DE1958976B2

DE1958976B2 - Elektrischer massen- und kraftmesser

Info

Publication number: DE1958976B2
Application number: DE19691958976
Authority: DE
Inventors: Armin; Gallo Mario Dr.; Wirth Johannes; Zürich Wirth (Schweiz)
Original assignee: Wirth, Gallo & Co, Zürich (Schweiz)
Current assignee: K Tron Patent AG
Priority date: 1969-02-28
Filing date: 1969-11-25
Publication date: 1972-05-18
Also published as: US3621713A; NL6918930A; NL154000B; FR2030935A5; AT304900B; JPS4917307B1; DE1958976A1; GB1266311A; BE746386A; CH492961A; SE347573B

Description

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Kraftuntersetzung zwischen der Waagplatte und der zum Stand der Technik genannten deutschen Auseigentlichen Meßanordnung aus, so daßdie Eigenmasse legeschrift !279 379, dortige Fig. 5, waren zu den des Übertragungs- und Übersetzungssystems als Saiten Zugfedern parallel geschaltet, um die die Saiten-Zusatzmasse des Meßlings, also — auch dynamisch — frequenz mitbestimmende, stei'fheitsbedinste Zusatzais eine Tara angesehen werden konnte. Dabei galt es, 5 kraft zu kompensieren. Die Federn waren alsu dort die Bezugsmasse an der Waagschale möglichst hart zur Lösung einer anderen Aufgabe verwendet als im und uie Waagschale dem Boden gegenüber möglichst Falle der vorliegenden Erfindung, und die Art ihrer weich aufzuhängen. Bei dieser Waage ist die sonst Verwendung, also die Lösung der anderen Aufgabe, gültige Beziehung zwischen der Kadenz und der war von der erfindungsgemäßen Lösung verschieden Eigenschaft, Bodenerschütterungen auszufiltern, nicht io in Gestalt ihrer Parallelschaltung zu den Saiten, mehr vorhanden, weil ein neu aufgelegtes Gewicht während gemäß der vorliegenden Erfindung Federn mit richtig gemessen werden kann, schon bevor sich die den sonstigen Übertragungskettengliedern in Reihe Waagschale beruhigt hat. Für den Fall großer Lasten liegen.

oder großer Übersetzungen von der Waagschale zum Bei einem zweiten in der deutschen Auslegeschrift

Meßorgan hat diese Waage aber eine wirtschaftliche 15 1 279 379 beschriebenen bekannten Gerät war zur

und eine technische Schwäche. Die wirtschaftliche Erzeugung der Vorspannkraft der Saiten an Stelle

Schwäche besteht darin, daß die ganze Waagschale als einer Vorspannrnasse ei.■-■:: Feder verwendet. Außerdem

Tiefpaßfilter aufgehängt sein muß, das teurer ist als war bei dieser als Kraftmesser gedachten Ausführung

ein Tiefpaßfilter am Ausgang de· Übersetzungskette. eine Feder zu der zu messenden Kraft und damit zu

Die technische Schwäche besteht darin, daß es im 20 einem Teil der zugehörigen Übertragungskette parallel

Fall hoher Übersetzungen schwierig ist, die Über- geschaltet. Auch hier waren also die Federn zur

iragungskette einfach und hart auf die Waagschale Lösung anderer Aufgaben in anderer Weise verwendet

zu beziehen. Die Eigenmasse der Übertragungskette als bei der vorliegenden Erfindung, was besonders

wirkt unter Bodenerschütterungen störend, wenn man deutlich wird, wenn man sich den Einfluß eines Durch-

sie nicht mit der Waagschale verbindet. Zwar ist diese ^ schneidens der Federn in den verschiedenen Fällen auf

Verbindung an sich nicht teurer als der Bezug gegen- die Arbeitsinöglichkeit des Gerätes vergegenwärtigt,

über der Erde, führt aber zu einer Waage, bei der die Schwingungsunterdrückende Dämpfer, wie sie die

ganze Übertragungskette, die Vergleichsmasre und die vorliegende Erfindung vorsieht, waren überdies in

Saitenmeßanordnungen waagschalebezogen sind, wo- Verbindung mit den vorbekannten Federanordnungen

hei die Waagschale über ein einziges Tiefpaßfilter mit 30 nicht angewendet.

dem Boden verbunden ist. Eine solche Bauart ist Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist bei

ungewöhnlich und stellt große Anforderungen an die einem elektrischen Massen- und Kraftmesser mit einer

