DE1774656C - Niveauausgleichsvornchtung für BaI kenwaagen, insbesondere Prazisions und Analysenwaagen - Google Patents

Description

3. Niveauausgleichsvorrichtung nach den An- Mattscheibe abbildbar ist, sowie mit einem um ein Sprüchen 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß gehä'usefestes Lager drehbaren Ausgleichspendcl, das am Umlenkspiegel (7) Ausgleichsgewichte an- mit einem Umlenkspiegel für den projizierten Skalengeordnet sind. 30 ausschnitt verbunden ist. Auch Vorrichtungen dieser

4. Nheauausgleiehsvoi.ichtung nach den An- Art sind bekannt, wie aus der USA.-Patentschrift Sprüchen 1 und2, dadurch gek. anzeichnet, daß 3 ISO730 zu entnehmen ist.

der Arm (14), die Verbindungsstange (8) und der Wird eine derartige Waage in eine vorbestimmte

Auslegerarm (13) einstellbar sind. Schräglage gebracht, dann wird sich zunächst die

5. Niveauausgleichsvorrichtung nach den An- 35 balkenfeste Skala gegen die gehäusefeste Oplik versprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß schieben, so daß die Skalenmarke, die das tatsächdie Spiegelfläche des Umlenkspiegels (7) durch liehe Gewicht anzeigt, nicnt meni in der Mitte der eine Rahmenmaske begrenzt ist. Mattscheibe liegt. Durch die Schrägstellung des Gehäuses hat sich jedoch auch das Ausgleichspendel

40 aus seiner ursprünglichen Ruhelage verschoben und

über die kraftschlüssige Verbindung mit dem Umlenkspiegel diesen so aus seiner ursprünglichen Lage

Genaue Waagen müssen vor der Inbetriebnahme verdreht, daß die Verschiebung der Optik gegenüber

mittels verstellbarer Fußschrauben nach einer einge- der Skala durch eine gegensinnig wirkende Verdre-

bauten Libelle nivelliert werden. Diese Nivellierung 45 hung des Umlenkspiegels kompensiert wird,

ist vor allem bei allen Waagen mit optischer Meß- Einer solchen Vorrichtung haftet jedoch immer

wertanzeige notwendig. noch der Nachteil an, daß zwar eine Kompensation

Kommt eine Waage aus irgendeinem Grund in der Gehäuscschrägstellung stattfindet, daß es aber

Schräglage, so ergeben sich Nullpunktabweichungen. dem Benutzer der Waage verborgen bleibt, wenn er

Diese erklären sich aus der Relativbewegung der ge- so bei zunehmender Schrägstellung den Bereich einer

häusefesten Optik zum frei aufgehängten Waagebai- noch zulässigen Kompensation verläßt, d. h., wenn

ken. der Grad der Schrägstellung und damit das Ausmaß

Die optisch anzeigenden Waagen besitzen Null- der Kompensation so groß zu werden beginnt, daß Stelleinrichtungen, die meist auf Spiegel- oder Plan- die"Richtigkeit der Wägung gefährdet wird,
glasverstellungen beruhen. Diese Einrichtungen erwei- 55 Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe sen sich jedoch zur Niveaufehler-Komponsation als zugrunde, eine Vorrichtung der zuletzt umrissenen ungenügend, da eine Korrektur nur durch manuelle Art so weiterzubilden, daß dieser Nachteil nicht aufBetätigung — also nicht automatisch — vorgenom- tritt, daß vielmehr eine unzulässig große Schräglage men werden kann. Zudem liegen die Nullstellbe- angezeigt und damit ein Wägefehler verhindert wird, reiche in sehr engen Grenzen, so daß nur geringste 60 Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß da-Schrägstellungen ausgeglichen werden können. durch, daß der Umlenkspiegel in Längsrichtung des

Zur Vermeidung dieser Nachteile sind bereits seit Skalenausschnittes begrenzt ist, derart, daß beim längerem selbsttätige Niveauausgleichsvorrichtungen Überschreiten einer vorbestimmten Schrägstellung bekannt. Beispielsweise arbeitet man bei Präzisions- der Balkenwaage der Skalenausschnitt über den waagen mit einem zweiten Waagebalken, an dessen 65 Rand des Umlenkspiegels hinaustritt und die Matt-Ende ein Kondensor und ein Objektiv befestigt sind. scheibe zunehmend verdunkelt wird.
Fällt der Drehpunkt dieses Ausgleichsbalkens mit Vollkommen verdunkelt wird die Mattscheibe ä.~m Drehpunkt des Hauptwaagebalkens zusammen, erst dann, wenn der unterste, noch abbildbare Skalen-

punkt über den Spiegelrand hinausgelaufen ist Erst jetzt ist die Mattscheibe total schwarz. Praktisch ist «lies jedoch unbedeutend, da spätestens nach Abdekkuiiy der SkaleimiiUe auch der feststehende Ablesestrich auf der .Mallscheibe unsichtbar wird.

