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Die Erfindung betrifft eine Präzisions- oder Feinwaage zum Feststellen
der Gewichtsdifferenz zwischen einer Eine und einer Rückwaage mittels einer am Waagebalken
angeordneten, mit Zahlen und zugeordneten Teilstrichen beschrifteten Meßlatte, deren
im optischen Strahlengang einer Projektionsvorrichtung liegende Teilstriche auf
eine Anzeigeplatte mit Ablesemarkierung projizierbar sind, wobei die Projektionsvorrichtung
parallel zur Meßplatte verschiebbar ist und die Teilstriche beidseitig symmetrisch
zu einem mittleren, mit seiner Verlängerung durch die Mittelschneide des Waagebalkens
verlaufenden Teilstrich liegen.
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Bei einer bekannten Waage dieser Art muß jeweils mit einer Einwaage
von absolut gleichbleibender Größe gearbeitet werden. Bei dieser Waage wird nämlich
eine nach Strichen unterteilte Skala zur Anzeige der Absolutwerte des Gewichtes
projiziert.
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Neben dieser Skala ist eine gegenläufige Skala angeordnet, die es
gestattet, eine aufgetretene absolute Gewichtsdifferenz unmittelbar abzulesen. Diese
bekannte Waage ist außerdem mit einer Tara-Ausgleichsvorrichtung ausgestattet. Zu
dieser gehören erstens auf den Waagebalken einwirkende Tariergewichte, und überdies
ist die die nach Strichen unterteilte Skala projizierende Optik etwa senkrecht zu
den Teilungsstrichen der Skala in einer zur Meßplatte parallelen Ebene verlagerbar,
so daß auf diese Weise eine Feineinstellung des Tara-Ausgleiches erfolgen kann.
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Die Verschiebung einer Projektionsoptik gegenüber unterteilten Skalen
ist darüber hinaus auch bei anderen Waagen gebräuchlich, wobei diese jedoch nicht
Präzisions- oder Feinwaagen zum Feststellen von Gewichtsdifferenzen sind.
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Es sind nun vielerlei Wägeprobleme bekannt, bei denen Gewichtsdifferenzen
nicht in Gewichtseinheiten, sondern in Prozentanteilen der Einwaage angegeben werden
sollen. Zu diesen Fällen zählen alle Feuchtigkeits- und Ascheproben, z. B. an Butter,
Getreide, Tabak usw. Um nun bei einer Strichplatte mit 100 Teilstrichen auf den
Gesamtausschlag von 10 g genaue Prozentwerte zu erhalten, ist es notwendig, die
Einwaage auf mindestens 0,1 0/o genau dem Gesamtausschlag von 10g bzw. 1000/o anzupassen.
Dies erfordert Geschicklichkeit und Übung, wobei der Zeitaufwand immer erheblich
ist. Es kommt auch vor, daß die Einwaage in einer vom Soll abweichenden Größe gemacht
wird, womit die Rückwaage ins Verhältnis zur Einwaage gesetzt werden muß. Dies erfordert
aber eine Rechenoperation, welche weder immer zulässig noch erwünscht ist. Um diese
Schwierigkeiten zu umgehen, kann man die Empfindlichkeit des Waagebalkens durch
Gewichtsverlagerung am Waagebalken dem ungefähr eingewogenen Wägegut anpassen. Eine
solche Anordnung ist aber weder zweckmäßig noch einfach realisierbar, da sie einerseits
einen Eingriff in die Waage verlangt und andererseits kaum ohne Nullpunktsbeeinflussung
vor sich geht.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Waage der eingangs als bekannt
vorausgesetzten Gattung für die unmittelbare Feststellung einer Gewichtsdifferenz
in Prozentanteilen auszugestalten, und zwar so, daß nach einer geringfügigen Verstellung
auch dann der richtige Prozentanteil der Gewichtsdifferenz angegeben wird, wenn
die Einwaage in einem vorbestimmten Bereich von Einwaagegewichten schwankt.
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Mit anderen Worten soll also eine Präzisions- oder Feinwaage zum
Feststellen der Gewichtsdifferenz zwischen einer Eine und einer Rückwaage geschaffen
werden, bei der man nicht darauf angewiesen ist, eine zu wägende Probe vorher auf
ein genau vorbestimmtes Gewicht auszuwägen, sondern es soll vielmehr möglich sein,
nach den üblichen Probeentnahmetechniken Probemengen schwankender Menge zu entnehmen
und trotzdem für jede Probe exakt die prozentuale Gewichtsdifferenz festzustellen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Präzisions-oder Feinwaage der
eingangs genannten Gattung so gestaltet, daß erfindungsgemäß die Projektionsvorrichtung
parallel zur Richtung der parallel zueinander liegenden Teilstriche bei der Nullage
des Waagebalkens, ausgehend von einer vorbestimmten Lage, verschiebbar ist, derart,
daß ohne Feststellung des genauen Gewichtes der Einwaage die Projektionsvorrichtung
auf einen mit 100°/o bezifferten Teilstrich einstellbar ist.