Ausbildung der Waagbrücke. die Vorspannkraft liefernden Vorspannmasse diese

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mittels zweier parallelgeschalUiter Blattfedern in bezug elektrischen Massen- und Kraftmesser der eingangs 35 auf ein Teil ihrer Übertragungskette senkrecht parallel gennnten Gattung, bei welchem also die Vorspann- geführt, und dieser Teil ist mittels Lenker in bezug auf kraft und eine der zu messenden Größe proportionale den Grundkörper parallel geführt. Auf diese Weise Kraft über zwei Übertragungsketten verglichen werden, lassen sich in der betreffenden Übertragungskette bei herkömmlicher Konstruktion der Waagbrücke und mehrere Dämpfer einfach und raumsparend unterdes Übertragungs- und Untersetzungssystems von der 40 bringen. Hinsichtlich der zweiten Übertragungskette Waagschale zur Meßeinrichtung, unter Beibehaltung dient es demselben Ziel, wenn diese, also die Übereiner möglichst großen Wägekadenz und unter An- tragungskette für die zu messende Größe, einen am »cndung von die Wirtschaftlichkeit nicht gefährdenden Grundkörper schwenkbar gelagerten Hebel aufweist. Mitteln, gegen vom Boden herrührende Erschütterim- Dies ermöglicht eine Ausführungsform, bei der der gen unempfindlich zu machen und hierzu im ganzen 45 Hebel an einem Ende einen mittels zweier parallel-Niederfrequenzbereich, in welchem die Transfer- geschalteter Blattfedern geführten Körper trägt, an funktionen der beiden Übertragungsketten gegenüber welchen eier Xraftverteilcr angeschlossen ist.
dem statischen Wert nicht verschwindend klein sind, Eine Weiterbildung dieser Ausführung liegt darin, das Gewicht der Vergleichsmasse und das übersetzt. daß die der zu messenden Größe proportionale Kraft (dynamisch transferierte) Gewicht des Meßlings bzw. 50 über einen Körper mit dem Hebel gekoppelt ist und die zu messende Kraft so auf die Saiten zu übertragen, daß dieser Körper mittels zweier parallelgeschaltetcr daß unter Bodenerschütterungen die Wechselkräfte Blattfedern an dem Hebel befestigt ist.
der Vergleichsmasse und des Meßlings proportional Bei einer Ausführungsform weist der Hebel an lu diesen Massen bzw. zu ihren statischen Gewichten einem Ende einen mittels zweier Lenker parallel •tnd. Für die Anwendung des Gerätes als Kraftmesser 55 geführten Körper auf, der über eine Feder mit dem müssen die als maßgebend und ungestört voraus- Hebel verbunden und über diesen Körper an den gesetzten niederfrequenten Anteile der beiden an die Kraftverteiler angeschlossen ist. Saiten weiterzugebenden Kräfte übertragen werden. Eine raumsparende Weiterbildung der Erfindung

Die Lösung dieser Aufgabe liegt darin, daß in jeder liegt schließlich darin, daß bei einem elektrischen Übertragungskette mindestens eine Feder in Kraft- 60 Massen- und Kraftmesser mit einer die Vorspannkraft durchgangsrichtung als Kettenglied eingebaut ist liefernden Vorspannmasse die Übertragungskette für daß diese Fedrr an dem dem Kraftverteiler abgewen- die von der Vorspannmasse erzeugte Vorspannkraft deten Ende über einen schivingungsunterdriickenden einen am Grundkörper schwenkbar gelagerten Hebel Dämpfer mit dem Grundkörper der Meßanordnung snthält, der einerseits über eine Feder mit dem Kraftverbunden ist i'Pd daß an dem dem Kraftverteiler 65 verteiler verbunden ist und andererseits die mittels abgewendeten Ende der Kette der jeweilige Kraft- zweier parallelgeschalteter Blattfedern parallel geführte angriffspunkt liegt. Vorspannmasse trägt.

Bei einem Atisfülmingsbeispiel nach der eingangs Die bei den verschiedenen Ausfiihrunesformen ver-

wendete Parallelführung durch Blattfedern gestattet neben der Verbindung der Lenker- und der Federwirkung in einfacher Weise die Blockierung sonst vorhandener, für den Anwendungsfall unzulässiger Freiheitsgrade.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.