Genau genommen ergibt sich also ein Übergangsbereieh, der anlangt, wenn der Schulten am Mattscheil)cnrr:iil gerade sichtbar wird, und der endet. v-eiiM die Mattscheibe zu KX)",. dunkel ist. Diesei Übergangsbereich wird jedoch sehr schnell durchschritten, so daß hierdurch die Grenzen der maximal zulässigen Waagensehrägsteilung praktisch nicht verwischt werden.

Durch die Kopplung des IJmbnkspiegels mit dein Ausgleichspendel wird jeweils dafür gesinnt, daß im Auv.jleichsbereich die das Gewicht angebende Zahl der Skala, obwohl sie nicht mehr auf die Mitte des Umlenkspiegels trifft, in die Mute der Mattscheibe abgebildet wird. Während dei interc \icrende Skalenaiissehnitt mit zunehmender Scb'änste'.Jung de: Waage auf dem Umlenkspiegel in Längsrichtung wandert und schließlich über die Spicgelkanie tritt, trifft der neu m die Objektivmitte tretende Skalenaussehnilt zwar wiederum auf den Ablenkspiegel, inlolgedessen Schiägstelhmg jedoch nicht mehr auf die Mattscheibe. Dies gibt sich dem Beobachter dadurch /u erkennen, daß entweder von oben oder von unten ei.i Schatten über die Mattscheibe wandert, so daß eiweiß, daß die Waage nunmehr nicht genau genug arbeitet und daß die gesamte Waage zunächst neu ni- \ elliert werden muß.

Wie aus der erläuterten Funktionsweise des Umlenkspicgels hervorgeht, ist es nicht notwendig, daß dieser gerade der letzte Umlenkspiegel der «anzen Optik vor der Mattscheibe ist. Ganz im Gegenteil, kann es bei der Niseauausgleiehsvorrichtiing nach der L.'findung sogar vorteilhaft sein, den ersten, direkt hinter dem Objektiv angeordneten. Spiegel zum Ausgleich zu verwenden.

Die Auswahl, welche aus der Vielzahl von festen Umlenkspiegeln für den ntveauausgleichenden Umlenkspiegel heranzuziehen ist, ist im übrigen wesentlich durch den Gesamtaufbau der Waage, die Möglichkeiten zur Anordnung des Ausgleichspcndels und die Frage, mit welchem Spiegel es am einfachsten gekoppelt werden kann, bedingt. F.bcnso ist es unwesentlich, daß die Achsen von Umlenkspiegel und Au/.gleichspendel parallel verlaufen. Bei der Wahl des ersten Spiegels hinter der Optik sind diese Achsen meist überkreuzt und laufen in einem Winkel vo; etwa 90° zueinander.

Es ist vorteilhaft, wenn das Ausgleichspendel gedämpft ist, so daß sich die Anordnung möglichst rasch und schwingungsfrei auf eine neue Lage einstellt. Die Art der Dämpfung, also z. B. Luft-, Magnet- oder eine sonstige Dämpfung ist unwesentlich. Der Umlenkspiegel kann, braucht aber keine eigene Dämpfung besitzen. Anstatt der Umlenkspiegel und Ausgleichspendel verbindenden Verbindungsstange könnte auch ein Spannband, z. B. eine genügend flexible Drahtlitze oder eine ähnliche Einrichtung verwendet werde-":. Für die Lagerung des Ausglcichspcndels und des Umlenkspiegel wird vorzugsweise ein genau zentrierendes Kcrblager (gekreuzte Lagerplatten) gewähil, wobei es jedoch auch denkbar ist, Spitzen- und Kugellager zu verwenden.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, wie sie in den Zeichnungen dargestellt ist. ist daher der auf einem Lager abgestützte Umlenkspiegel mit einem auskragenden Arm verbunden, der sich über eine Verbindungsstange au! einem Auslegerarm des auf einem zweiten Lager gelagerteil Austileieiispendelr. abstützt. Auf diese Weise kann das Übersetzungsverhältnis zwischen der Auslenkung des Ausgleichspendels und der Auslenkung des Umlenkspiegels auch großer als 1 : i gemacht weiden.