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Bei einer solchen Ausgestaltung der Präzisions-oder Feinwaage lassen
sich prozentuale Gewichtsdifferenzen für einen großen Bereich von Einwaagen genau
bestimmen. Die Größe des Bereiches der Einwaagegewichte ist lediglich durch die
geometrischen Abmessungen der Waage bedingt und kann beispielsweise bei einem vorgegebenen
Nennwert des Einwaagegewichtes t 15 0/o betragen.
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Eine Wägung geht nun folgendermaßen vor sich: Nach Überprüfung und
eventueller Korrektur der Nullage im gewohnten Sinn wird das volumenmäßig vorbestimmte
Wägegut auf die Waagschale gebracht.
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Nach dem Einschwingen wird in der Regel die Feststellung gemacht,
daß der Soll-Teilstrich der abgebildeten Skala nicht mit der Marke (Index, Nonius)
übereinstimmt. Durch Verschieben des Objektivs über einen am Waagen gehäuse angebrachten
Drehknopf wird die Übereinstimmung des Soll-Teilstrichs mit der Marke bewerkstelligt.
Nach dieser Korrektur auf 100°/o Ausschlag wird die Probe (Feuchtigkeit oder Asche)
verarbeitet und nachher wieder auf die Waage gebracht. Der Gewichtsverlust wird
nun direkt in Prozentwerten ersichtlich. Eine vorzugsweise gegenläufige Bezifferung
der Teilstriche erleichtert die Ablesung.
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Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Es stellt dar Fig. 1 eine schematische Draufsicht von Waagebalken
und Projektionsvorrichtung, Fig.2 die Verschiebeanordnung von Beleuchtungsteil,
Lichtkabel und dem Projektionsobjektiv, F Ig. 3 a, 3 b, 3 c die Nullage und die
beiden Extremfälle an Hand von vereinfachten Waagenskaladarstellungen, Fig. 4 a,
4 b, 4c einige Ablesebilder, wie sie auf dem Bildschirm der dargestellten Waage
auftreten.
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Die Grundplatte 1 der Waage weist einen Lagerbock 2 auf, welcher
die Lagerpfanne 3 für den Waage balken trägt. Darauf ruht mittels einerMittelschneide
4 der asymmetrische Waagebalken ! 5. Am vorderen Balkenende sitzt die Außenschneide
6, welche ihrerseits den Träger der Lastschale und eventuellen Schaltgewichten aufnimmt.
Am hinteren Balkenende befindet sich einerseits das feste Gegengewicht 7 und andererseits
eine Meßplatte 8 aus Glas, welche die für die Gewichtsermittlung notwendige Skala
mit Strichen und Ziffern trägt. Auf der Grundplatte der
Waage befinden
sich noch die Glühlampe 9 und der Kondensor 10 sowie der verschiebbare Schlitten
11 mit dem angebauten Lichtleiter 12, dem Objektiv 13 und dem Mehrfachumlenkspiegel
14. Das zweite Objektiv 15 und der Bildschirm 16 sind an der Grundplatte befestigt,
wobei der Bildschirm von außen her durch den Lichtschacht 17 beobachtet wird.
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Det Verlauf der parallelen Teilstriche 18 auf der Meßplatte 8 ist
in Fig. 2 angedeutet. Der in der Richtung +s des Teilstrichs 0 bzw. 100 0/o bei
Nulllage des Waagebalkens rechtwinklig zur optischen Achse der Proj ektionsvorrichtung
verschiebbare Schlitten 11 trägt das Ende des Lichtleitkabelsl2, das Objektiv 13
und den Umlenkspiegel 14. Das von der Glühlampe 9 durch den Lichtleiter zugeführte
Licht wird auf die Skala konzentriert. Das Objektiv 13 bildet den zur Abbildung
gelangenden Ausschnitt der Skala ins Unendliche ab. Das das Objektiv 13 verlassende
Licht bzw. Bild gelangt über den Umlenkspiegel 14 zu dem zweiten Objektiv 15, welches
seinerseits so einjustiert ist, daß es das aus dem Unendlichen kommende Licht bzw.
Bild auf der Mattscheibe 16 zur reellen Abbildung bringt. Die Bewegungsrichtung
As des Schlittens verläuft genau parallel zur optischen Achse der Lichtstrahlen
vom Umlenkspiegelaustritt zum zweiten Objektiv 15. Unter der Voraussetzung, daß
auch die Schlittenführung 19 eine Gerade bildet, ändern sich trotz der variablen
Abbildungsstrecke zufolge des parallelen Strahlenganges zwischen den beiden Objektiven
weder Bildschärfe noch Abbildungsmaßstab (Vergrößerung) noch die Bildlage des Nullstriches.
