DE1549295C3 - Abwägevorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abwägevorrichtung mit einem das zii messende Gewicht aufnehmenden Lastteil und einem in Grenzen schwenkbar an einem ortsfesten Rahmen angebrachten Ausgleichsteil, bei welcher der Lastteil und der Ausgleichsteil gegeneinander gerichtete Drehmomente in bezug auf die Schwenk-■ achse des Ausgleichsteiles erzeugen, und bei welcher die Gewichte von Lastteil und Ausgleichsteil derart bemessen sind, daß das von dem Gewicht des Lastteiles bei mit Soll-Last belasteter Waage erzeugte Moment um die Schwenkachse im wesentlichen gerade von demjenigen Moment kompensiert wird, mit welchem das Gewicht des Ausgleichsteiles an dieser Achse angreift.

Bei einer bekannten Ablagevorrichtung dieser Art (USA.-Patentschrift 2 741450) wird das Waagegleichgewicht ausschließlich durch das Gleichgewicht zwischen den Massenmomenten von Ausgleichsteil und Lastteil erzeugt. Dies hat den Vorteil, daß keine Federn an der Erzielung des Kräftegleichgewichts beteiligt sind, so daß die Schwingneigung einer derartigen Abwägevorrichtung in gewissem Umfang herabgesetzt ist.

Die Massenmomente im Lastteil und im Ausgleichsteil sind bei der bekannten Abwägevorrichtung jedoch nicht konstant, sondern ändern sich je nach Größe der zu messenden Last. Innerhalb eines Waagenbaumes ist ein Gewicht angeordnet, das über die Länge des Waagenbaumes horizontal verschoben werden kann. Das Massenmoment des Ausgleichsteiles gleicht sich stets demjenigen des Lastteiles an und ändert sich in Abhängigkeit von dem zu prüfenden Gewicht. Dies hat zur Folge, daß sich auch die Eigenfrequenz des Systems ändert. Wenn man bestrebt ist, kurze Abwägezeiten zu erhalten, dann muß man dafür sorgen, daß die Einschwingzeit der Waage möglichst kurz ist. Die Dämpfung wird dann so eingestellt, daß bei einer bestimmten Last gerade kein Überschwingen stattfindet. Ändert sich jedoch die Last, dann ändert sich auch die Eigenfrequenz der Meßwaage. Die eingestellte Dämpfung ist für die neue Eigenfrequenz nicht mehr optimal, so daß entweder

ein Überschwingen stattfindet (zu kleine Dämpfung), oder die Dämpfung so groß ist, daß durch sie eine erhebliche Verzögerung bewirkt wird.

Eine weitere bekannte Abwägevorrichtung (USA.-Patentschrift 3 163 248), die zur Ermittlung der Belastung eines Förderbandes dient, ist mit einem horizontalen Waagebalken versehen, an dessen einem Ende Laufrollen befestigt sind, über die das Förderband läuft. Ist die Belastung der Waage durch das Förderband zu groß, dann wird ein elektrischer Kontakt geschlossen. Bei dieser Waage wird ausdrücklich eine so hohe Dämpfung eingestellt, daß sich sehr lange Wägezeiten von vielen Sekunden ergeben.

Eine Waage, die nach dem Substitutionsprinzip arbeitet, d. h. bei der die Masse des Lastteiles unabhängig von der zu wägenden Masse stets konstant gehalten wird, ist durch die USA.-Patentschrift 2 731 255 bekannt. Bei dieser Waage sind am Lastteil Gewichte angebracht, die bei Belastung der Waage durch die zu wägende Last in entsprechender Anzahl entfernt werden, so daß die Gesamtmasse des Lastteiles, die sich aus der zu wägenden Masse und den Gewichten zusammensetzt, konstant bleibt. Die Ausgleichskraft wird bei dieser bekannten Waage jedoch durch eine Feder aufgebracht. Es handelt sich daher um ein Feder-Masse-System, das eine starke Schwingneigung aufweist und außerordentlich anfällig sowohl gegen Horizontalschwingungen als auch gegen Vertikalschwingungen ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Abwägevorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der das Gewicht von abgemessenen und/oder abzumessenden Portionen veränderbarer Größe rasch unter Vermeidung von störendem Überschwingen bestimmt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Massenmoment des Ausgleichsteiles der als Substitutionswaage ausgebildeten Abwägevorrichtung unabhängig von einer Veränderung der Last fest ist, daß am Lastteil eine Dämpfungseinrichtung angreift, und daß am Lastteil und/ oder am Ausgleichsteil Federn angreifen, von denen jede — bezogen auf die Schwenkachse — ein Drehmoment auf den Lastteil bzw. den Ausgleichsteil ausübt, und die Federn so bemessen und angeordnet sind, daß die von ihnen erzeugten Drehmomente sich insgesamt aufheben, wenn die zu messende Last ihr Soll-Gewicht erreicht hat.

Bei der Durchführung von Messungen mit der erfindungsgemäßen Abwägevorrichtung werden Eingriffe ausschließlich an dem Lastteil durchgeführt. Dieser ist mit einer Anzahl von Meßgewichten versehen, die vor den Messungen so ausgewählt werden, daß sie in Verbindung mit dem erwarteten Gewicht der zu wägenden Portion das zum Gleichgewicht erforderliche Massenmoment erzeugen.

Die Konstanz der Massenmomente tritt dadurch ein, daß am Ausgleichsteil keine Masse vorhanden ist, die bei Durchführung unterschiedlicher Wägungen in ihrem Betrag verändert oder gegenüber der Schwenkachse verschoben werden müßte.

