DE1250148B - ondon I Präzisionswaage - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLlK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

GOIg

Deutsche Kl.: 42f-22

Nummer: 1250 148

Aktenzeichen: St 17855IX c/42 f

Anmeldetag: 20. Mai 1961

Auslegetag: 14. September 1967

Die Erfindung betrifft eine Präzisionswaage, mit einem in einem geschlossenen Gehäuse gelagerten Waagebalken, wobei das Gehäuse evakuierbar oder mit Gasen anderer Dichte als Luft füllbar ist, sowie mit einem außerhalb des Gehäuses gelagerten Hilfsbalken, welcher mit dem Waagebalken durch an den beiden Balken angeordnete Magneten magnetisch gekoppelt ist.

Präzisionswaagen sind im allgemeinen hoch empfindlich, wobei der Wägebereich ohne Einbuße von Genauigkeit über den von einem einzigen Ausschlag des Waagebalkens bestrichenen Bereich hinaus erweitert wird, in dem eine geeignete Schaltgewichtsvorrichtung vorgesehen wird.

Die Bewegung des Waagebalkens wird im allgemeinen so weit gedämpft, daß er im wesentlichen schwingungsfrei ist. Obwohl zur Schaffung einer solchen Dämpfung Öl oder Magnetkräfte verwendet werden können, wird für Waagen der höchsten Präzision immer noch die Verwendung von Luftdämpfung bevorzugt, die beim normalen Gebrauch vollkommen zuverlässig und sehr wirksam ist. Da der Dämpfungseffekt von der Luftdichte abhängt, tauchen bei der Luftdämpfung Schwierigkeiten auf, wenn der Luftdruck vom normalen Atmösphärendruck wesentlich abweicht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Anordnung zu schaffen, durch die es unter Wahrung der Vorteile der Luftdämpfung möglich wird, in jeder gasförmigen Atmosphäre und bei jedem Druck ohne Änderung des Dämpfungseffektes eine Messung durchzuführen.

Es ist nun schon bekannt, zum Wägen in Gasen oder anderen Atmosphären, deren Druck sich von Luft unterscheidet, zwei Waagebalken vorzusehen, wobei diese magnetisch gekoppelt sind. Dabei ist der eigentliche Waagebalken in einer abgeschlossenen Kammer, welche mit Gasen gefüllt oder evakuiert werden kann, wobei dieser mit einem zweiten, außerhalb dieser Kammer angeordneten Hilfsbalken magnetisch gekoppelt ist. Die Gewichtsausgleichsvorrichtung greift dabei am Hilfsbalken an.

Diese bekannten Wägevorrichtungen haben entscheidende Nachteile. Zunächst sind keine Dämpfungseinrichtungen bei solchen Waagen vorgesehen. Da die Gewichte auf den Hilfsbalken aufgelegt werden, muß die magnetische Kopplung die zum Ausbalancieren der Last erforderlichen Kräfte übertragen. Verständlicherweise ist bei einer solchen Anordnung der Bereich, in dem noch mit ausreichender Genauigkeit gewogen werden kann^ recht klein. ,

Präzisionswaage

Anmelder:

Stanton Instruments Ltd., London

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Görtz, Patentanwalt,

Frankfurt/M., Schneckenhofstr. 27

Als Erfinder benannt:

Robert John Whitcroft, London

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 23. Mai 1960 (18 070)

Diese Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung überwunden.

Die Präzisionswaage gemäß der Erfindung besitzt einen in einem geschlossenen Gehäuse gelagerten Waagebalken, wobei das Gehäuse evakuierbar oder mit Gasen anderer Dichte als Luft füllbar ist, sowie einen außerhalb des Gehäuses gelagerten Hilfsbalken, welcher mit dem Waagebalken durch an den beiden Balken angeordnete Magneten magnetisch gekoppelt ist. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß erfindungsgemäß an dem Hilfsbalken eine Luftdämpfung angreift. Die Wandungen des den Waagebalken umgebenden Gehäuses sollen dabei aus einem Material bestehen, welches die Wirkung der magnetischen Kopplung nicht beeinträchtigt.

Dabei werden in Ausbildung der Erfindung in an sich bekannter Weise Schaltgewichte von dem Waagebalken abgehoben bzw. auf ihn aufgelegt.