F i g. 1 zeigt ein erstes Ausfuhrungsbeispiel,

F i g. 2 eine Variante der Ausfuhrung des Kraftverteilers des ersten Beispiels,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel;

Fig. 4 bis 6 zeigen je eine Variante der Ausfuhrung der Ubertragungskette für die zu messende Größe des zweiten Beispiels;

F i g. 7 und 8 sind je eine schematische Darstellung der Wirkung dieser Übertragungskette im Hinblick auf die Entzerrung bzw. Linearisierung der Waagencharakteristik;

F i g. 9 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel, Fig. 10 ein viertes Ausführungsbeispiel,

Fig. 11a eine schematische Darstellung der Ausführungsbeispiele nach Fig. 1. 3, 9 und 10;

Fig. 11b und lic zeigen eine schematische Darstellung der Ausbildung für das Messen von Kräften, und

Fig. Hd zeigt eine schematische Darstellung der Ausbildung für das Messen von Massen oder Beschleunigungen.

Das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 ist eine Tischwaage mit einem Grundkörper 1, in welchem zwei Saiten 2 angebracht sind, deren Enden an einem Kraftverteiler 43 befestigt sind, der aus dem Körper 3 und den beiden Drähten 4 und 5 besteht. Die Saiten 2 lassen sich mittels elektromagnetischer Schaltungen, von welchen nur die Magnetköpfe 6 dargestellt sind, erregen, so daß sie quer schwingen. Die Schaltung dient auch zur Übertragung der Saitenfrequenzen bzw. ihrer Variationen zum Auswertegerät 7. In diesem werden in bekannter Weise eine dimensionslose Funktion, z. B. geeignete Quotienten der beiden Frequenzen gebildet, und aer Wert der zu messenden Masse wird berechnet und angezeigt. Ferner ist im Grundkörper 1 eine Vorspannmasse 8 mittels Lenker 9 senkrecht parallel geführt. Die Vorspannmasse 8 ist mittels einer Übertragungskette 10 mit dem Kraftverteilerkörper 3 verbunden. Die Übertragungskette 10 weist zwei Federn 11 und zwei Bügel 12 auf. Jeder dieser Bügel 12 ist mit dem Kolben 13 eines Dämpfers 14 verbunden. Die beiden Dämpfer 14 sind auf Konsolen 15 des Grundkörpers 1 befestigt und mit einer viskosen Flüssigkeit, z. B. Öl. gefüllt. Die Übertragungskette 10 weist im vorliegenden Fall zwei Gruppen Elemente 11. 12 in Verbindung mit einem Dämpfer 14 auf: sie kann aber auch nur eine solche Gruppe oder mehr als zwei umfassen.

Eine Waagschale 16 ist mittels Lenker 17 am Grundkörper 1 senkrecht parallel geführt. Sie trägt die zu wiegende Masse 18. An ihrem unteren Ende 19 ist die Waagschale über eine Übertragungskette 20 mit dem Kram erteiler 43 verbunden. Die Übertragungskette 20 ist gleicher Bauart wie die Übertragungskette 10. Durch Einstellen des Drahtes 5 kann die gewünschte Über- oder Untersetzung geAvählt werden, mit der die der zu messenden Masse 18 entsprechende Kraft, d. h. ihr Gewicht, auf die Saiten 2 übertragen wird. Die Verteilung der durch die Vorspannmasse 8 ausgeübten Kraft auf die Saiten 2 ist konstant, jedoch TOn der ebenfalls konstanten Verteilung des Gewichtes der Masse 18 auf die Saiten 2 verschieden. Vorzugs weise wird die Vorspannung annähernd gleich auf die beiden Saiten 2 verteilt, während die von der Über tragungskette 20 vermittelte Kraft im Verhältnis 3: I verteilt wird.

Gemäß F i g. 2 besteht der Kraftverteiler 43 aus einem Verleilerhebel 43«. Diese Bauart und verschiedene, weiter unten beschriebene bauliche Abwandlungen sind hinsichtlich der Wirkungsweise der

ίο Meßanordnung derjenigen der F i g. 1 äquivalent. Die Wirkungsweise ist folgende: Bei ruhendem Grundkörper 1 werden die Gewichte der Vorspannmasse 8 und der ruhenden Masse 18 unverändert von den Übertragungsketten 10 und 20 auf den Kraft-

IS verteiler 43 übertragen und von diesem auf die beiden Saiten 1 verteilt. Die Frequenzänderungen werden dann im Auswertegerät in bekannter Weise zur Ermittlung des Wertes der Masse 18 verwertet. Die Übertragungsketten 10 und 20 verzögern bei jeder

ίο Auswechslung der Masse 18 nur die Änderung der Saitenkräfte.

Bei sehr niederfrequenten Erschütterungen des Grundkörpers 1 folgen die Massen 8 und 18 den Bewegung des Grundkörpers 1 noch sehr gut. Ihr

es Verhalten ist quasi statisch. Es sei

Z₉ — die maximale Amplitude der Bewegungen des Gruiidkörpers 1.

z_a ^- die entsprechende Beschleunigung, ρ — die Masse der Vorspannmasse 8,

η = die Masse der zu wiegenden Masse 18.