Ein wichtiger Vorteil des Anmeldungsgegenstandes besteht darin, daß die Abwägevorrichtung eine konstante Eigenfrequenz hat. Wäre die Eigenfrequenz vom Gewicht der zu wägenden Masse abhängig, so ließe sich die kritische Dämpfung des Systems nicht mit hinreichender Genauigkeit einstellen. Die kritische Dämpfung, bei der gerade kein Überschwingen mehr stattfindet, würde in diesem Falle für eine bestimmte Frequenz eingestellt werden und somit nur für eine ganz bestimmte Last wirksam sein. Würde sich die Last verändern, so müßte gleichzeitig entweder die Masse des Ausgleichsteiles verändert werden, oder diese müßte in bezug auf die Schwenkachse verschoben werden, um das Momentengleichgewicht wieder herzustellen. Hierdurch würde sich jedoch die Eigenfrequenz des Systems ändern, und es wäre nicht mehr sichergestellt, daß die kritische Dämpfung noch eingehalten ist. Erfolgt die Auswertung der Wägung automatisch, z. B. durch elektrische Kontakte gesteuert, so kann ein Überschwingen bei unterkritischer Dämpfung zu Fehlauslösungen führen, die die Mes-

¹^ sungen erheblich stören. Überkritische Dämpfung verursacht andererseits lange Meßzeiten.

Bei der erfindungsgemäßen Abwägevorrichtung ist die Eigenfrequenz des Systems unabhängig von dem Soll-Gewicht der abzuwägenden Portion gleichbleibend, und es'ist möglich, die kritische Dämpfung exakt einzustellen. Man erhält damit für alle abzuwägenden Gewichte kurze Ansprechzeiten und verhindert das Auftreten von Überschwingungen, die zu Fehlmessungen führen könnten.

Wenn im folgenden der Ausdruck »Wiederholbarkeit« benutzt wird, so ist hiermit die Eigenschaf t einer Abwägevorrichtung oder Waage zu verstehen, mit dem gleichen Gewicht auf dem Lastteil bei jedem Wägevorgang in die gleiche Stellung zurückzukehren.

Das Verhältnis Masse/Schaltweg an der Abtastvorrichtung (g/mm) muß möglichst niedrig gehalten werden.

Die »Ansprechzeit« der Abwägevorrichtung ist diejenige Zeit, die zwischen dem Aufbringen der Portion auf den Lastteil und dem Wirksamwerden der Abtastvorrichtung vergeht. Die Ansprechzeit entspricht einer Schwingungsperiode der Waage. Würde man die einstellbare Dämpfungseinrichtung entfernen und die Waage frei schwingen lassen, dann könnte die Schwingfrequenz gezählt werden. Ihr Reziprokwert ergibt die Ansprechzeit.

Um die Schwingneigung der Abwägevorrichtung zu reduzieren, werden Federn nach der Erfindung lediglich verwendet, um eine rasche und proportionale Veränderung der Stellung des Ausgleichsteiles bei einer Lastveränderung am Lastteil zu bewirken. Die Federn wirken sich daher nur dynamisch aus; auf das stationäre Gleichgewicht der Waage haben sie keinen Einfluß.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Angriffspunkt des Lastteiles am Ausgleichsteil im belasteten Zustand der Waage mit dem Schwerpunkt des Ausgleichsteiles und dessen Schwenkachse wenigstens annähernd in einer horizontalen Ebene liegt. Bei einer derartigen Abwägevorrichtung wirken sich Horizontalschwingungen, die entstehen können, wenn die Abwägevorrichtung auf einer Maschine od. dgl. montiert ist, nicht nachteilig auf den Wägevorgang aus, weil vertikalgerichtete

Massenkräfte nicht oder nur in geringem Umfang erzeugt werden.

Die erfindungsgemäße Abwägevorrichtung läßt sich mit einem extrem kurzen Momentenarm am Lastteil herstellen. Hierdurch lassen sich die An-Sprechzeiten noch verkürzen.

Die größtmögliche Schwingungsimmunität erzielt man, wenn das Massenmomentensystem nicht nur in der waagerechten, sondern auch in der senkrechten

Ebene ausgeglichen ist, weil dann weder Vertikalschwingungen noch Horizontalschwingungen der Vorrichtung die Meßanzeige beeinflussen.

Andere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Waage gemäß der Erfindung, in welcher bestimmte Teile der Deutlichkeit halber weggebrochen sind,

F i g. 2 eine Seitenansicht der Waage gemäß F i g. 1, von welcher bestimmte Teile im Schnitt dargestellt und andere Teile der Deutlichkeit halber weggebrochen sind,

F i g. 3 einen teilweisen Querschnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 1, ¹S

Fig. 4 eine schaubildliche Ansicht der Waage gemäß den Fig. 1 und 2, von welcher der die Last aufnehmende Teil entfernt ist,

Fig. 5 in größerem Maßstab eine teilweise Seitenansicht der·Wiegeelemente und der Schwenkachsen im nicht ausgeglichenen Zustand, wobei bestimmte Teile der Deutlichkeit halber weggebrochen sind,

Fig. 6 eine Fig. 5 ähnliche Ansicht der Wiegeelemente und der Schwenkachsen in der Stellung, die sie einnehmen, wenn sich das End- oder Gesamtgewicht des zu wiegenden Produkts auf dem die Last aufnehmenden Teil befindet,

Fig. 7 ein schematisches Diagramm der Stellung und der Bewegungen der Wiegeelemente im nicht ausgeglichenen und im ausgeglichenen Zustand,

Fig. 8 eine schaubildliche Ansicht eines Teils der Waage, unter einem Winkel von 90° von der linken Seite der Fig. 4 gesehen,

F i g. 9 eine schaubildliche Ansicht eines Teils der Waage, unter einem Winkel von 90° von der linken Seite der Fig. 8 gesehen.