Mit einer derartigen Waage können somit beispielsweise Substanzen im Vakuum gewogen werden, ohne daß hierbei auf die bekannten Vorteile der Luftdämpfung verzichtet werden müßte. Dadurch, daß der Waagebalken mit den Schaltgewichten belastet wird, braucht außerdem über die magnetische Kopplungseinrichtung nur die Dämpfungskraft übertragen zu werden. Dies ist entscheidend für die Erzielung einer exakten Synchronbewegung der beiden Balken. Da nämlich die Bewegung des Waagebalkens beim Wägevorgang dem Beobachter bzw. der Registriervorrichtung durch die jeweilige Stellung des Hilfsbalkens angezeigt werden soll, ist eine exakt erfolgende Nachführung des Hilfsbalkens die Grundvoraussetzung für die richtige Anzeige des Wägeergeb-

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iiisses über den gesamten Wägebereich des Meßinstruments.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist bei der Waage, welche mit einer nachlaufenden kapazitiven Anzeigevorrichtung verbunden ist, die eine Elektrode des Kondensators von dem Hilfsbalken selber gebildet, während die andere Elektrode an einem um den Drehpunkt des Hilfsbalkens schwenkbaren Arm eines Gestänges der nachlaufenden Anzeigevorrichtung 'angeordnet ist.

Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der ganzen Waage,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Vorderansicht eines Teils der Waage nach F i g. 1 mit dem Hilfsbalken in Richtung der Pfeile H-II der Fi g. 4,

F i g. 3 eine teilweise geschnittene Vorderansicht unter Darstellung des Waagebalkens mit Blick in Richtung der Pfeile HI-III in Fig. 4,

F i g. 4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Teils der Waage nach Fig. 1, und zwar von rechts gesehen mit Blick in Richtung der Pfeile IV-IV

nicht dargestellten Nachlaufeinrichtung ist und diesen im Betrieb in einer vertikalen Richtung so bewegt, daß der Abstand der Elektrode 15 von dem Balken 8 konstant gehalten wird. Die an sich bekannte Nachlaufeinrichtung, welche nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist und daher nicht näher erläutert werden muß, tritt in Tätigkeit, wenn der Balken 8 ausschlägt und sich die Kapazität zwischen der Elektrode 15 und dem Balken ändert. Dabei bewegt sie die Stange 17 derart, daß sie die Elektrode 15 so nachstellt, daß die Kapazität wieder ihren ursprünglichen Wert annimmt. Die Elektrode 15 und die Stange 17 bewegen sich also synchron mit der Bewegung des Balkens 8.

In F i g. 2 ist hinter dem Balken 8 und der Säule 9 die Kammer 2 sichtbar, welche evakuiert oder mit einem Gas unter Unter- oder Überdruck gefüllt werden kann. Sie besteht aus einem hohlen Zylinder 20, der sich horizontal durch das Gehäuse 1 hindurcherstreckt und an seinen Enden durch die abnehmbaren Platten 21 verschlossen ist. Der Zylinder 20 weist einen abwärts gerichteten Fortsatz 22 auf, der zu einer nicht dargestellten Vakuum- oder Druckvorrichtung führt und mit einer Zugangstür 23 ver-

in F i g. 3, _ _

F i g. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in 25 sehen ist, sowie einen nach oben gerichteten Fortsatz

Fig. 3 und 24, der an seinem oberen Ende an das untere Ende

F i g. 6 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf einer fingerhutförmigen Haube 25 (F i g. 3 und 4)

die Waage gemäß F i g. 1. mittels eines abnehmbaren vakuum- und druckdichten

Fig. 1 veranschaulicht eine Waage, mit welcher Anschlusses angeschlossen ist. Die Haube 25 besteht

ein sich in einem Ofen befindender Gegenstand wäh- 30 aus einem wärmebeständigen Material und ragt in den

rend des Erhitzens wägbar ist. Die Waage hat ein Ofen 6 hinein, wenn sich dieser in seiner unteren

mit einer Glasscheibe 3 ausgestattetes Hauptgehäuse 1, Stellung befindet.