Die für die Wechselbeschleunigung der beiden Massen erforderlichen Kräfte sind somit:

pz

Sie werden unverändert, d. h. ohne Beitrag der parallel gehaltenen Dämpfer 14 durch die Übertragungsketten 10 und 20 auf den Kraftverteiler 43 übertragen. Da diese beiden Kräfte untereinander im gleichen Verhältnis wie die statischen Gewichte stehen, stören sie das Meßergebnis nicht. Es gilt nämlich

in statischem Zustand

und

in quasistatischem Zustand

<7
P

(g - Zr₁) Ρ

Im Falle hochfrequenter Erschütterungendes Grundkörpers 1 folgen die Vorspannmasse 8 und die Masse 18 den Bewegungen des Grundkörpers 1 nicht mehr getreu. Sie können somit verschiedenen Beschleunigungskräften ausgesetzt werden. Ein Teil dieser Beschleunigungskräfte wird über die Dämpfer 14 abgeleitet, so daß nur der Restbetrag auf den Kraftverteiler 43 übertragen wird. Definiert man die Transferfunktionen Tp der Übertragungskette 10 und Tq der Übertragungskette 20 als das Verhältnis zwischen der bei hochfrequenten Erschütterungen und bei einer Beschleunigung r„ auf den Kraftverteiler 43 gelangenden Kraft zu derjenigen Kraft, die bei quasi-.statischen Verhältnissen, bei gleicher Beschleunigung

t 958 976

ί_β, auf diesen Kraftverteiler 43 gelangt, so ist das Meßergebnis gleich

χ >

H-P-U ! Tp ^Zo)

Soll dieses Resultat gleich dem gesuchten Verhältnis f//> sein, so muß gelten:

Tq -Tp.

Die Transferfunktionen der beiden Übertragungsketten 10, 20 müssen also gleich sein. In der Praxis Ist dies nur annähernd möglich, weil diese Transfertunktionen von den Massen ρ und q abhängen, von denen q veränderlich ist. Werden aber für beide Übertragungsketten 10 und 20 die Dämpfer 14, bemessen an den Federn 11, an der Masse ρ und an der höchstens zulässigen Masse q, groß bemessen, so kann man die Transferfunktionen Tp und Tq für den ganzen niederfrequenten Durchlaßbereich gleichmachen, wobei die Abweichung zwischen den Transferfunktionen Tp und Tq nur in den Sperrbereich des ür rtragungssystems fällt. Diese Differenz ist somit für die Genauigkeit der Waage unerheblich.

Die obigen Betrachtungen schlossen die Voraussetzungen ein, die Verbindung zwischen der Masse 18 und dem unteren Bügel 12 der Übertragungskette 20 bzw. dem unteren Ende der unteren Feder 11 sei starr In Wirklichkeit hat diese Verbindung eine gewisse Elastizität. Bei der Gleichsetzung der Transferfunktionen im niederfrequenten Durchlaßbereich sollte dieser Elastizität Rechnung getragen werden.

Man könnte die Gleichsetzung der Transferfunktionen dadurch erwirken, daß die Vorspannmasse 8 mittels einer Feder mit dem unteren Bügel 12 der Übertragungskette 10 verbunden würde (strichpunktiert in Fig. 1). Die Elastizität der Aufhängung der Masse 18 wäre dann bereits kompensiert. Wie eingangs erwähnt, besteht ein ökonomisches Bedürfnis, Massenmesser mit herkömmlichen Waagbrücken zu verwenden. Wird eine stark untersetzende, weiche Brücke mit tragen Übertragungsketten verwendet, so kann auch dann das Ergebnis der Messung von Bodenerschütterungen unabhängig gemacht werden. Dies geschieht dadurch, daß durch passende Wahl der Elemente der Übertragungsketten 10. 20 die Transferfunktionen Tp, Tq gegenüber der Transferfunktion der Brücke schmalbandig gewählt werden.