Die in den Zeichnungen dargestellte Waage ist zur Verwendung in Verbindung mit einer in Betrieb befindlichen Maschine geeignet, wie z. B. einer Sackfüllmaschine, einer Packungsfüllmaschine oder einer Gewichtsprüfmaschine, welche in bekannter Weise die Verwendung von auf einem Förderband bewegten Packungen erfordern.

Die Waage besteht aus einem Unterteil 1 mit einem Rahmen auf demselben, der allgemein mit 2 bezeich- *⁵ net ist. Der Rahmen umfaßt einen aufrechten Teil 3 auf der einen Seite des Uäterteils und einen ähnlichen aufrechten Teil 4 auf der entgegengesetzten Seite des Unterteils, wie die Fig. 1 und 4 deutlich zeigen.

Der Waagenaufbau enthält ein erstes und ein zweites Wiegeelement. Das erste Wiegeelement umfaßt den die Last aufnehmenden Teil und das zweite Wiegeelement ist der Ausgleichsteil. Das erste Wiegeelement ist allgemein mit 5 und das zweite Wiegeelement allgemein mit 6 bezeichnet.

Das erste Wiegeelement umfaßt einen Querteil 7, der sich quer zum Unterteil 1 erstreckt und oberhalb desselben abgestützt ist. Dieser Querteil 7 ist an jedem Ende mit nach außen gerichteten Stützen 8 und 9 versehen. Der Querteil 7 und die Stützen 8, 9 bilden einen Befestigungsbügel für den die Last aufnehmenden Teil.

Je nach dem Zweck, für den die Waage verwendet werden soll, und je nach dem zu wiegenden Material oder Produkt kann der die Last aufnehmende Teil verschiedene Formen aufweisen. Die dargestellte Ausführungsform der Waage ist besonders für die Verwendung als Nettomeßwaage geeignet und der die Last aufnehmende Teil hat die Form eines Wiegetrichters 10. Derselbe ist auf jeder Seite mit nach außen gerichteten Ansätzen 11 versehen, welche an den Stützen 8, 9 befestigt werden und auf diese Weise einen Teil der Masse des ersten Wiegeelements bilden.

Es ist wünschenswert, daß der Wiegetrichter jederzeit in einer aufrechten Stellung verbleibt, und zwar während der Zuführung des zu wiegenden Materials in den Trichter und während seiner Bewegung mit den anderen Teilen des Wiegeelements nach unten, nachdem das vorherbestimmte Gewicht aufgenommen worden ist. Zu diesem Zweck können mit dem Trichter obere und untere Stabilisierungsmittel verbunden werden. Wie die Zeichnung zeigt, bestehen die oberen Stabilisierungsmittel aus einem Paar von Stabilisierungsdrähten 12 und 13. Die äußeren Enden jedes Stabilisierungsdrahtes sind zwischen Klemmbacken 14 und 15 angeordnet, wie die Fig. 1, 2 und 3 zeigen. Das an den Wiegetrichter angrenzende Ende jedes Stabilisieriingsdrahtes wird durch einen ähnlichen Klemmteil 16 an seinem Platz gehalten. In einem nicht ausgeglichenen Zustand der Wiegeelemente, bei- r spielsweise wenn der Wiegetrichter leer ist, werden die Stabilisierungsdrähte 12 und 13 eine geringe Biegung aufweisen, weil die an den Trichter angrenzenden Enden höher liegen als die entgegengesetzten Enden. Wenn sich daher der Wiegetrichter mit dem ersten Wiegeelement infolge des Gewichts des zu wiegenden Produkts nach unten bewegt, wird die Biegung der Stabilisierungsdrähte aufgehoben und dieselben werden auf das erste Wiegeelement eine abnehmende Kraft ausüben. Diese Kraft erreicht beim Endgewicht im wesentlichen den Wert Null. Die unteren Stabilisierungsmittel können die Form von Federteilen aufweisen, die den Stabilisierungsdrähten 12,13 ähnlich sind oder von Blattfedern 56, wie nachstehend noch genauer beschrieben wird.

Das erste Wiegeelement umfaßt ferner ein Paar Ansätze, um einen Teil des ersten Schwenksystems abzustützen. Wie bereits erwähnt, bestehen die Schwenkachsen vorzugsweise aus sich kreuzenden Blattfedern. Selbstverständlich können jedoch der Drehpunkt und andere Schwenkachsen gewünschtenfalls die bekannte Messerschneidenausbildung auf- ( weisen. Messerschneidenschwenkachsen haben jedoch den Nachteil, daß das Element der Reibung hinzukommt. Je weniger Reibung das Waagensystem aufweist, desto besser wird aber die Leistung desselben hinsichtlich der Wiederholbarkeit der Waage sein.

Sich kreuzende Blattfedern sind in Waagensystemen bereits verwendet worden. Soweit der Anmelderin bekannt ist, aber nicht in der gleichen Weise und Anordnung, wie in der vorliegenden Erfindung. Die Einzelheiten der Schwenksysteme, welche die sich kreuzenden Blattfedern enthalten, werden nachstehend noch genauer beschrieben.

Das erste Wiegeelement umfaßt (zusätzlich zu den oben erwähnten) ein Paar Ansätze 17 und 18, die am Querteil 7 befestigt sind oder mit demselben aus einem Stück bestehen und die sich in entgegengesetzter Richtung wie die Stützen 8 und 9 erstrecken. Diese Ansätze 17 und 18 werden verwendet, um an denselben bestimmte der sich kreuzenden Blattfedern zu befestigen, die einen Teil des ersten Schwenksystems bilden.