ίο Das Ausgleichspendel muli sich ungeachtet der Wnagenschrägstelkmg möglichst exakt in die Senkrechte aushängen können. Dies erfordert eine möglichst geringe Rückkopplung des Umlenkspiegel* auf das Ausgleichspendel über die Verbindungsstange. In Weiterbildung der Erfindung ist deshalb vorgesehen, daß am Umlenkspiegel Ausgleichsgewichte angeordnet sind. z. B. verstellbare Tariermutiern. mittels welcher der Umlenkspiegel so eingesteHi werden kann, daß er im Ausgleichiheri·' h nur mit dem zur [unk tion der Henelübenragu/u minimal notwendigen Diehmoment aus der Verbindungsstange aufliegt. Wird dabei an Stelle einer nur Druckkräfte übertragenden Verbindungsstangc eine andcic Verkopplung von Ausgleichspendel und Umlenkspiegel gewählt, so muß der Umlenkspiegel derart ausgeglichen sein, daß er im Ausgleichsbcreich keine bevorzugte Stellung aufweist.

Im Bereich sehr kleiner Schrägstelhingswit.kel darf das Übersetzungsverhältnis des Koppelgetriebes als konstant angenommen werden. Lhiter dieser Einschränkung ist auch die Nullpunktabweichung proportional dem Schrägstel'ungswinkel. Da auch die zur Nullpunk'.rückfuhrung notwendige Spiegeldrehung in erster Nährimg als proportional angcnommen werden kann, halten sich die Linearitätsfehlcr der gesamten Anordnung in vertretbaren Grenzen. Als zulässige Schrägstellung wird für Präzisionswaagen ein Verhältnis von 2 : K)(M) angenommen.

Die bisherige Beschreibung geht davon aus. daß der Waagebalken ungeachtet der Gchäuseschrägstellung stets seine ursprüngliche waagerechte Lace beibehält. Greifen jedoch am Waagebalken Zusat/kräfte !.. B. in Form einer oder mehrerer Tarierfedern an. so erfährt auch der Waagebalken bei der Gehäuseschrägstellung eine vom Grad dieser Kopplung abhängige Auslenkung aus der ursprünglichen waagerechten Lage.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind daher der mit dem Umlenkspiegel verbundene auskra-

So gende Arm, die Verbindungsstange und der Auslegerarm einstellbar. Auf diese Weise kann eine der Gehäuseschrägstellung überlagerte Auslenkung des Waagebalkens, hervorgerufen durch Zusatzkräfte. wie beispielsweise Tarierfedern, durch eine entspre-

chcndc Wahl des Übersetzungsverhältnisses des zwischen dem Ausgleichspendel und dem Umlenkspiegel wirksamen Hebelgestänges mitkompensiert werden,

Zweckmäßig wird die Spiegelfläche des Umlenkspiegels duich eine Rahmenmaske begrenzt sein. An Hand eines in den Figuren der Zeichnung schematisch dargestellten Ausfühiungsheispicls soll die Erfindung nachstehend näher erläutert werden. Um das Prinzip der Erfindung möglichst klar herauszustellen, ist hierfür eine sehr einfache Anordnung gewählt worden, wobei der Umlenkspiegel der letzte Spiegel vor der Mattscheibe ist und die Schwenkachsen von Umlenkspiegel und Ausgleichspendel parallel verlaufen. Dabei stellt dar

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Fig. 1 cine schematisierte Seitenansicht einer ni- die Ziffer 60 wird auf der Mattscheibe nicht mehr vcllicrten oberschaligen Präzisionswaage, abgebildet. Der Betrachter nimmt dies so wahr, daß Fi g. 2 die Waage nach Fi g. 1 in Schrägstcllung. ein Schatten von oben nach unten über die Matt-Gemäß Fig. 1 besteht die Balkenwaage aus einem scheibe läuft. Eine Mcttwcrtablesung ist ab dieser Gehäuse 6, in welchem eine auf einem Schalentnt- 5 Grcnzschrägstellung nicht mehr möglich,
gerl angeordnete Lasischale 2 über Hebelanordnun- Wird die Waage in die andere Richtung schräggegcn 15 und 10 parallel geführt ist. Der Waagebai- stellt, so dreht sich der Umlenkspiegel? im Uhrken 3 trägt an seinem freien linde die Skala 4 in zcigcrsinn. Die Auftreffpunkte der Strahlengänge für Form einer mit Teilstrichen und Zahlen versehenen die Ziffern 40/50/50 verschieben sich auf der Spie-Glasplatte. Diese Skala wird mittels einer nicht näher io geloberflächc nach unten, ab der Grenzschrägsteldargestellten Optik, bestehend aus einer Glühlampe, lung läuft zuerst der Stahlengang für die Ziffer 40 einem Kondensor und einem Objektiv S über eben- über den unteren Spiegclrand hinaus. Der Schatten falls nicht dargestellte Umlenkspiegel auf den Um- auf der Mattscheibe wandert in diesem Fall von unlenkspiegel 7, gelagert in einem gehäusefesten Lager ten nach oben.