Bei dem Beispiel nach F i g. 3 ist die Vorspannmasse 8 mit einem L-förmigen Körper 21 mittels zweier parallel gehaltener Blattfedern 22 verbunden, die sowohl als Lenker zwecks senkrechter Parallelführung der Vorspannmasse 8 als auch als Federn dienen. Der Körper 21 ist über einen Fuß 23 mit einem Dämpfer 14, und die Vorspannmasse 8 ist über einen Fuß 24 mit einem zweiten Dämpfer 14 verbunden. Beide Dämpfer 14 sind auf einer Konsole 15 des Grundkörpers 1 befestigt. Die Übertragungskette 10 der Vorspannmasse 8 besteht somit aus den Elementen 14, 21, 22, 23 und 24. Die Lenker 9 sind mittelbar über den Körper 21 mit der Vorspannmasse 8 verbunden. Das untere Ende 19 der nur zum Teil und schematisch dargestellten Waagplatte 16 ist über die Übertrasunaskette 20 mit dem Draht 5 des Kraftverteilers 43 verbunden. Die Übertragungskette 20 weist einen Bügel 25 und einen Hebel 26 auf. Der Bügel 25 ist an seinem unteren Ende übet einen Fuß 27 mit einem Dämpfer 14 verbunden. Eine Pfanne 28 ist mittels zweier parallelgeschalteter Blattfedern 29 an dem Bügel 25 befestigt. Die Pfanne 28 dient zur Aufnahme einer Schneide 30 des Hebels 26. dessen andere Schneide 31 sich auf eine Pfanne 32 des Grundkörpers 1 stützt. Über eine Stange 33 ist

ίο der Hebel 26 mit einem weiteren Dämpfer 14 verbunden.

Am rechten Ende des Hebels 26 ist mittels zweier parallel gehaltener Blattfedern 34 ein kleiner Körper 35 befestigt, an welchem der Draht 5 verankert ist.

Bei der Ausführung gemäß F i g. 4 weist die Übertragungskette 20 keinen Bügel auf. Eine Schneide 36 ist mittels zweier parallelgeschalteter Blattfedern 37 mit dem Hebel 26 und über eine Stange 38 mit einem Dämpfer 14 verbunden. Sie steht unter Zwischenschaltung einer Koppel 39 mit zwei Pfannen mit dem

»ο Ende 19 der Waagplatte 16 in Kontakt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 hat der Hebel 26 an seinem rechten Ende einen L-förmigen Träger 40. Der Körper 35 ist hier mittels der Federn 34 links vom Träger 40 befestigt, im Gegensatz zu den

»5 Ausführungen gemäß Fig. 3 oder 4.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 6, das eine Variante der F i g. 5 darstellt, ist der Körper 35 mittels Lenker 41 senkrecht und parallel geführt. Fr ist über eine Feder 42 mit dem Hebel 26 verbunden.

Wie aus F i g. 7 und 8 ersichtlich, variiert in den beiden dort dargestellten Fällen die für die Übersetzung maßgebende Hebellänge in Abhängigkeit von der zu ermittelnden Last symmetrisch zur Mittelstellung um den Betrag H bzw. h. da der Körper 35 seinen Abstand zum Hebel 26 ändert. Das Ende der Blattfedern 34 beschreibt in Abhängigkeit von der Last einen *■ reisbogen um die horizontale Mittelstellung, und zwar im Falle der F i g. 7 genau und im Falle der F i g. S angenähert. Die Übersetzung ändert sich zunächst ir dem einen, dann im anderen Sinn, und zwar jeweil« um einen Betrag, der annähernd zum Quadrat dei Differenz zwischen der entsprechenden Last und dei Last bei Mittelstellung proportional ist. Fs ist somil möglich, kubische Linearitätsfehler zu korrigieren. Di« Anordnung nach Fig. 5 ist in derjenigen nach F i g. 3. 4 entgegengesetztem Sinne wirksam.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 9 sind die Saiten 2 an ihrem unteren Ende mit dem Grund körper 1 und an ihrem oberen Ende mit einem schema· tisch dargestellten Kraftverteiler 43 verbunden. Di; Ubertragungskette 10 enthält einen Hebel 44, der aiii dem Grundkörper 1 schwenkbar gelagert ist. Dei Hebel 44 ist mittels der parallelgeschalteten Blatt federn 22 mit der Vorspannmasse 8 und mittels dei Feder 45 mit dem Kraftverteiler 43 verbunden. Di; Übertragungskette 20 enthält einen dem in Fig.: beschriebenen ähnlichen Hebel 26. Er ist mittels einei Schneide 46 auf dem Grundkörper 1 schwenkba gelagert. Eine Feder 47 verbindet sein eines Ende mi dem Kraftverteiler 43.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 10 sine die Saiten 2 horizontal angeordnet. Die Übertragungs kette 10 enthält hier einen schwenkbaren Winkelhebe 48, der einerseits über die Feder 45 mit dem Kraft verteiler 43 und andererseits über die parallelgeschal teten Blattfedern 49 mit der Vorspannmasse 8 ver bunden ist. Die Übertragungskette 20 enthält einei schwenkbar gelagerten Winkelhebel 50. der über zwe