Das erste Wiegeelement umfaßt ferner eine Halteplatte 19, wie insbesondere die Fig. 1,2 und 8 zeigen, die mit mehreren Zapfen 20 versehen ist. Auf den

Zapfen 20 sind mehrere Ausgleichsgewichte 21 angeordnet, die einen Teil des ersten Wiegeelements bilden.

Wie aus dem Nachstehenden noch deutlicher verständlich wird, ist das Gesamtgewicht der Ausgleichsgewichte vorzugsweise gleich dem Gesamtgewicht, das die Waage wiegen kann. Diese Ausgleichsgewichte bilden einen Teil des ersten Wiegeelements, wenn die Waage anfänglich ins Gleichgewicht gebracht wird. Die Ausgleichsgewichte haben verschiedene Werte und bestimmte Gewichte können für einen Wiegevorgang abgenommen werden, bei welchem das Gesamtgewicht der abgenommenen Gewichte gleich ist dem Gewicht des zu wiegenden Produkts. Wenn daher das Gesamtgewicht der Aus- ¹S gleichsgewichte 2,5 kg beträgt und die Waage so ausgeglichen worden ist, daß die Massenmomente des ersten und des zweiten Wiegeelements im wesentlichen gleich sind, und wenn eine Materialmenge abgemessen werden soll, die 1 kg wiegt, dann können von der Halteplatte 19 Ausgleichsgewichte mit einem Gesamtgewicht von 1 kg abgenommen werden, bevor der Wiegevorgang beginnt. Wenn sich dann auf dem die Last aufnehmenden Teil ein Produkt befindet, das ein Gewicht von 1 kg hat, werden die Massenmomente ²S der beiden Wiegeelemente wieder gleich sein.

Eine zweite, in der Querrichtung verlaufende Schiene 22 wirkt als der Hauptteil des zweiten Wiegeelements, welches den Ausgleich für das erste Wiegeelement bildet. Es Ist wichtig zu bemerken, daß im wesentlichen die ganze Masse des zweiten Wiegeelements in dieser Schiene 22 enthalten ist und einen festen Teil derselben bildet. Dies ist deshalb wichtig, um einen Momentenarm oder einen Waagebalken für das zweite Wiegeelement zu erhalten, der so kurz als möglich ist.

Die Schiene 22 ist mit einem Paar von Ansätzen· 23 und 24 versehen, die sich von derselben gegen den Querteil 7 erstrecken und Stützen für einen Teil des zweiten Schwenksystems bilden. Diese Ansätze sind deutlicher aus den Fig. 1 und 4 ersichtlich.

Ein sehr leichtgewichtiger Vervielfacherarm 25 ist an einem Ende auf der Schiene 22 angeordnet und bildet einen Teil des zweiten Wiegeelements. In der Nähe des äußeren freien Endes des Vervielfacherarmes 25 ist auf demselben die Betätigungseinrichtung 26 einer Abtastvorrichtung 27 starr befestigt.

Diese Abtastvorrichtung soll anzeigen, wenn bei einer Nettomeßwaage ein vorherbestimmtes Gewicht des Produkts dem Wiegetrichter zugeführt worden ist. In diesem Falle bewirkt das Signal der Abtastvorrichtung, die Strömung des Materials in den Wiegetrichter zu unterbrechen. Wenn die Waage für andere Zwecke verwendet wird, beispielsweise in einer Gewichtsprüfmaschine, kann das Signal bei einem bestimmten Gewicht andere Funktionen erfüllen, wie z. B. die Annahme oder Zurückweisung von Packungen, die innerhalb wünschenswerter Grenzen ein vorherbestimmtes Gewicht haben.

Es gibt eine Anzahl von Abtastvorrichtungen, die in Verbindung mit der dargestellten Waage verwendet werden können. In der Praxis wurde jedoch gefunden, daß ein Differentialtransformator außerordentlich gut arbeitet. Da Differentialtransformatoren im Handel erhältlich sind, brauchen dieselben nicht genauer beschrieben zu werden. Es soll nur bemerkt werden, daß sich bei der in den Zeichnungen dargestellten Waage das zweite Wiegeelement mit dem Vervielfacherarm 25 beim Aufbringen eines vorherbestimmten Gewichts auf den die Last aufnehmenden Teil aufwärts bewegt. Die Betätigungseinrichtung 26 ist so eingestellt, daß die Aufwärtsbewegung derselben um eine vorherbestimmte Strecke innerhalb der Vorrichtung 27 ein Signal auslöst, das im Falle einer Nettomeßwaage die Strömung des Materials in den Wiegetrichter unterbricht.

In Verpackungsmaschinen, in denen ein fließfähiges Material einem Wiegetrichter zugeführt wird, bevor dasselbe in die Packung eingefüllt wird, ist es üblich, eine sogenannte Grobzuführung und eine Feinzuführung zu verwenden. Je nach dem zugeführten Material kann die Feinzuführung entfallen. In diesem Falle wird die Abtastvorrichtung das Signal auslösen, um die ganze Strömung des Materials in den Wiegetrichter zu unterbrechen, nachdem ein vorherbestimmtes Gewicht erreicht ist.

Wenn auch eine Feinzuführung verwendet wird, wird die Abtastvorrichtung zwei Signale auslösen, nämlich das erste Signal, um die Grobzuführung zu unterbrechen, und das zweite Signal, um die Feinzuführung zu unterbrechen. Da solche Zuführungsvorrichtungen für Verpackungsmaschinen bekannt sind, sowie auch die Art ihrer Wirkungsweise und die Art und Weise, wie die Zuführung geregelt wird, erscheint es nicht erforderlich, die Wirkungsweise derselben genauer zu beschreiben.

