einzelnen Systeme niedrig gehalten werden müssen, wobei möglichst das oder die
vor der Auswägevorrichtung liegenden Systeme eine längere Schwingungsdauer besitzen
müssen als die Schwingungsdauer der Auswägevorrichtung selbst ist. Dies läßt sich
nur durch große Massen an den Hebeln - wodurch den Hebeln ein großes Trägheitsmoment
verliehen wird Federn mit kleiner Federkonstante und mit Hilfe starker Dämpfung
erreichen. Wenn die vor der Auswägevorrichtung liegenden einzelnen Systeme länger
schwingen, die Dämpfung also nicht sehr stark ist, und eine längere Schwingungsdauer
haben als die Auswägevorrichtung selbst, so bedeutet dies, daß die Auswägevorrichtung
während des Einspielvorganges eine Frequenz annimmt, die gleich der Eigenfrequenz
dieser Systeme ist, wobei diese Schwingung phasenverschoben zur Erregung erfolgt
und die Einspielzeit
praktisch vom Abklingen des Schwingens dieser Systeme bestimmt
wird. Zufolge der geringeren Eigenfrequenzen dieser Systeme wird also die Einspielzeit
der Waage verlängert. Weiterhin müssen die Massen im Verhältnis zum Eigengewicht
der Hebel groß sein, wenn das Gesamtträgheitsmoment groß genug werden soll, um geringere
Eigenfrequenzen zu ermöglichen.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein mechanisches Störschwingungsfilter
zu schaffen, das die Nachteile der bekannten Ausführungen nicht besitzt. Diese Aufgabe
wird dadurch gelöst, daß erfindun gs gemäß die Koppelstange am Üb ertragungshebel
im Mittelpunkt des Trägheitsradius des tÇbertragungshebels, dessen Gesamtträgheitsmoment
in an sich bekannter Weise einstellbar ist, oder in einem im Verhältnis zum Abstand
zwischen dem Angriffspunkt der Koppelstange und dem federnd nachgiebigen Lager vernachlässigbaren
Abstand vom Mittelpunkt des Trägheitsradius angelenkt ist.
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Um den Mittelpunkt des Trägheitsradius hat der Hebel das geringste
Trägheitsmoment. Zufolge der federnd nachgiebigen Lagerung bewirken von der Lastaufnahme
kommende Störschwingungen ein Schwingen des Hebels um den Mittelpunkt des Trägheitsradius
und werden über die Lagerung des Hebels abgeleitet. Da die Koppelstange im Mittelpunkt
des Trägheitsradius bzw. in vernachlässigbarem Abstand davon am Hebel angelenkt
ist, bleiben diese Schwingungen ohne Auswirkung auf die Auswägevorrichtung. Die
Übereinstimmung des Anlenkungspunktes der Koppelstange am Hebel mit dem Mittelpunkt
des Trägheitsradius kann durch entsprechende Bemessung des Gesamtträgheitsmomentes
des Wägesystems beeinflußt werden. Dies kann in bekannter Weise durch geeignete
Gestaltung des Hebels und/oderAnordnung und Bemessung eines an ihm angreifenden
zusätzlichen Gewichtes, gegebenenfalls unter Berücksichtigung vorgeschalteter Teile
erfolgen. Wie weit man mit
dieser Übereinstimmung gehen muß und
kann, hängt vom Grad der gewünschten Filterung ab. Beispielsweise kann man bei geringen
Lasten, wenn also kein großes Übersetzungsverhältnis vorhanden ist, den Abgleich
so vornehmen, daß ein Zusammentreffen des Mittelpunktes des Trägheitsradius und
des Angriffspunktes der Koppelstange bei einem Mittelwert zwischen unbelasteter
und maximal belasteter Lastaufnahme eintritt. Nur bei diesem Belastungswert tritt
sodann natürlich eine vollkommene Filterung ein.
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Jedoch genügt es bei derartigen Waagen für kleine Lasten meist den
üblicherweise gestellten Anforderungen, eine solche Abstimmung vorzunehmen, weil
bei den von diesem Mittelwert abweichenden Belastungsfällen noch eine ausreichend
große Filterung auftritt. Je größer das Übersetzungsverhältnis und je größer die
unveränderlichen Trägheitsmomente und Eigenmassen der Hebel und der Wägebrücke im
Verhältnis zur veränderlichen Last sind, umso besser läßt sich die Abstimmung auf
die für alle Lasten bis zur Höchstlast günstige Lage des Mittelpunktes des Trägheitsradius
in oder in die Nähe des Angriffspunktes der Koppelstange durchführen.
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Selbstverständlich kann zu dieser Ausführung zusätzlich noch jede
an sich bekannte mechanische Filtermaßnahme ergriffen werden, so daß man außer einer
mehrfachen Anwendung der Maßnahmen der Erfindung auch eine Kopplung mit anderen
mechanischen Filtern (z. B. Massenpendel, Zusatzdämpfung, entsprechend abgestimmte
elastische Kopplung) zur Erhöhung der Selektivität bzw. zur Erweiterung des Filterbereiches
vornehmen kann.
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Zweckmäßigerweise kann dem federnd nachgiebigen Lager, wie an sich
bekannt, ein Schwingungsdämpfer kraftmäßig parallel geschaltet werden. Hierbei können,
wie ebenfalls an sich bekannt, die Funktionen der Federung und der Dämpfung in einem
Gummielement vereinigt sein.