Durch die Verschiebung des Schlittens 11 ändert sich nur der Bildausschnitt in der
Strichrichtung gesehen, d. h., es wird bei der Mittellage des Schlittens die Strichmitte,
im einen Extremfall das eine Strichende und im anderen Extremfall das andere Strichende
abgebildet. Die Bezifferung ist so gewählt, daß in jedem Fall die zu einer einwandfreien
Ablesung notwendigen Zahlen auf dem Bildschirm 16 erscheinen.
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Die ebenfalls auf der Meßplatte 8 angebrachte, quer durch die Teilstriche
18 verlaufende Kreisbogenlinie 20 erlaubt es, den Schlitten 11 und damit die optische
Achse der Projektionsvorrichtung jederzeit in die Ausgangslage, d. h. in die Soll-Empfindlichkeit,
zurückzustellen.
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Die Verschiebung wird durch einen Exzenter 21 bewirkt, welcher durch
einen am Waagengehäuse befindlichen Drehknopf 22 drehbar ist. Der Exzenter wirkt
mit einer Kontaktfläche 23 am Schlitten 11 zusammen. Die Gradführung des Schlittens
kann in bekannter Weise als Schwalbenschwanzführung, Stift-Nuten-Führung oder als
Kugelführung ausgebildet sein.
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Mit den F i g. 3 a, 3 b, 3 c ist vereinfacht und schematisch die
Anordnung der Teilstriche auf der Meßplatte 8 und, als kleiner Kreis k angedeutet,
die Lage des Abbildungsobjektivs bzw. den Schnittpunkt seiner optischen Achse mit
dem betreffenden Teilstrich veranschaulicht.
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In F 1 g. 3 a ist die Lage des Waagebalkens bei einer Belastung P
= 0 dargestellt. Aus dieser Figur ist auch das Zusammenfallen der Richtung des Nullstriches
mit der Verschiebungsrichtung s des Schlittens 11 erkennbar.
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F 1 g. 3 b veranschaulicht die Auslenkung des Waagebalkens bei untergewichtiger
Einwaage. Die Skala schwingt nicht bis zum Teilstrich 100. Durch
Verschiebung des
Objektivs nach rechts wird die optische Achse zum Schnitt mit dem erwähnten Teilstrich
gebracht und somit die Basis für die Prozentwägung erstellt.
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In F 1 g. 3 c ist die Auslenkung des Waagebalkens bei übergewichtiger
Einwaage dargestellt. Die Skala schwingt über den Teilstrich 100. Durch Verschiebung
des Objektivs nach links in diesem Fall wird die optische Achse zum Schnitt mit
dem erwähnten Teilstrich gebracht und auf diese Art ebenfalls die Ausgangsbasis
für die Prozentwägung geschaffen.
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Eine Anzahl Ablesebilder, wie sie am Bildschirm 16 auftreten, sind
in den Fig. 4 a, 4b und 4c dargestellt.
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In F 1 g. 4 a ist der Bildschirm in der Ausgangslage der Waage vor
Wägebeginn mit der Skala in korrekter Nullage bei Soll-Empfindlichkeit veranschaulicht.
In der Mitte des Bildschirmes und ganz rechts sind zwei relativ dicke Hauptstriche
sichtbar, von denen der erste mit »10« und der zweite mit »9« bezeichnet ist, was
jedoch lediglich als Abkürzung für 100 bzw. 90010 steht. Die zwischen den Hauptstrichen
dargestellten Teilstriche entsprechen den Prozentzahlen 91 bis 990/0. Die links
vom mittleren Hauptstrich sichtbaren Teilstriche dienen nur zur Erleichterung der
Nullagejustierung in bezug auf eine unten am Bildschirm fest angebrachte Noniusteilung.
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Die Angabe 1000/0 bedeutet, daß, wenn bei der Rückwaage das Bild nach
F 1 g. 4 a wieder erscheinen sollte, der Gewichtsverlust 100n/o wäre, was natürlich
nur ein praktisch nicht in Betracht kommender Grenzfall ist. In F i g. 4 b sind
zwei Hauptstriche sichtbar, die 40 bzw. 500/0 Gewichtsverlust entsprechen. Da der
Nullstrich der Noniusteilung sich links vom Teilstrich 430/0 und der dritte Noniusteilungsstrich
mit einem Teilstrich der Meßplatte zusammenfällt, werden 43,30/0 Gewichtsverlust
abgelesen. In gleicher Weise ergibt sich aus F 1 g. 4 c die Ablesung 12,90/0 Gewichtsverlust.
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Die Meßplatte ist also mit Ziffern versehen, welche dem Gewichtsverlust
entsprechen, während die in den F 1 g. 3 a bis 3 c angegebenen Prozentzahlen auf
das Gewicht der Einwaage bezogen sind.