in dem eine Kammer 2 untergebracht ist, innerhalb Aus den F i g. 3, 4, 5 und 6 ist ersichtlich, daß

welcher die eigentliche Waage mit dem Waagebalken innerhalb der Kammer 2 ein Waagebalken 28 über und den Schaltgewichten angeordnet ist. Oberhalb 35 ^eine Schneide auf einer Säule 29 gelagert ist, wobei der Kammer 2 ist ein Gehäuse 4 angeordnet, welches innerhalb der Säule 29 eine Arretierungsstange 31 Geräte zum Aufzeichnen des Gewichts, der Tempera- verläuft, welche mit dem Arretierungsrahmen 30 vertur und anderer variabler Meßgrößen auf Schautafeln bunden ist. Die Stange 31 verläuft durch die Säule 29 enthält, die durch eine Glasscheibe 5 zu sehen sind. nach unten über einem geeigneten dichten Verschluß Oberhalb des Hauptgehäuses 1 und hinter dem obe- 40 32 durch die Wandung des Zylinders 20 hindurch zu ren Gehäuse 4 ist ein Ofen 6 angebracht, der aus der einem nicht dargestellten Nocken, der auf derselben

dargestellten Stellung heraus so absenkbar ist, daß er den zu wägenden Gegenstand umgibt, welcher sich oberhalb des Waagebalkens befindet und von diesem getragen wird.

Der magnetisch mit* dem Waagebalken gekoppelte Hilfsbalken außerhalb der Kammer 2 besteht gemäß F i g. 2 aus einem Balken 8, der mittels einer Schneidenlagerung auf der Oberseite einer Säule 9 angeord-

Welle wie derjenige Nocken angebracht, der den Arretierungsmechanismus des Dämpfungsbalkens betätigt. Die beiden Balken werden deshalb durch die Drehung dieser Welle gleichzeitig arretiert bzw. freigegeben.

Die vorgesehenen Arretierungsvorrichtungen sind ebenfalls allgemein bekannt. Der Waagebalken trägt an seinem linken Ende (F i g. 3), mittels eines

net ist. Der Dämpfungskolben 10 einer Luftdämp- 50 Tragbügels, eine Stange 33, die nach oben durch den fungsanordnung ist über einen Drahtbügel am linken Fortsatz 24 hindurch in die Haube 25 hineinverläuft, Ende des Balkens aufgehängt, während der Dämp- ^wo sie mit einer Lastschale 34 versehen ist, auf die fungszylinder 11 auf einen fest mit der Säule 9 ver- der zu wägende Gegenstand gelegt wird, sowie eine bundenen Ausleger 12 angebracht ist. Der übliche zweite Stange 35, die nach unten in den Fortsatz 22 Arretierungsmechanismus weist einen Rahmen 13 55 hineinreicht, wo sie mit einem Gegengewicht verauf, der am oberen Ende einer Arretierungsstange 14 sehen ist, welches die Anordnung der Stangen 33 und

35 und die Lastschale 34 vertikal hält. Ein Gewichtsbehälter 37 ist am unteren Ende der Stange 34 angehängt und kann durch die Tür 23 davon abgenom-

der so drehbar ist, daß der Rahmen 13 zur Arretie- 60 men werden. Wenn der Balken 28 mit gleichbleibenrung des Balkens 8 angehoben wird. den Belastungsbedingungen arbeiten soll, wird nach

Auflegen eines Gegenstandes auf die Lastschale zum Wägen ein entsprechendes Gewicht aus dem Behälter genommen. Hierauf wird der Behälter wie

angebracht ist. Diese verläuft durch die Säule 9 nach unten und wirkt mit ihrem unteren Ende mit der Fläche eines nicht dargestellten Nockens zusammen,

Oberhalb des Balkens 8 ist eine laschenartige Elektrode 15 einer kapazitiven Nachlaufvorrichtung angeordnet, wobei der Balken selbst die andere Elektrode

bildet. Die Elektrode 15 ist an einem Arm 16 ange- 6₅ der an die Stange 34 gehängt, bracht, der mit seinem rechten Ende drehbar an einer Der Balken 28 trägt an seinem linken Ende

Verlängerung der Säule 9 und mit seinem linken (F i g: 3) auch noch eine Reihe Gewichte 38, die auf Ende an einer Stange 17 gelagert ist, die ein Teil der bekannte Art durch die mittels der Nocken 40 be-

tätigten Arme 39 aufgelegt oder abgenommen werden. Diese Nocken werden von einer Welle 41 getragen, die sich durch einen Verschluß 42 (Fig. 6) in der Wandung des Zylinders 20 zu einem nicht dargestellten Antriebsmechanismus erstreckt.