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An Hand der Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung
- in schematischer Weise dargestellt - nachstehend erläutert. Nicht zum Verständnis
der Erfindung erforderliche Teile sind hierbei der besseren Übersicht wegen weggelassen.
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Der durch eine auf die Lastaufnahme der Waage aufgebrachte Last verursachte
Lastzug P greift gemäß Fig. 1 am Hebell über die Zugstange 2 und die Schneide 4
an. Der Hebel 1 ist mittels eines Schneidenlagers 3, dessen Pfanne sich gegen eine
ortsfeste Basis über Federn 7 nachgiebig abstützt, gelagert.
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Den Federn 7 ist in an sich bekannter Weise ein Dämpfer 8 parallel
geschaltet. Am Hebel 1 greift weiterhin ein bezüglich seiner Masse und/oder seines
Hebelarmes einstellbares Gewicht 6 an. Entsprechend dem Übersetzungsverhältnis des
Hebels 1 wird der Lastzug P über eine an einem Schneidenlager 5 am Hebel 1 angreifende
Zugstange 2' zur Auswägevorrichtung hin weitergegeben.
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Diese Anordnung ist nun schwingungsmäßig so abgestimmt, daß die über
die Stange 2 und das Schneidenlager 4 auf den Hebel 1 einwirkenden Störschwingungen
ein Drehschwingen des Hebels 1 um eine mit der Schneide des Schneidenlagers 5 mehr
oder weniger weitgehend zusammenfallende Drehachse bewirken, wobei die Schwingungen
gegen die Wirkung der Federn 7 und des Dämpfers 8 und gegebenenfalls des Gewichtes
6 erfolgen. Bei genauer Abstimmung auf eine Frequenz vorbestimmter Störschwingungen
fällt, gegebenenfalls bei Berücksichtigung weiterer im Aus-
wägesystem vorhandener
Teile, der durch das Gesamtträgheitsmoment bedingte Trägheitsradius genau mit der
Schneidenlinie des Schneidenlagers 5 zusammen. In diesem Falle werden die Störschwingungen
über die federnde Lagerung an die starre Basis weitergegeben und daher von der Zugstange
2' bis auf einen vernachlässigbaren Rest nicht auf die Auswägevorrichtung weiter
übertragen.
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Im Ausführungsbeispiel ist dem Filterhebel 1 ein Hebel 9 nachgeschaltet,
der um ein ortsfestes Schneidenlager 10 drehbar gelagert ist und ein verstellbares
Gewicht 13 zum Abgleich des Tarazuges besitzt. Der vom Hebel 1 auf den Hebel 9 übertragene
Lastzug über die Zugstange2' greift am Hebel9 über eine Schneidenlagerung 11 an
und bewirkt dessen entsprechende Auslenkung. Störschwingungen, die vom Hebel 1 nicht
ausgefiltert worden sind, beispielsweise weil sie in einem anderen Frequenzbereich
liegen, werden nun durch an sich bekannte Maßnahmen, d. h. durch Anbringen des Dämpfers
14 und einer Feder 15 im Zug zur Auswägevorrichtung eliminiert.
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An Stelle des Hebels 9 kann selbstverständlich noch ein weiterer Filterhebel
entsprechend Hebel 1 treten.
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Sowohl in diesem Fall als auch in dem im Ausführungsbeispiel beschriebenen
Falle kann durch geeignete Wahl der Frequenzabstimmung ein entsprechender Frequenzbereich
für die Filterwirkung eingestellt werden.
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Die Federn 7 und der Dämpfer 8 können in an sich bekannter Weise
durch eine Gummifederung mit Eigendämpfung ersetzt werden. Die Feder 15 und der
Dämpfer 14 können entfallen, wenn die Filterwirkung des Hebels 1 bereits den gewünschten
Anforderungen entspricht. Der Hebel 9 kann überhaupt entfallen, wenn der Tarazug
nicht zu groß ist und die Störschwingungen in genügendem Maße bereits durch den
Hebel 1 ausgefiltert worden sind.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Ausbildung der Lagerung
des Filterhebeis ist in F i g. 2 dargestellt. Der Lastzug P greift hier am Hebel
16 über die Zugstange 17 und die Schneide 18 an. Der Hebel 16 ist mittels eines
Federgelenkes, das aus zwei senkrecht zueinander stehenden Biegefedern 19 und 20
besteht, über Federn 21 nachgiebig gegenüber einer ortsfesten Basis abgestützt.
Den Federn 21 ist ein Dämpfer 22 parallel geschaltet. Wie beim ersten Ausführungsbeispiel
greift am Hebel 16 ein bezüglich seiner Masse und seines Hebelarmes einstellbares
Gewicht 23 an. Der vom Lastzug P über die Schneide 18 ausgeübte Zug wird über die
Zugstange 24 zur Auswägevorrichtung übertragen. An Stelle des dargestellten, nur
auf Druck beanspruchten Federgelenkes können auch Federgelenke mit auf Zug beanspruchten
Blattfedern verwendet werden. Alle Federabstützungen haben den Vorteil, daß sie
sich nicht wie bei einer Schneidenlagerung von den Stützpfannen lösen können, sondern
stets in zwangläufiger Verbindung mit dem federnd nachgebenden Lager bleiben.