Das Gehäuse der Abtastvorrichtung 27 wird von einem Hilfsrahmen oder Stützteil 28 getragen, der einen Unterteil 29 aufweist, welcher auf dem Unterteil 1 der Waage z. B. mittels der Bolzen 30 befestigt ist. Dieser Stützteil weist einen aufrechten Teil 31 auf, der am oberen Ende mit einer oberen Platte 32 versehen ist. Das Ende dieser Platte ist unterhalb des äußeren freien Endes des Vervielfacherarms 25 in der Längsrichtung gespalten, um Backen 33 zu bilden, zwischen denen die Abtastvorrichtung 27 mittels der Bolzen 34 festgeklemmt werden kann. Die Betätigungseinrichtung 26 kann mittels der Mutter 35 eingestellt werden.

Zwischen den Enden des Vervielfacherarms 25 ist ein Stoßdämpfer angeordnet, um die Schwingungen der Wiegeelemente zu dämpfen. Der Stoßdämpferzylinder 36 wird von der Platte 32 an dem der Abtastvorrichtung 27 entgegengesetzten Ende getragen. Der Zylinder 36 enthält die übliche Dämpfungsflüssigkeit, die auf den Kolben 37 einwirkt, welcher im Zylinder hin und her beweglich ist. Die Stange 38, die mit dem unteren Ende des Kolbens 37 verbunden ist, ist auf dem Vervielfacherarm 25 mittels der Stellmutter 39 einstellbar befestigt.

Das obere Ende einer Zugfeder 40 ist an einer entsprechenden Stütze 41 befestigt, die auf dem Vervielfacherarm 25 angeordnet ist. Die Stütze 41 kann in irgendeiner gewünschten Form ausgebildet sein, wie z.B. als ein Klemmteil, eine Schraube od.dgl. Das entgegengesetzte Ende der Feder 40 ist an einer ähnlichen Stütze 42 befestigt, die auf der Platte 32 angeordnet ist.

Die Feder 40 übt auf den Vervielfacherarm 25 eine nach unten gerichtete Kraft oder einen Zug aus und bringt denselben in Berührung mit dem einstellbaren Anschlag 43, der ebenfalls auf der Platte 32 angeordnet ist.

Zum Ausgleich des Kraftmoments der Feder 40 ist eine Zugfeder 44 vorgesehen, wie die Fig. 2 und 9 deutlicher zeigen, die auf das erste Wiegeelement eine

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nach unten gerichtete Kraft oder einen Zug ausübt. Die Feder 44 ist so angeordnet, daß die Stellung derselben und demgemäß das von derselben ausgeübte Kraftmoment einstellbar sind. Dies wird dadurch ermöglicht, daß eine Halteplatte 45, die sich zwischen den aufrechten Teilen 3 und 4 erstreckt, die Federeinstellstange 46 drehbar abstützt. Das eine Ende der Stange 46 ist auf der Platte 45 mittels eines Bolzens 47 (Fig. 1 und 2) befestigt. Das entgegengesetzte Ende der Stange 46 ist mit einem Tragzapfen oder Klemmteil 48 versehen, der das untere Ende der Feder 44 festhält. Das obere Ende der Feder ist in ähnlicher Weise auf dem Ansatz 17 mittels eines Zapfens oder Klemmteils 49 befestigt.

Daraus ergibt sich, daß bei Lockerung des Bolzens 47 die Stange 46 angehoben oder gesenkt werden kann, um die von der Feder 44 ausgeübte Kraft zu verkleinern oder zu vergrößern. Wenn hingegen der Bolzen 47 angezogen wird, bleibt die Federeinstellstange 46 in der eingestellten Lage verriegelt.

Die Ansätze 17 und 18 sind ähnlich ausgebildet, so daß nur einer derselben beschrieben zu werden braucht. Jeder Ansatz weist eine obere Fläche auf, die nach unten abgesetzt ist, um eine waagerechte Auflage 50 zu bilden. Ein zweiter Absatz 51 erstreckt sich bis zum Ende des Ansatzes und bildet eine im wesentlichen senkrecht verlaufende Fläche 52.

Die Ansätze 23 und 24 sind ebenfalls ähnlich ausgebildet und nur einer derselben wird daher beschrieben. Jeder Ansatz weist einen unterschnittenen Teil auf, der eine im wesentlichen senkrechte Fläche 53 bildet. Eine untere Ausnehmung in jedem Ansatz bildet am unteren Ende desselben eine im wesentlichen waagerecht verlaufende Fläche 54. Die Ausbildung dieser Ansätze ist besonders aus den Fig. 5, 6, 8 und 9 ersichtlich.

Wie die Zeichnungen zeigen, ist ein Paar von senkrechten Blattfedern 55 und ein Paar von waagerechten Blattfedern 56 vorgesehen, die kombiniert sind und sich kreuzen. Es sind zwei solche Paare von sich kreuzenden Blattfedern vorgesehen, das eine für die Ansätze 17 und 23 auf der einen Seite der Waage und das andere für die Ansätze 18 und 24 auf der entgegengesetzten Seite der Waage. Dabei sind die einzelnen Blattfedern im rechten Winkel zueinander angeordnet, wobei die eine senkrecht und die andere waagerecht ist. Solange selbstverständlich die senkrechte Lage zwischen den einzelnen Blattfedern aufrechterhalten wird, ist es unwesentlich, ob dieselben senkrecht oder waagerecht oder unter einem anderen Winkel angeordnet sind.