Da Schaltgewichtsanordnungen und ihre Wirkungsweisen ebenfalls bekannt sind, werden diese hier nicht näher erläutert.

Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß die Wägevorrichtung zwei getrennte Balken aufweist, von welchen der eine, nämlich der Waagebalken 28, innerhalb einer geschlossenen Kammer ohne eine Dämpfungsvorrichtung angeordnet ist, während der andere, nämlich der Hilfsbalken 8, außerhalb der Kammer zwar ohne Schaltgewichte, jedoch mit einer Dämpfungsvorrichtung versehen angeordnet ist.

Diese beiden Balken sind nun durch Magnete praktisch starr so aneinandergekoppelt, daß die Bewegungen des Waagebalkens exakt auf den Hilfsbalken übertragen werden,' der seinerseits die Übertragung ao der Dämpfung auf den Waagebalken bewirkt. Der Waagebalken 28 trägt hierfür einen kleinen Dauermagneten 44, der senkrecht unter einem ähnlichen Magneten 45 liegt, den ein Fortsatz 46 des Dämpfungsbalkens 8 trägt (Fig. 4). Die zwei Magneten liegen mit den gleichen Polen einander gegenüber; die magnetische Abstoßungskraft, die sie auf die beiden Balken ausüben, wird dadurch kompensiert, daß die beiden Balken nach Ausschaltung der magnetischen Abstoßungskräfte, d. h. nach dem Fortnehmen der beiden Magneten, um die Hälfte der magnetischen Abstoßungskraft aus der Gleichgewichtslage heraus justiert werden. Wenn z. B. die magnetische Abstoßungskraft 600 mgr bei einem gegenseitigen Abstand der Magneten von 38,1 mm beträgt, so muß jeder Balken um 300 mgr aus seiner Gleichgewichtslage beim Fehlen der Magneten entgegen der Abstoßungskraft ausgelenkt sein.

Dabei wurde festgestellt, daß mit der beschriebenen Anordnung des Hilfsbalkens die Auslenkungen des Waagebalkens mindestens bis zu Gewichtsänderungen von 0,1 mgr genau wiedergegeben werden können. Ferner lassen sieh die Justierarbeiten in leichter Weise an den Hilfsbalken durchführen, ohne daß hierdurch eine Abweichung der Bewegungen der beiden Balken von mehr als 1 % auftritt.

Es ist ferner ersichtlich, daß die Balken und die Magneten nicht nur in der beschriebenen Form angeordnet sein können. Wenn auch in der vorliegenden Beschreibung die Wägevorrichtung als Substitutionswaage ausgebildet ist, so kann doch gleichermaßen auch eine Dreischneidenwaage verwendet werden. Darüber hinaus müssen die beiden Balken auch nicht in parallelen Ebenen liegen, sondern können auch in einem Winkel zueinander angeordnet sein, wobei die Nachteile dieser Anordnung, nämlich die Steigerung der Nichtlinearität, durch die Stellung der Magneten, indem ihre Achsen stets vertikal sind, sich weitgehend beheben ließen. Schließlich können die beiden Balken auch übereinander angeordnet sein, wobei in diesem Fall zwei Magnetpaare, und zwar je eines an jedem Ende eines Balkens, zu verwenden wären.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Präzisionswaage mit einem in einem geschlossenen Gehäuse gelagerten Waagebalken, wobei das Gehäuse evakuierbar oder mit Gasen anderer Dichte als Luft füllbar ist, sowie mit einem außerhalb des Gehäuses gelagerten Hilfsbalken, welcher mit dem Waagebalken durch an den beiden Balken angeordnete Magneten magnetisch gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Hilfsbalken (8) eine Luftdämpfung (10, 11) angreift.

2. Präzisionswaage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise Schaltgewichte (38) von dem Waagebalken (28) abhebbar bzw. auf ihm aufsetzbar sind.

3. Präzisionswaage nach Anspruch 1 mit einer nachlaufenden, kapazitiven Anzeigevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Elektrode des Kondensators von dem Hilfsbalken (8) selber gebildet ist, während die andere Elektrode (15) an einem um den Drehpunkt des Hilfsbalkens schwenkbaren Arm.(16) eines Gestänges (17) der nachlaufenden Anzeigevorrichtung angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 034 207;
USA.-Patentschriften Nr. 2 647 741, 2 730 303.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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