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Tariervorrichtung für eine oberschalige Präzisionswaage Bei Präzisionswaagen
üblicher Bauart ist der am Waagengestell schwenkbar gelagerte Waagebalken an seinem
einen Hebelarm mit einem Gegengewicht versehen, während am anderen Hebelarm der
mit der Lastschale versehene Schalenträger aufgehängt ist, welch letzterer vermittels
eines zwischen ihm und dem Waagengestell wirkenden Lenkhebels parallel geführt wird.
Um unmittelbar Gewichtsunterschiede auswägen zu können oder um das Gewicht von Behältern
zur Aufnahme des Wägegutes zu kompensieren, haben Präzisionswaagen noch eine Tariervorrichtung.
Die letztere weist ein gegenüber dem Waagengestell verstellbares Spannglied auf,
mit welchem eine zwischen diesem Spannglied und dem Schalenträger wirkende Tarierfeder
verstellt werden kann. Bei einer bekannten Ausbildung der Tariervorrichtung ist
die Tarierfeder eine stets auf Zug beanspruchte Schraubenfeder, welche das Bestreben
hat, den Schalenträger mit einer voreinstellbaren Zugkraft nach oben zu ziehen.
Es ist jedoch auch bekannt, die Tarierfeder derart zwischen dem Spannglied und dem
Schalenträger einzufügen, daß der Schalenträger stets nach unten gezogen wird, wobei
dann das am erwähnten Hebelarm befindliche Gegengewicht entsprechend zu vergrößern
ist.
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An solche Tarierfedern werden nun hohe Anforderungen gestellt, da
die Federkonstante der Tarierfeder unmittelbar auch die Empfindlichkeit der Waage
beeinflußt. Um eine Temperaturabhängigkeit der tarierenden Federkräfte zu vermeiden,
hat man die Tarierfeder durch zwei entweder in Reihe oder parallel wirkende, jedoch
stets in gleichem Sinne beanspruchte Federn von entsprechend verschiedener Bauart
und Beschaffenheit aufgelöst. Eine temperaturunabhängige Federkonstante kann aber
auch mit nur einer einzigen Tarierfeder erreicht werden, sofern bei der Herstellung
der Tarierfeder die in letzter Zeit bekanntgewordenen Vergütungsverfahren in Verbindung
mit geeigneten Federlegierungen benützt werden.
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Eine weitere Fehlerquelle, welche die Empfindlichkeit der Waage in
unerwünschter Weise verändert, ist durch die an sich unvermeidliche Nichtlinearität
zwischen Federkraft und Federweg der Tarierfeder gegeben. Besonders bei sehr empfindlichen
Präzisionswaagen mit hohem, durch die Tarierfeder bestrichenem Tarierbereich hat
die Nichtlinearität der Tarierfeder bereits Fehler in der Größenordnung von einigen
Zehntel Promille zur Folge, und es zeigt sich, daß diese vorwiegend durch das quadratische
Glied der Nichtlinearität bestimmt sind.
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Schließlich stellt sich eine weitere und ebenfalls
Meßfehler verursachende
Veränderung der Empfindlichkeit der Waage ein, wenn die letztere nicht genau horizontal
steht. Dabei tritt diese durch Horizontierfehler verursachte Veränderung der Empfindlichkeit
der Waage in erheblich verstärktem Maß auf, wenn gleichzeitig die Tarierfeder die
vorerwähnte Nichtlinearität aufweist.
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Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung eine Tariervorrichtung
für eine oberschalige Präzisionswaage, bei welcher am Waagebalken auf der einen
Seite ein Gegengewicht und auf der anderen Seite ein Schalenträger, durch Lenker
parallel geführt, angeordnet ist und bei welcher die Tariervorrichtung aus mehreren
einerseits am Schalenträger und andererseits an einem gegenüber dem Waagengestell
verstellbaren Spannglied angreifenden Federn besteht. Die oben kurz erläuterten
Unzulänglichkeiten der Tariervorrichtung für oberschalige Präzisionswaagen werden
nun dadurch weitgehend behoben, daß erfindungsgemäß die an dem einen dieser beiden
Bauelemente angreifenden Tarierfedern sich von diesem in entgegengesetzten Richtungen
nach oben bzw. unten zu den Angriffspunkten des anderen Bauelementes erstrecken,
derart, daß von den gegenläufig wirkenden Tarierfedern eine den Schalenträger nach
oben und eine andere den Schalenträger nach unten zu ziehen sucht und daß bei einer
Verstellung des Spanngliedes und bei festgehaltenem Schalenträger die eine Tarierfeder
gespannt und die andere in gleichem Maße entspannt wird. Dabei hat es sich als zweckmäßig
erwiesen, wenn von den beiden Tarierfedern bei den betriebsmäßigen Grenzstellungen
des
Spanngliedes und der entgegengesetzt liegenden des Schalenträgers
die jeweils entspannte Tarierfeder noch eine bestimmte Vorspannung aufweist. In
weiterer Ausbildung der Erfindung sind die Tarierfedern so angeordnet, daß die den
Schalenträger nach unten ziehende Tarierfeder zwischen einem oberen Arm des Schalenträgers
und einem unteren Arm des Spanngliedes angreift, während die den Schalenträger nach
oben ziehende Tarierfeder zwischen einem unteren Arm des Schalenträgers und einem
oberen Arm des Spanngliedes angreift. Die genannten Arme werden dann am besten wechselseitig
gegeneinander versetzt angeordnet, derart, daß sich die beiden Tarierfedern nebeneinander
befinden und sich in wenigstens näherungsweise lotrechter Richtung zwischen den
zugeordneten Armen erstrecken.