Wie die Fig. 5 und 6 zeigen, ist das obere Ende der senkrechten Blattfedern 55 auf einer Fläche 53 des Ansatzes 23 bzw. des Ansatzes 24 befestigt. Das obere Ende jeder Blattfeder wird durch einen Klemmteil 57 und eine Schraube 58 an seinem Platz gehalten.

Das untere Ende jeder Blattfeder 5 ist auf der senkrechten Fläche 52 jedes Ansatzes 17 und 18 mittels eines Klemmteils 59 und einer Schraube 60 festgeklemmt. Die Masse des ersten Wiegeelements mit dem auf demselben befindlichen Gewicht wirkt durch diese senkrechte Blattfedern 55.

Jede waagerechte Blattfeder 56 ist an einem Ende derselben auf der waagerechten Auflage 50 jedes Ansatzes 17 und 18 mittels eines Klemmteils 61 und einer Schraube 61 befestigt. Das entgegengesetzte Ende jeder Blattfeder 56 ist gegen die Unterseite oder waagerechte Fläche 54 der Ansätze 23 un 24 festgeklemmt. Obwohl der Klemmteil in den Figuren nicht sichtbar ist, geht die Schraube 63 durch einen ähnlichen Klemmteil und das Ende der Blattfeder in der vorstehend beschriebenen Weise hindurch.

Diese waagerechten Blattfedern 56 bilden die unteren Stabilisierungsmittel für den Wiegetrichter, wie oben erwähnt wurde, und ein Ende derselben muß am ersten Wiegeelement oder unmittelbar am Wiegetrichter befestigt sein. Wenn die Blattfedern 56 die Blattfedern 55 kreuzen, bildet eine waagerechte Linie, die durch die Punkte hindurchgeht, an denen sie sich kreuzen, die Schwenkachse für das erste Schwenksystem. Diese Schwenkachse ist mit α bezeichnet. Es

!5 ist zu bemerken, daß sich das erste Wiegeelement um die Schwenkachse α dreht und gleichzeitig bewegt sich die Schwenkachse α nach unten, wenn auf den die Last aufnehmenden Teil ein vorherbestimmtes Gewicht aufgebracht wird, wie nachstehend noch genauer erklärt wird.

Von dem zweiten Schwenksystem, das mit dem ! zweiten oder Ausgleichswiegeelement verbunden ist, ί\ ist ein Teil auf dem Rahmen 2 und ein anderer Teil ' ι auf dem zweiten Wiegeelement angeordnet. Die oberen Enden der aufrechten Teile 3 und 4 jedes Rahmenteils 2 enden in einem waagerecht verlaufenden Fortsatz 64. Jeder Fortsatz 64 endet in einer Wand, die mit einem abgesetzten Teil versehen ist, so daß sich eine im wesentlichen senkrechte Fläche 65 ergibt.

Ein zweiter, nach unten im Abstand liegender Absatz ergibt eine untere waagerechte Fläche 66.

Jedes Ende der Schiene 22 ist mit einer Ausnehmung 67 (Fig. 8 und 9) versehen, um eine im wesentlichen waagerechte Fläche oder Auflage 68 zu bilden.

Unterhalb der Auflage 68 ist die Schiene 22 nochmals abgesetzt, um eine im wesentlichen senkrecht verlaufende Fläche 69 zu bilden.

Das dargestellte zweite Schwenksystem besteht aus den senkrechten und waagerechten, sich kreuzenden Blattfedern 70 und 71. Das obere Ende der Blattfeder 70 ist gegen die senkrechte Fläche 65 auf dem Fortsatz 64 mittels eines Klemmteils 72 und einer Schraube 73 festgeklemmt. Das untere Ende dieser Blattfeder ,-, ist gegen die Fläche 69 auf der Schiene 22 mittels des (J Klemmteils 74 und der Schraube 75 festgeklemmt. Ein Ende der waagerechten Blattfeder 71 ist gegen die im wesentlichen waagerechte Fläche 66 mittels des Klemmteils 76 und der Schraube 77 festgeklemmt, während das entgegengesetzte Ende derselben auf der Auflage 68 mittels des Klemmteils 78 und der Schraube 79 festgeklemmt ist.

Daraus ist ersichtlich, daß das zweite Schwenksystem teilweise auf dem Rahmen 2 und teilweise auf der Schiene 22 des zweiten Wiegeelements angeordnet ist.

Eine waagerechte Linie, die durch die Punkte hindurchgeht, an denen sich die senkrechten und waagerechten Blattfedern 70 und 71 kreuzen, bildet die Schwenkachse für das zweite Wiegeelement. Diese Schwenkachse ist in den Zeichnungen mit b bezeichnet und ist ortsfest, so daß sie als Drehpunkt für die Waage wirkt, um den sich die beiden Wiegeelemente drehen.

Wie oben angegeben wurde, sind die Massenmomente der beiden Wiegeelemente anfänglich ausgeglichen, d. h. das Gewicht der einzelnen Bestandteile, bestehend aus dem ersten Wiegeelement, multipliziert mit dem Abstand von der Ebene oder dem Punkt,

durch den die Masse auf die ortsfeste Schwenkachse oder den Drehpunkt b wirkt, wird im wesentlichen gleich sein dem Gesamtgewicht der Bestandteile, bestehend aus dem zweiten Wiegeelement, multipliziert mit dem Abstand vom Schwerpunkt des Gesamtgewichts des zweiten Wiegeelements zur ortsfesten Schwenkachse oder zum Drehpunkt b. Diese Abstände können als der Momentenarm des ersten bzw. zweiten Wiegeelements bezeichnet werden.