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parallelgeschaltete Blattfedern 51 und eine weitere hierfür statt dessen aber eine Kraft P (Fig. lic)

Feder 52 mit einem bei 54 schwenkbar gelagerten anderer Art, z. B. die elastische Kraft einer Feder,

Hebel 53 verbunden ist, auf welchen die zu wiegende vorsehen. Wenn beide Übertragungsketten 110 und 120

Masse 18 einwhkt. je mit einer Kraft belastet werden, welche Kräfte auf

Grundsätzlich gelten die zu Fig. 1, 2 gegebenen 5 die Saiten 2 übertragen werden, so ermittelt die Anlage Erklärungen der Wirkungsweise auch für die Aus- das Verhältnis dieser beiden Kräfte. Es handelt sich führungen nach F i g. 3 bis 6 und 9—10. Die Wir- also um einen echten Kraftmesser. Es spielen dabei kungsweise der bisher beschriebenen Ausführungs- sowohl die Erdbeschleunigung als auch die Bodenbeispiele läßt sich sie in Fig. 11a sehematiseh erschütterungen keine maßgebende Rolle. Da aber die darstellen. Als Kraftverteiler wurde die Kombination io verschiedenen Elemente des Gerätes mit Trägheit der Elemente 3, 4, S nur beispielsweise gewählt. Die behaftet sind, ist es auch in diesem Falle empfehlensbeiden Übertragungsketten sind durch Vierecke 110, wert, die Bandbreite der Übertragungskette 110 ent' 120 dargestellt; die Linien 55 stellen ihre Verbindung sprechend einzuschnüren. Was die Wechselanteil'! der mit dem Orundkörper 1 dar. Es handelt sich bei dieser Kraft Fanbetrifft, so wird wie mit Bezug auf F i g. 11b Ausführung um einen Massenmesser, bei welchem die 15 beschrieben vorgegangen. Das Ergebnis ist ein Verzu wiegende Masse 18 dadurch ermittelt wird, daß ihr hältnis zweier Kräfte, das unabhängig ist von den Gewicht mit demjenigen der Vorspannmasse verglichen elastischen Eigenschaften des die Vorspannung erwird. Das Verhältnis dieser Gewichte ist dem Verhält- zeugenden Organs.

nis der Massen gleich. Die beschriebenen Maßnahmen Die gleiche Kraft P kann aber auch dann als

erlauben, diese bei stationärem Zustand selbst- ao Vorspannkraft dienen, wenn die Übertragungskette 120

verständliche Gleichheit sowohl im quasistatischen vom Gewicht einer Masse 18 belastet wird, deren Wert

Zustand als auch bei hochfrequenten Erschütterungen ermittelt werden soll. Ist der Grundkörper 1 ruhig, so

des Grundkörpers 1 aufrechtzuerhalten. wird das Gewicht der Masse 18 mit der Kraft P

Das gleiche Gerät läßt sich zur Kraftmessung ver- verglichen, woraus der Wert der Masse 18 abgeleitet

wenden. In Fig. 11b ist die zu messende Kraft F as werden kann. Die Berechnung ist allerdings, wie bei

durch eine Feder symbolisiert, sie kann z. B. eine einer Federwaage, nicht nur von den elastischen Eigen-

Wechselkraft sein. Grundsätzlich wird diese Kraft F schäften des die Vorspannung erzeugenden Organs,

mit dem bekannten Gewicht der Vorspannmasse 8 sondern auch von der Erdbeschleunigung abhängig,

verglichen. Es sind dabei die Einflüsse der Erdbe- Letztere soll also im Auswertegerät berücksichtigt

schleunigung, der Erschütterungen des Grundkörpers 30 werden. Bei Bodenerschütterungen wird hinsichtlich

und gegebenenfalls der Schwankungen der Kraft F zu der Übertragungskette 110 wie im Falle der Fig. lic

berücksichtigen. Die Erdbeschleunigung kann hier als vorgegangen. Die Übertragungskette 120 wird mit

bekannte Konstante angesehen werden. Ihr Wert muß einer Bandbreite gebaut, die so schmal sein soll, wie es

in das Auswertegerät eingeführt werden. Ändert er die Einstellzeit der Ausführung erlaubt,

sich, z. B. bei Meereshöhenunterschieden oder bei 35 Die Bauarten nach Fig. 11a und 11b sind ihrer