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Die Erfindung ist nachstehend an einem vereinfachten Ausführungsbeispiel
an Hand der Zeichnung mit schematischer Darstellung und perspektivischer Ansicht
näher erläutert, wobei die für das Verständnis der Erfindung nicht unbedingt erforderlichen
Einzelheiten aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht näher veranschaulicht sind.
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Das Waagengestell weist die Grundplatte 1 und eine an ihr starr befestigte
und nach oben ragende, plattenförmige Säule2 auf, deren oberes Ende das V-förmige
Widerlager 3 zur Unterstützung der Mittelschneide 4 des Waagebalkens 5 aufweist.
Vom Waagebalken 5 ist der längere und üblicherweise mit dem Gegengewicht versehene
Waagebalkenarm nur abgebrochen veranschaulicht. Hingegen ist der kürzere und mit
der Außenschneide 6 versehene Waagebalkenarm vollständig wiedergegeben. Auf der
geteilt ausgeführten Außenschneide 6 ruht die ebenfalls mit einem V-förmigen Widerlager
7 versehene Traverse 8, welche einen Teil des Schalenträgers bildet. Der letztere
weist eine starr mit der Traverse 8 verbundene Stange 9 mit an ihrem oberen Ende
befestigter Lastschale 10 auf. Unten an der Stange 9 ist eine weitere Traverse 11
befestigt, welche ebenfalls ein V-förmiges Widerlager 12 besitzt. Am oberen Teil
des Schalenträgers 8 bis 11 und nahezu auf der Höhe der Traverse8 ist ein auskragender
Arm 13 vorgesehen. Ein weiterer auskragender Arm X ist an der Traverse 11 und damit
am unteren Teil des Schalenträgers vorgesehen. Die beiden Arme 13 und 14 sind seitlich
gegeneinander versetzt.
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Um eine Parallelführung des Schalenträgers 8 bis 11 zu erhalten,
ist der Lenkhebel 15 angebracht. Die eine Schneide 16 desselben ruht in der V-förmigen
Ausnehmung 1L2 der Traverse 11 des Schalenträgers, während die andere, zu ihr parallele
Schneide 17 in einem weiteren V-förmigen Lager 18 sitzt, welches an der Säule 2
ausgenommen ist.
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Die Tariervorrichtung ist ebenfalls auf dem Waagengestell aufgebaut.
Zu diesem Zweck ist in der Grundplatte 1 eine Vierkantschiene 19 befestigt, die
oben mit einem Querbügel 20 versehen ist. An der Grundplatte 1 und von der Vierkantschiene
19 durchsetzt ist schließlich noch ein Lagerblock 21 angebracht, in welchem eine
Spindel 22 drehbar gelagert, jedoch gegen axiale Verschiebung gesichert ist. Die
Spindel 22 erhält im Querbügel 20 eine weitere drehbare Lagerung, wobei am oberen
Ende der Spindel 22 ein von Hand zu bedienender Drehknopf 23 angebracht ist. Das
im oberen Teil der Spindel 22 angebrachte Gewinde 24 ist zur Ver-
stellung der Höhenlage
des Spanngliedes der Tariervorrichtung ausgebildet. Dieses Spannglied besteht im
wesentlichen aus dem lotrechten Träger 25, der unten mit der Quertraverse 26 versehen
ist. Diese letztere ist einerseits am zylindrischen unteren Teil der Spindel 22
und andererseits an der Vierkantschiene 19 in lotrechter Richtung beweglich geführt.