Im Falle des ersten Wiegeelements wirkt die Masse durch die bewegliche Schwenkachse a, so daß das Massenmoment des ersten Wiegeelements das Gewicht desselben sein wird, multipliziert mit dem Abstand zwischen der ersten oder beweglichen Schwenkachse α und der zweiten oder ortsfesten Schwenkachse b. Ebenso kann der Abstand zwischen dem Schwerpunkt des zweiten Wiegeelements und der ortsfesten Schwenkachse b als der Momentenarm des zweiten Wiegeelements bezeichnet werden.

Anfänglich ist das Gewicht des ersten und des zweiten Wiegeelements so groß, daß das Massenmoment des einen im wesentlichen gleich dem Massenmoment des anderen ist. Wie oben erwähnt wurde, ist es äußerst wichtig, daß der Momentenarm in jedem Falle so kurz wie möglich ist. Das Gewicht des ersten Wiegeelements umfaßt auch die Ausgleichsgewichte 21, die sich alle an ihrem Platz befinden, wenn die Waage anfänglich ausgeglichen wird. Wenn die Waage ausgeglichen ist, sind die Stellungen der Wiegeelemente, ihrer sich kreuzenden Blattfedern und der Schwenkachsen so, wie in Fig. 6 dargestellt ist, gemäß welcher die Achsen a, b und der durch den Punkt c wirkende Schwerpunkt des zweiten Wiegeelements in einer im wesentlichen waagerechten Ebene liegen.

Damit diese Anordnung als eine Waage wirken kann, kommen die obenerwähnten Federkräfte zur Anwendung. Die Feder 40 ist so angeordnet, daß sie auf das zweite Wiegeelement eine nach unten gerichtete Kraft ausübt, und die Feder 44 ist so angeordnet, daß sie auf das erste Wiegeelement eine nach unten gerichtete Kraft ausübt. Die Einstellstange 46 wird je nachdem nach oben oder nach unten bewegt, um die Spannung der Feder 44 zu regeln, so daß die Federkraftmomente der Federn 40 und 44 im wesentlichen gleich und ausgeglichen sind. In dieser Stellung der Teile wird der Vervielfacherarm 26 außer Berührung mit dem Anschlag 43 angehoben. Alle vier Blattfedern 56 und 71 befinden sich in einer im wesentlichen waagerechten Ebene, wie Fig. 6 zeigt.

Wie oben erwähnt, kann die Federkraft, welche jener der Feder 40 entgegenwirkt, gewünschtenfalls auf das zweite Wiegeelement zur Einwirkung kommt, um auf dasselbe eine nach oben gerichtete Kraft auszuüben, statt auf das erste Wiegeelement eine nach unten gerichtete Kraft auszuüben. Ebenso können alle diese Federkräfte gewünschtenfalls auch in den sich kreuzenden Blattfedern oder in den Stabilisierungsdrähten enthalten sein.

Wenn das auf den die Last aufnehmenden Teil des ersten Wiegeelements aufzubringende gewünschte Gewicht durch den Benutzer der Waage festgestellt worden ist, können Ausgleichsgewichte im Werte dieses vorherbestimmten Gewichts von der Halteplatte 19 abgenommen werden. Wenn beispielsweise 1 kg des Materials gewogen werden soll, können Ausgleichsgewichte im Werte von 1 kg vom ersten Wiegeelement abgenommen werden. Dies trifft zu, ob die Waage als eine Nettomeßwaage oder als Teil einer Gewichtsprüfmaschine verwendet werden soll.

Zu diesem Zeitpunkt ist dann die Waage nicht ausgeglichen, aber wenn das vorherbestimmte Gewicht des Materials dem ersten Wiegeelement hinzugefügt worden ist, befindet sich die Waage wieder im Gleichgewicht und das Massenmoment jedes Wiegeelements wird im wesentlichen gleich sein. Wie oben ausgeführt wurde, wird bei dieser Konstruktion der Waage die Masse auf jeder Seite des Drehpunkts b beim Endgewicht konstant bleiben, ohne Rücksicht auf die Größe dieses Gewichts, so daß alle Veränderlichen in der oben abgegebenen Gleichung konstant bleiben. Bei bisher bekannten Waagen dieser Art wurden dem Gegengewicht Gewichte von einer Größe hinzugefügt,

^X5 die dem Gewicht des zu wiegenden Produkts gleich war. Wenn dies geschieht, wird die Masse beider Wiegeelemente vergrößert und dadurch selbstverständlich die Ansprechzeit verlangsamt.

F i g. 7 veranschaulicht schematisch die Stellungen und die Bewegungen der Achsen a, b und des obenerwähnten Punkts c. Wenn die Waage zuerst ausgeglichen ist, befinden sich anfänglich die bewegliche Schwenkachse a, die ortsfeste Schwenkachse b und der Punkt c alle in einer waagerechten Ebene. Wenn so viele Ausgleichsgewichte abgenommen sind, als dem Gewicht des zu wiegenden Produkts entspricht, ist die Waage nicht ausgeglichen und die Schwenkachse α wird sich nach oben in die in Fig. 7 gezeigte Stellung a! bewegen, während sich der Punkt c nach unten in die Stellung c' bewegt. Der Drehpunkt oder die ortsfeste Schwenkachse b bleibt unverändert.