16. und von hier aus auf die Mattscheibe 11 proji- 15 Ober die Größe des Umlenkspiegels oder einer

ziert. Der vom Objektiv 5 erfaßte Skalenausschnitt über den Spiegel gelegten Rahmenmaske hat man es

mit den Ziffern 40/50/60/ erscheint stark vergrößert also in der Hand, ab welcher Waagenschrägstellung

auf der Mattscheibe. In einem gehäusefesten Lager die Meßwertablesung unmöglich gemacht werden

12 ist das Ausgleichspcndel 9 drehbar gelagert, das soll. Zusätzliche Bauelemente wie separate Blenden

über einen Auslegerarm 13 und eine Verbindungs- ao od. ä. entfallen ganz.

stange 8 mit einem mit dem Umlenkspiegel 7 fest ver- Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausbundenen auskragenden Arm 14 gekoppelt ist. Die führungsbeispiel beschränkt. Bei unter einem Winkel Nullstell-Einrichtung wurde der Übersichtlichkeit von etwa 90° gekreuzten Achsen ist folgender Aufwegen weggelassen. bau möglich:

Betrachtet man nunmehr die Fig.2, bei der das 45 Der Ausgleichspendel9 sitzt gemäß Fig. 1 in Gehäuse 6 gegenüber der Lage in F i g. 1 verkippt einem gehäusefesten Lager 12. Das nach F i g. 1 worden ist, so hat dabei der Waagebalken 3 seine ur- ebenfalls gehäusefeste Lager 16 des Umlenkspiegel sprünglichc I.age beibehalten. Das gehäusefeste Ob- wird jedoch auf dem Ausgleichspcndel unter einem jektivS ist bei der Schrägstellung jedoch nach oben Winkel von etwa 90" inufuiert. Stellt «nan das Waagewandert, so daß in die Objektiv-Mitte anstatt der 30 gengehäuse gemäß Fig.2 schräg, so entsteht eine Ziffer 50 des Skalenausschnittes die Ziffer 40 ge- Relativbewegung zwischen dem Gehäuse und dem rückt ist. Unter der Annahme, daß der Umlenkspie- auf dem Ausgleichspendel sitzenden Umlenkspiegel, gel 7 starr am Gehäuse befestigt wäre, müßte nach Stützt man den entsprechend ausgebildeten, auskraerfolgter Schrägstellung in Mattscheibenmitte die genden Arm 14 des Umlenkspiegel über eine Ver-Ziffer 40, am oberen Mattscheibenrand die Ziffer 50 35 bindungsstange 8 auf dem Waagengehäuse ab, dann erscheinen. Die Ziffer 60 wäre nach oben aus der kann die erwähnte Relativbewegung die zur Niveau-Mattscheibe ausgewandert. Kompensation notwendige Spiegeldrehung bewirken. Durch die Waagenschrägstcllung wird jedoch das Bei sorgfältig ausgeführtem Auflager auf dem Waa-Ausglcichspendcl 9 relativ zum Waagengehäuse 6 gengehäuse wäre es denkbar, die Verbindungsausgelenkt. Durch die Verbindungsstange 8, den 40 stange 8 ganz wegzulassen und den auskragenden Auslegerarm 13 und den auskragenden Arm 14 Arm 14 direkt auf dem Auflager des Waagengehäukraftschlüssig gekoppelt, erfährt der Umlenkspiegel 7 ses abzustützen.

eine Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn. Ist das FJne Lösung ohne Verbindungsstange wäre ferner

Übersetzungsverhältnis dieses Koppelgetriebes riclitig auch bei sich schräg kreuzenden Achsen denkbar,

gewählt, so dreht sich der Umlenkspiegel so weit, bis 45 In Umkehrung des vorherigen Ausführungsbei-

die Ziffern 40/50'60/ ihre alten Positionen d.h. die spieles müßte das Lager des Umlenkspiege¹ gehäu-

Positioncn vor der Schrägstellung der Waage, wieder seiest und das Lager des Ausgleichspendels auf dem

erreicht haben. Umlenkspiegel montiert sein. Die Achsenflucht des

Durch die Drehung des Umlenkspiegels 7 entgegen Ausgleichspendels hegt dann im rechten Winkel zui

dem Uhrzeigersinn werden die Strahlengänge der 50 Achsenlinie des Waagebalkens. Die Achsenflucht de;

