DE1958976C - Elektrischer Massen und Kraftmesser - Google Patents

Description

V raftuntersetzung zwischen der Waagplalte und der zum Stand der Technik genannten deutschen Auseigentlichen Meßanordnungaus, so daß die Eigenmasse legeschrift 1279 379, dortige Fig. 5, waren zu den des Übertragungs- und Übersetzungssystems als Saiten Zugfedern parallel geschähet, um die die Saiten-Zusatzmasse des Meßlings, also — auch dynamisch — frequenz mitbestimmende, steifheitsbedingU ^^ÜS*^lz~ als eine Tara angesehen werden konnte. Dabei galt es, 5 kraft zu kompensieren. Die Federn waren aKo dort die Bezugsmasse an der Waagschale möglichst hart zur Lösung einer anderen Aufgabe verwendet als im und die 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 Autgabe, gültige Beziehung zwischen der Kadenz und der war von der erfindungsgemäßen Lösung verschieden Eigenschaft, Bodenerschütterungen auszufütem, 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 Auslegescnnu Meßorgan hat diese Waage aber eine wirtschaftliche 15 1279 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 Vorspannmasse eine Feder verwendet. Außerdem Tiefpaßfilter aufgehängt sein muß, das teurer ist als war bei dieser als Kraftmesser gedachten Ausführung ein Tiefpaßfilter am Ausgang der Übersetzungskette. eine Feder zu der zu messenden Kraft und damit ni Die technische Schwäche besteht darin, daß es im ao einem Teil der zugehörigen Übertragungskette parallel Fall hoher Übersetzungen schwierig ist, die Über- geschaltet. Auch hier waren also die Federn zur tragungskette 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 Durchsie nicht mit der Waagschale verbindet. Zwar ist diese as schneidens der Federn in den verschiedenen Fällen auf Verbindung an sich nicht teurer als der Bezug gegen- die Arbeitsmöglichkeit des Gerätes vergegenwärtigt, über der Erde, führt aber zu einer Waage, bei der die Schwingungsunterdrückende Dämpfer, wie sie die ganze Übertragungskette, die Vergleichsmasse und die vorliegende Erfindung vorsieht, waren überdies in Saitenmeßanordnungen waagschalebezogen sind, wo- Verbindung mit den vorbekannten Federanordnungen bei 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 parallelgeschalteter Blattfedern in bezug elektrischen Massen- und Kraftmesser der eingangs 35 auf ein Teil ihrer Übertragungskette senkrecht parallel genannten 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 Ubereiner möglichst großen Wägekadenz und unter An- tragungskette für die zu messende Größe, einen am wendung von die Wirtschaftlichkeit nicht gefährdenden Grundkörper schwenkbar gelagerten Hebel aufweist. Mitteln, gegen vom Boden herrührende Erschütterun- 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 der Kraftverteiler angeschlossen ist. dem statischen Wert nicht verschwindend klein sind, Eine Weiterbildung dieser Ausführung liegt dann, das Gewicht der Vergleichsmasse und das übersetzte daß die der zu messenden Größe proportionale Kraft (dynamisch transferierte) Gewicht des Meßiing? 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 parallelgeschalteter daß unter Bodenerschütterungen die Wechselkräfte Blattfedern an dem Hebel befestigt ist. der Vergleichsmasse und des Meßlings proportional Bei einer Ausführungsform weist der Hebel an zu diesen Massen bzw. zu ihren statischen Gewichten einem Ende einen mittels zweier Lenker parallel sind. 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 K raft verteiler 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 Feder an dem dem Kraftverieiler abgewen- die von der Vorspannmasse erzeugte Vorspannkraft deten Ende über einen Schwingungsunterdrückenden einen am Grundkörper schwenkbar gelagerten Hebel Dämpfer mit dem Grundkörper der Meßanordnung enthält, der einerseits über eine Feder mit dem Kraftverbunden ist und 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 Ausführungsbeispiel nach der eingangs Die bei den verschiedenen Ausführungsformen ver-

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

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.

F i g. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel,

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

Fig. 3 ein zweites Ausfiihrungsbeispiel;

F i g. 4 bis 6 zeigen je eine Variante der Ausführung der Übcrlragungsketle für die zu messende Größe des zweiten Beispiels;

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

F i g. 9 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel,

F i g. 10 ein viertes Ausführungsbeispiel,

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

Fig. lib und lic zeigen eine schematischc Darstellung der Ausbildung für das Messen von Kräften, und

Fig. lld zeigt eine schemalische Darstellung der Ausbildung für das Messen von Massen oder Beschleunigungen.