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Das obere Ende 27 des Trägers 25 ist horizontal abgewinkelt und weist
ein mit dem Außengewinde 24 der Spindel 22 zusammenwirkendes Innengewinde auf. Am
oberen Teil 27 ist ein auskragender Arm 28 angebracht, der lotrecht über dem Arm
14 des Schalenträgers 8 bis 11 endet. In entsprechender Weise endet der an der Quertraverse
26 angebrachte auskragende Arm 29 lotrecht unterhalb des Armes 13 des Schalenträgers,
so daß also die Arme 13, 14 und 28, 29 wechselseitig gegeneinander versetzt sind,
wobei ihre Enden jeweils übereinanderliegen.
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Zwischen den Armen 14 und 28 ist nun eine erste, ausschließlich auf
Zug beanspruchte Tarierfeder 30 ausgespannt, welche das Bestreben hat, den Schalenträger
8 bis 11 nach oben zu ziehen. Eine zweite Tarierfeder 31, die ebenfalls nur auf
Zug beansprucht werden soll, greift zwischen den Armen 13 und 29 an, wobei diese
das Bestreben hat, den Schalenträger 8 bis 11 nach unten zu ziehen. An ihren freien
Enden sind die Tarierfedern 30 und 31 mit den angedeuteten Gewinden versehen, und
jedes Federende wird mit Hilfe von zwei aufgeschraubten kleinen Muttern 32 am betreffenden
Arm 13, 14, 28, 29 befestigt. In der Zeichnung ist jeweils nur die oben befindliche
Mutter 32 sichtbar. Um schließlich die durch die beiden Tarierfedern30 und 31 bewirkte
Zugrichtung justieren zu können, haben die Arme 13 und 14 Schlitze 33, welche in
Richtung des Waagebalkens 5 und damit senkrecht zur Richtung der Schneiden 4 und
6 verlaufen. In ihrem ausgebauten und entspannten Zustand sollen die Tarierfedern
30 und 31 Schraubenfedern von je gleicher Bauart, Materialbeschaffenheit und Abmessung
darstellen.
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Die ganze Anordnung ist nun derart getroffen, daß auch bei der tiefsten
Stellung des Spanngliedes 25 bis 27 und gleichzeitig bei der höchsten Stellung des
Schalenträgers 8 bis 11 die Tarierfeder 30 gerade noch nicht völlig entspannt ist.
Dies entspricht der Stellung Null der Tariervorrichtung und gleichzeitig der Stellung
Null des Waagebalkens bei unbelasteter Lastschale 10. Die andere Tarierfeder 31
soll hingegen auch bei der höchsten Stellung des Spanngliedes 25 bis 27 und gleichzeitig
bei der tiefsten Stellung des Schalenträgers 8 bis 11 ebenfalls gerade noch nicht
völlig entspannt sein. In entsprechender Weise ist dies bei maximaler Tarierung
und gleichzeitig beim Vollausschlag des Waagebalkens 5 (Maximallast auf der Lastschale
10) der Fall. Um eine Tarierung auszuführen, ist demnach durch entsprechende Drehung
der Spindel 22 das Spannglied 25 bis 27 aus seiner tiefsten Stellung heraus anzuheben,
wodurch die Zugkraft der den Schalenträger 8 bis 11 nach unten ziehenden Tarierfeder
31 vermindert und gleichzeitig die Zugkraft der den Schalenträger 8 bis 11 nach
oben ziehenden Tarierfeder 30 vergrößert wird. Denkt man sich den Schalenträger
8 bis 11 festgehalten, und verstellt man sodann die Höhenlage des Spanngliedes 25
bis 27, so wird stets die eine der beiden Tarierfedern stärker gespannt, während
die andere der beiden Tarierfedern entsprechend entspannt wird.
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Die beiden Tarierfedern werden somit immer gegenläufig verstellt,
und dies hat zur Folge, daß bei der resultierenden, von beiden Tarierfedern 30 und
31 ausgeübten Summenkraft sich die nichtlinearen Kraftanteile der einzelnen Federn
kompensieren, so daß die Summenkraft praktisch keine Nichtlinearitäten mehr aufweist.
Bei einer einzelnen Feder ist bekanntlich die Nichtlinearität zwischen Federkraft
und Federweg zum überwiegenden Teil durch den Kraftanteil gegeben, der proportional
dem Quadrat des Federweges ist, und bei der hier verwendeten gegenläufigen Verstellung
der Tarierfedern 30 und 31 hebt sich dann dieses quadratische Glied genau heraus.
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Darüber hinaus und teilweise als Folge der erwähnten Beseitigung
von Nichtlinearitäten wird ferner eine verbesserte Konstanz der Empfindlichkeit
der Waage in bezug auf Horizontierungsfehler erreicht, so daß dann bei Anwesenheit
von Horizontierungsfehlern lediglich der Nullpunkt des Waagebalkens nachzustellen
ist. Die praktische Handhabung der Waage bei der Durchführung von Wägungen mit oder
ohne Tarierung wird hierdurch erheblich erleichtert.