Ziffern 40/50/60 an anderen Punkten der Spiegel- Umienkspiegcls aber kreuzt die Achsenflucht des

oberfläche reflektiert. Gemäß F i g. 1 trifft der Strali- Ausgleichspendels unter einem spitzen Winkel. Stellt

lengang für die Ziffer 50 etwa in der Mitte auf, wäh- sich das Au'.gieichspendel relativ zum Waagenge-

rend die Strahlcngänge für die Ziffern 40 und 60 häusc schräg, so kippt der Umlenkspiegel über seine

etwa gleich weit davon entfeint nach unten oder 55 schräg liegende Ac! se zwangläufig mit ab. Der Win

oben auf die Mattscheibe gerichtet sind. Nach Fi g. 2 kel zwischen den Achsen des Ausgleichspendels unc

haben sich diese Punkte nach oben verschoben. Der des Umlcnkspiegels ergibt sich au? dem Überset

Strahlengang für die Ziffer 60 trifft knapp vor der rungsverhähnis des Kopplungsgetriebvs,

oberen Spiegelkante auf. Stellt man die Waage noch DSj Darstellung der Auslegevorrichtung ist zweit

schräger, als in F t g. 2 dargestellt, so dreht sich der 60 rangig, so daß beispielsweise anstatt der oberschall

Umlenkspiegel noch mehr entgegen dem Uhrzeiger- gen Ausführung, wie sie in den Figuren dargestell

sinn. Dabei wandert der Strahlengang für die Ziffer ist, auch eine Schalenanordnung wie bei einer Analy

60 gänzlich über den oberen Spiegel rand hinaus, d. h. senwaage gewählt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

so ist eine Relativbewegung zwischen der Skala des Patentansprüche: Hauptwaagebalkens und der Optik des Ausgleichs balkens unmöglich. Eine Schrägstellung des Waagen-

1. Niveauausgleichsvorricntung für Balken- gehäuses bleibt in vorbestimmten Grenzen auf die waagen, insbesondere Präzisions- und Analysen- 5 Nullpunktsinstellung ohne Einfluß.

waagen, mit einer Projektionsanzeigevorrichtung, Schrägstellungen nehmen, von den hier erwähnten

mittels derer ein von einer Skala abnehmbarer Nullpunktveränderungen einmal abgesehen, aber

Meßwert auf eine Matischeibe abbildbar ist, so- auch noch Einfluß auf die Waagengenauigkei«. Über-

wie mit einem um ein gehäusefestes Lager dreh- steigen die Schrägsteüungsfehler die für die Waage

baren Ausgleichspendel, das mit einem Umlenk- io zulässigen Fehlergrenzen, so muß daher eine Meß-

spieuel für den projizierten Skalenausschnitt ver- Wertablesung unmöglich gemacht werden. Dies <vird

bunden ist, dadurch gekennzeichnet, bei Präzisionswaagen beispielsweise durch eine als

daß der Umlenkspiegel (7) in Längsrichtung des Pendel ausgebildete Blende erreicht, die beim über-

Skalcnausschnittes begrenzt ist, derart, daß beim schreiten der maxima! zulässigen Waagenschrägstel-

Überschreiten einer vorbestimmten Schriigstel- 15 lung in den optischen Strahlengang der Meßwenan-

lung der Balkenwange der Skalenausschnitt über zeige einschwingt und diesen damit unterbricht,

den Rand des Umlenkspieg^ls hinaustritt und die Bei diesen Konstruktionen ist es nachteilig, daß

Mattscheibe z· ; ehmend verdunkelt wird. für die Kompensation des Nullpunktes und die Ab-

2. Niveauausi;leichsvorrichtung nach An- deckung der Meßwertablesung beim Überschreiten spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der auf 20 der maximal zulässigen Waagenschrugstellung zwei einem Lager (16) abgestützte Umlenkspiegel (7) getrennte Systeme notwendig sind.

mit einem auskragenden Arm (14) verbunden ist, Die- Erfindung geht demgegenüber aus von einer

der sich über eine Verbindungsstange (8) auf Niveauausgleichsvorrichtung für Balkenwaagen, ins-

eineni Auslegerarm (13) des evif einem zweiten besondere Präzisions- und Analysenwaagen, mit

Lager (12) gelagerten Ausgleichspendels (9) ab- 35 einer Projektionsan/eigevorrichuing, mittels derer ein

stützt. von einer Skala abnehmbarer Meßwert auf eine