Wenn auf den die Last aufnehmenden Teil das zu wiegende Material aufgebracht worden ist, das im Falle einer Nettomeßwaage das Endgewicht sein wird, bewegt sich die bewegliche Schwenkachse α aus der Stellung a' nach unten in die Stellung a, während sich der Punkt c aus der Stellung c' nach oben in die Stellung c bewegt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Massenmoment der beiden Wiegeelemente in einer waagerechten Ebene wieder im wesentlichen gleich sein.

Die Ausbildung der dargestellten Waage gemäß der vorliegenden Erfindung weist auch ein ausgeglichenes Massenmomentensystem in der senkrechten Ebene auf. Das bedeutet, daß beim Endgewicht der senkrechte Abstand zwischen einer waagerechten Ebene, die durch die ortsfeste Schwenkachse b hindurchgeht, und einer waagerechten Ebene, die durch den Schwerpunkt c des zweiten Wiegeelements hindurchgeht, im wesentlichen Null sein wird. Die Immunität der Waage gegen äußere Schwingungen ihrer waagerechten und senkrechten Bestandteile wird daher bedeutend vergrößert sein. Bei Anordnung der Waage auf einer in Betrieb befindlichen Maschine wird somit die Genauigkeit der Waage größer sein als dies bisher bei Waagen mit nicht ausgeglichenen Massenmomenten möglich war.

Mit der Waage gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine rasche Ansprechzeit im Bereich von V₃ bis V₁₅ Sekunde erzielt werden, und es ist insbesondere möglich, eine Ansprechzeit im Bereich von V₄ bis V₁₀ Sekunde zu erzielen.

Durch das ausgeglichene Massenmoment in einer waagerechten Ebene wird die Immunität der Waage gegen äußere Schwingungen bedeutend vergrößert und das ausgeglichene Massenmoment in der senkrechten Ebene wird diese Immunität noch mehr vergrößern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Abwägevorrichtung mit einem das zu messende Gewicht aufnehmenden Lastteil und einem in Grenzen schwenkbar an einem ortsfesten Rahmen angebrachten Ausgleichsteil, bei welcher der Lastteil und der Ausgleichsteil gegeneinander gerichtete Drehmomente in bezug auf die Schenkachse des Ausgleichsteiles erzeugen, und bei welcher die Gewichte von Lastteil und Ausgleichsteil derart bemessen sind, daß das von dem Gewicht des Lastteiles bei mit Soll-Last belasteter Waage erzeugte Moment um die Schwenkachse im wesentlichen gerade von demjenigen Moment kompensiert wird, mit welchem das Gewicht des Ausgleichsteiles an dieser Achse angreift, dadurch gekennzeichnet, daß das Massenmoment des Ausgleichsteiles (6) der als Substitutionswaage ausgebildeten Abwägevorrichtung unabhängig von einer Veränderung der Last fest ist, daß am Lastteil (5) eine Dämpfungseinrichtung angreift, und daß am Lastteil (5) und/oder am Ausgleichsteil (6) Federn (40, 44) angreifen, von denen jede — bezogen auf die Schwenkachse (b) — ein Drehmoment auf den Lastteil (5) bzw. den Ausgleichsteil (6) ausübt, und die Federn so bemessen und angeordnet sind, daß die von ihnen erzeugten Drehmomente sich insgesamt aufheben, wenn die zu messende Last ihr Soll-Gewicht erreicht hat.

2. Abwägevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastteil (5) mit einem Federgelenk (55, 56) an mindestens einem Ansatz (23, 24) des Ausgleichsteiles (6) befestigt ist, und die Gelenkachse («) — bezogen auf die Schwenkachse (£>) des Ausgleichteiles (6) — auf der Seite des Lastteiles (5) liegt.

3. Abwägevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Angriffspunkt (α) des Lastteiles (5) am Ausgleichsteil (6) im belasteten Zustand der Waage mit dem Schwerpunkt (c) des Ausgleichsteiles und dessen Schwenkachse (b) wenigstens annähernd in einer horizontalen Ebene liegt.

4. Abwägevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Lastteil (5) eine Halterung (19) für einen Satz einzeln abnehmbarer Meßgewichte (21) angebracht ist.

5. Abwäge vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse des mit Soll-Last belasteten Lastteiles (5) multipliziert mit dem vertikalen Abstand der durch die Gelenkachse (α) und die Schwenkachse (b) hindurchgehenden horizontalen Ebenen und das Massenmoment des- Ausgleichsteiles in einer vertikalen Ebene um die feste Schwenkachse (b) jeweils im wesentlichen Null sind, derart, daß die Massenmomente sowohl in einer vertikalen Ebene als auch in einer horizontalen Ebene ausgeglichen sind.

6. Abwägevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsteil (6) mit einem Meßarm (25) verlängert ist, dessen Ende auf eine feststehende, eine Schaltfunktion in Abhängigkeit von der Stellung des Meßarmes (25) ausübende Tastvörrichtung (27) einwirkt.

7. Abwägevorrichtung nach einem der Ansprü-

ehe 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Meßarm (25) ein vertikal angeordneter Stoßdämpfer (36, 37) angreift.

8. Abvvägevorrichtung nach einem der Ansprüche I bis.7, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf den Lastteil (5) oberhalb seines Schwerpunktes horizontal in Richtung auf den AusgleSchsteil (6) einwirkendes Zugorgan (12, 13) vorgesehen ist, und daß das Federgelenk (55, 56) mindestens eine im wesentlichen waagerecht angeordnete Blattfeder (56) besitzt.

9. Abwägevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkachse («) aus mehreren Paaren kreuzweise zueinander angeordneter Blattfedern (55, 56) besteht.

10. Abwägevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (b) aus mehreren Paaren kreuzweise zueinander angeordneter Blattfedern (70, 71) besteht.