Verwendung des Gerätes in einem beschleunigten Natur nach Massenmesser, die nach Fig. lic und

Träger, so muß das Auswertegerät entsprechend ein- Hd ihrer Natur nach Kraftmesser. Di» Bauart nach

gestellt werden. Dies stellt in praxi kein Problem dar. Fig. lld läßt sich aber auch zum Messen von Massen,

Die von Bodenerschütterungen herrührenden Kraft- diejenige nach Fig. Hb zum Messen von Kräften

anteile können durch Verringerung der Bandbreite 40 verwenden.

der Übertragungskette 10, d. h. durch weiche Auf- Das Gerät nach Fig. 1 Id kann schließlich auch als

hängung der Vorspannmasse 8 und/oder durch große Beschleunigungsmesser verwendet werden. Es genügt

Bemessung der Dämpfer 14 verschwindend klein hierfür, in der Übertragungskette 120 eine bekannte

gemacht werden. Von den Wechselanteilen der zu Masse 18 aufzuhängen. Grundsätzlich ist dann da^r

ermittelnden Kraft F wird angenommen, daß nur die 45 vom Auswertegerät ermittelte Resultat zur Beschleuni-

niederfrequenten Werte von Interesse sind, während gung ζ des Grundkörpers proportional. Die Ober-

die hochfrequenten Anteile störend wirken. Die tragungskette 110 wird dabei derart bemessen, daß die

Bandbreite der Übertragungskette 120 wird dann so durch Dauer- und Wechselbeschleunigimgen der

bemessen, daß bloß erstere Anteile durchkommen, tragen Elemente hervorgerufenen Kräfte soweit als

Ivährend die hochfrequenten filtriert werden. 50 möglich beseitigt werden. Das gleiche gilt in bezug auf

Die Vorspannung der Saiten 2 wurde bei den bisher die als schädlich angenommenen hochfrequenten

beschriebenen Ausführungsbeispielen mittels des Ge- Anteile der zu ermittelnden Beschleunigung für die

Wichtes einer Vorspannmasse 8 erzeugt. Man könnte Übertragungskette 120.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

schalteter Blattfedern (22) parallel geführte Vor Patentansprüche: spannmasse (8) trägt (F i g, 9),

1. Elektrischer Massen- und Kraftmesser mit 5

einem digitalen Auswertegerät, das elektronische

Mittel enthält zur Ableitung des Meßergebnisses

aus der lastbedingten Beeinflussung zweier quer- Die Erfindung betrifft einen elektrischen Massen

schwingender, mechanisch vorgespannter Saiten, und Kraftmesser mit einem digitalen Auswertegerät die mit zwei zur Übertragung einer Vorspannkraft io das elektronische Mittel enthält zur Ableitung de: und einer zur zu messenden Größe proportionalen Meßergebnisses aus der lastbedingten Beeinflussung Kraft bestimmten Ubertragungsketten über einen zweier querschwingender, mechanisch vorgespannte Kraftverteiler verbunden sind, dadurch ge- Saiten, die mit zwei zur Übertragung einer Vorspann kennzeichnet, daß in jeder Ubertragungs- kraft und einer zur zu messenden Größeproportionaler kette (10, 20) mindestens ein Feder (11 bzw. 22, 15 Kraft bestimmten Ubertragungsketten über einer 29, 34 bzw. 22, 34, 37 bzw. 22, 37, 42 bzw. 42, Kraftverteiler verbunden sind.

45, 37, 4"' bzw. 45, 49, 47. 51, 52) in Kraftdurch- Geräte dieser Gattung weisen bei einer z. B. au;

gangsrichtung als Kettenglied eingebaut ist, daß an der deutschen Auslegeschrift 1 279 379 der Anmelderir dem dem Kraftverteiler (43) abgewendeten Ende bekannten Bauart zur Erzeugung der Vorspannung diese Feder über einen Schwingungsunterdrücken- 20 der Saiten eine Vorspannmasse auf, deren Gewicht die den Dämpfer (14) mit dem Grundkörper (1) der Vorspannkraft bildet. Im Auswertegerät wird da? Meßanordnung verbunden ist und daß an dem dem Ergebnis z. B. als Verhältnis der beiden Saiten-Kraftverteiler (43) abgewendeten Ende der Kette frequenzen gebildet.
(10, 20) der jeweilige Kraftangriffspunkt liegt. Wenn ein Gegenstand gewogen, also seine Masse