Das Ausfiihrungsbeispiel gemäß F i g. 1 ist eine Tischwaagc mit einem G rund körper 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 besieht. 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 der Wert der zu messenden Masse wird berechnet und angezeigt. Ferner ist im Grundkörper ! eine Vorspannmasse 8 mittels Lenker 9 senkrecht parallel geführt. Die Vorspannmasse 8 ist mittels einer Übertragungskette !0 mit dem Kraftverleilerkörpcr 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 II, 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 K raft verteiler 43 verbunden. Die Übertragungskette 20 ist gleicher Bauart wie die Übertragungskette 10. Durch Einstellendes DrahtcsSkann die gewünschte Über- oder Untersetzung gewählt 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 Vorspannmassc 8 ausgeübten Kraft auf die Saiten 2 ist konstant, jedoch von der ebenfalls konstanten Verteilung des Gewichtes der Masse 18 auf die Saiten 2 verschieden. Vorzugsweise wird die Vorspannung annähernd gleich auf die beiden Saiten 2 verteilt, während die von der Ubertragungskette 20 vermittelte Kraft im Verhältnis 3 : 1 verteilt wird.

Gemäß F i g. 2 besteht der Kraftverleiler 43 aus einem Verteilerhebel 43a. Diese Bauart und verschiedene, weiter unten beschriebene bauliche Abwandlungen sind hinsichtlich der Wirkungsweise de.r

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 Kraftverteiler 43 übertragen und von diesem auf die beiden Saiten 2 verteilt. Die Frequenzänderungen werden dann im Auswertegerät in bekannter Weise zur Ermittlung des Wertes der Masse 18 verwertet. Die Ubertragungsketlen 10 und 20 verzögern bei jeder

Auswechslung der Masse 18 nur die Änderung der Saitenkräfte.

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

»5 Verhalten ist quasi statisch. Es sei

Z₀ = die maximale Amplitude der Bewegungen des Grundkörpers 1,

z₀ = die entsprechende Beschleunigung,
ρ — <jie Masse der Vorspannmasse 8,

q = die Masse der zu wiegenden Masse 18.

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

pz₀ und qz₀ .

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

R-P

in quasistatischem Zustand

9
P

te f io) </

(g + Zo) P

Im Falle hochfrequenter Erschütterungen des 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 Transferfunktäonen Tp der Übertragungskette 10 und Tq der Übertragungskette 20 als das Verhältnis zwischen der bei hochfrequenten Erschüttern ι η und bei einer Beschleunigung Z₀ auf den K raft verteiler 43 gelangenden Kraft zu derjenigen Kraft, die bei quasiütatischen Verhältnissen, bei gleicher Beschleunigung

Z₀, auf diesen Kraftverteiler 43
Meßergebnis gleich

8 ■ q ■ ( 1 I

gelangt; so ist das

g'P- H

g ! J

Verteilers 43 verbunden. Die Ubertragungskette 20 weist einen Bügel 25 und einen Hebel 26 auf. Der Bügel 25 ist an seinem unteren Ende über einen Fuß 27 mit einem Dämpfer 14 verbunden. Eine 5 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 Soll dieses Resultat gleich dem gesuchten Verhältnis io der Hebel 26miteinem weiteren Dämpfer 14verbunden. qjp sein, so muß gelten: Am rechten Ende des Hebels 26 ist mittels zweier

parallel gehaltener Blattfedern 34 ein kleiner Körper 35 Tq Tp . befestigt, an welchem der Draht 5 verankert ist.

Bei der Ausführung gemäß F i g. 4 weist die Über-

Die Transferfunktionen der beiden Übertragungs- 15 tragungskette 20 keinen Bügel auf. Eine Schneide 36 ketten 10, 20 müssen also gleich sein. In der Praxis ist mittels zweier parallelgeschalteter Blattfedern 37 ist dies nur annähernd möglich, weil diese Transfer- mit dem Hebel 26 und über eine Stange 38 mit einem funktionen von den Massen ρ und q abhängen, von Dämpfer 14 verbunden. Sie steht unter Zwischendenen q veränderlich ist. Werden aber für beide schaltung einer Koppel 39 mit zwei Pfannen mit dem Übertragungsketten 10 und 20 die Dämpfer 14, be- »0 Ende 19 der Waagplatte 16 in Kontakt,
messen an den Federn II, an der Masse ρ und an der Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 hat der

höchstens zulässigen Masse q, groß bemessen, so Hebel 26 an seinem rechten Ende einen L-förmigen kann man die Transferfunktionen Tp und Tq für den Träger 40. Der Körper 35 ist hier mittels der Federn 34 ganzen niederfrequenten Durchlaßbereich gleich- links vom Träger 40 befestigt,'im Gegensatz zu den machen, wobei die Abweichung zwischen den Trans- »5 Ausführungen gemäß F i g. 3 oder 4.
ferfunktionen Tp und Tq nur in den Sperrbereich des Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6, das

Übertragungssystems fällt. Diese Differenz ist somit ■ -- - für die Genauigkeit der Waage unerheblich.