2. Elektrischer Massen- und Kraftmesser nach 25 gemessen wird, ist dieses Frequenzverhältnis von dei Patentanspruch 1, mit einer die Vorspannkraft Erdbeschleunigung unabhängig, da jede Saitenliefernden Vorspann masse, dadurch gekennzeich- frequenz proportional zur Wurzel der entsprechender net, daß die Vorspannmasse (8) mittels zweier Saitenkraft und diese eine lineare Kombination mil parallelgfcschalteter Blattfedern (22) in bezug auf konstanten Koeffizienten der zwei Gewichte Lt. ein Teil (21) ihrer Übertrreungskette (10) senk- 30 Dadurch kann das Verhältnis des Gewichtes dei recht parallel geführt ist und daß dieses Teil (21) unbekannten Masse zu jenem der bekannten Vorspannmittels Lenker (9) in bezug auf den Grundkörper (1) masse und somit auch das Verhältnis dieser Massen parallel geführt ist (Fig. 3). selbst ermittelt werden.

3. Elektrischer Massen- und Kraftmesser nach Im Falle der Messung einer Kraft ist hingegen da< Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 35 Resultat, d. h. das Verhältnis der zwei Saitenfrequendie Übertragungskette (20) für die zu messende· zen, von der Erdbeschleunigung abhängig, da zwai Größe einen am Grundkörper (1) schwenkbar jede Saitenfrequenz proportional zur Wurzel dei gelagerten Hebel (26) aufweist (F i g. 3 bii 8; entsprechenden Saitenspannkraft ist, diese aber eine F i g. 9). lineare Kombination mit konstanten Koeffizienten

4. Elektrischer Massen- und Kraftmesser nach 40 der erdbeschleunigungsunabhängigen, zu messenden Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Kraft (z. B. einer elastischen Kraft) und des erdbeder Hebel (26) an einem Ende einen mittels schleunigungsproportionalen Vorspanngewichtes ist, zweier parallelgcschaltetcr Blattfedern (34) ge- Sowohl bei der Massen- als auch bei der Kraftführten Körper (35) aufweist, an welchen der messung werden mittels eines Verteilers bekanntet Kraftverteiler (43) angeschlossen ist (F i g. 3 bis 8). 45 Bauart immer zwei Kräfte auf zwei Saiten verteilt,

5. Elektrischer Massen- und Kraftmesser nach und zwar so, daß die auf die beiden Saiten entfallenden Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Kraftanteile konstant und untereinander ungleich sind, die der zu messenden Größe proportionale Kraft Bekannte Anordnungen dieser Art haben hinsieht-(iber einen Körper (28 bzw. 36) mit dem Hebel (26) lieh ihres dynamischen Verhaltens, insbesondere al? gekoppelt ist und daß dieser Körper (28 bzw. 36) 50 Massenmesscr, gegenüber Lastwechseln und Ermittels zweier paraliclgeschalteter Blattfedern (29 schütterungen des Fundaments unterschiedliche Eigenbzw. 37) an dem Hebel (26) befestigt ist (F i g. 9). schäften.

6. Elektrischer Massen- und Kraftmesser nach Die Anwendung einer—gemessen an den beteiligten Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Massen — harten Meßanordnung und einer harten tier Hebel (26) an einem Ende einen mittels zweier 55 Brücke führt zunächst zu einem breitbandigen VerLenker (41) parallel geführten Körper (35) auf- halten der Waage, welche ohne große Verzögerung weist, der über eine Feder (42) mit dem Hebel (26) unter einem breiten Spektrum niederfrequenter Erverbunden und über diesen Körper (35) an den schütterungen treu messen kann, weil die Vorspann-Kraftverteiler (43) angeschlossen ist (F i g. 6 bis 8). masse und die zu messende Masse den Erschütterung»·

7. Elektrischer Massen- und Kraftmesser nach 60 bewegungen des Fundamentes in einem breiten, Patentanspruch 1, mit einer die Vorspannkraft niederfrequenten Frequenzbereich folgen können,
liefernden Vorspannmasse, dadurch gekennzeich- Bei einer anderen bekannten Anordnung mit einer net, daß die übertragungskettc (10) für die von gegenüber der Meßdose weichen bzw. schmalbandigen der Vorspannmasse (8) erzeugte Vorspannkraft Brücke folgt die Vorspannmasse trotz der weichen einen am Grundkörper (1) schwenkbar gelagerten 65 Brücke den Bewegungen der zu messenden Masse Hebel (44) enthält, der einerseits über eine Feder möglichst hart, so daß diese Anordnung ohne Ein-(45) mit dem Kraftverteiler (43) verbunden ist schränkung der Wägekadenz unter Erschütterungen und andererseits die mittels zweier parallelge- treu messen kann. Hierbei ging man von einer geringen