Die obigen Betrachtungen schlossen die Voraussetzungen ein, die Verbindung zwischen der Masse 18 30
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 35 zum Hebel 26 ändert. Das Ende der Blattfedern 34 dieser Elastizität Rechnung getragen werden. beschreibt in Abhängigkeit von der Last einen Kreis-

Man könnte die Gleichsetzung der Transferfunk- bogen um die horizontale Mittelstellung, und zwar im tionen dadurch erwirken, daß die Vorspannmasse 8 Falle der F i g. 7 genau und im Falle der F i g. 8 mittels einer'Feder mit dem unteren Bügel 12 der angenähert. Die Übersetzung ändert sich zunächst in Ubertragungsketle 10 verbunden würde (strichpunk- 40 dem einen, dann im anderen Sinn, und zwar jeweils tiert in Fig. 1). Die Elastizität der Aufhängung der um einen Betrag, der annähernd zum Quadrat der Masse 18 wäre dann bereits kompensiert. Wie eingangs Differenz zwischen der entsprechenden Last und dei erwähnt, besteht ein ökonomisches Bedürfnis, Massen- Last bei Mittelstellung proportional ist. Es ist somil messer mit herkömmlichen Waagbrücken zu verwen- möglich, kubische Linearitätsfehler ?v korrigieren. Das den. Wird eine stark untersetzende, weiche Brücke mit 45 Anordnung nach Fig. 5 ist in derjenigen nach trägen Ubertragungsketten verwendet, so kann auch F i g. 3, 4 entgegengesetztem Sinne wirksam.

eine Variante der F i g. 5 darstellt, ist der Körper 35 mittels Lenker 41 senkrecht und parallel geführt. Er 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. A, da der Körper 35 seinen Abstand

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

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 9 sind die Saiten 2 an ihrem unteren Ende mit dem Grundkörper 1 und an ihrem oberen Ende mit einem schema-50 tisch dargestellten Kraftverteiler 43 verbunden. Dk Ubertragungskette 10 enthält einen Hebel 44, der aul dem Grundkörper 1 schwenkbar gelagert ist. Dei Hebel 44 ist mittels der parallelgeschalteten Blattfedern 22 mit der Vorspannmasse 8 und mittels dei

zweier parallel gehaltener Blattfedern 22 verbunden, 55 Feder 45 mit dem Kraftverteiler 43 verbunden. Dit die sowohl als Lenker zwecks senkrechter Parallel- Ubertragungskette 20 enthält einen dem in F i g. i führung der Vorspannmasse 8 als auch als Federn beschriebenen ähnlichen Hebel 26. Er ist mittels einei dienen. Der Körper 21 ist über einen Fuß 23 mit einem Schneide 46 auf dem Grundkörper 1 schwenkbai Dämpfer 14, und die Vorspannmasse 8 ist über einen gelagert. Eine Feder 47 verbindet sein eines Ende mil Fuß 24 mit einem zweiten Dämpfer 14 verbunden. ⁶° dem Kraftverteiler 43.

Beide Dämpfer 14 sind auf einer Konsole 15 des Bei dem Ausfühnmgsbeispiel nach Fig. 10 sine

Grundkörpers 1 befestigt Die Ubertragungskette 10 die Saiten 2 horizontal angeordnet. Die Übertragungs· der Vorspannmasse 8 besteht somit aus den Elementen kette 10 enthält hier einen schwenkbaren Winkelhebe 14, 21, 22, 23 und 24. Die Lenker 9 sind mittelbar 48, der einerseits über die Feder 45 mit de Kraft über den Körper 21 mit der Vorspannmasse 8 ver- 65 verteiler 43 und andererseits über die paralli schal bunden. Das untere Ende 19 der nur zum Teil und - teten Blattfedern 49 mit der Vorspannmasse 8 ver schematisch dargestellten "Waagplatte 16 ist über die bunden ist. Die Übertragungskette 20 enthält einet Ubertragungskette 20 mit dem Draht 5 des Kraft- schwenkbar gelagerten Winkelhebel 50, der über zwe

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parallelgeschaltete Blattfedern 51 und eine weitere Feder 52 mit einem bei 54 schwenkbar gelagerten Hebel 53 verbunden ist, auf welchen die zu wiegende Masse 18 einwirkt.

Grundsätzlich gelten die zu F i g. 1, 2 gegebenen Erklärungen der Wirkungsweise auch für die Ausführungen nach F i g. 3 bis 6 und 9—10. Die Wirkungsweise der bisher beschriebenen Ausführungsbeispielc läßt sich sie in Fig. 11a schematisch darstellen. Als Kraftverteiler wurde die Kombination der Elemente 3, 4, 5 nur beispielsweise gewählt. Die beiden Übertragungsketten sind durch Vierecke 110, 120 dargestellt; die Linien 55 stellen ihre Verbindung mit dem Grundkörper 1 dar. Es handelt sich bei dieser Ausführung um einen Massenmesser, bei welchem die zu wiegende Masse 18 dadurch ermittelt wird, daß ihr Gewicht mit demjenigen der Vorspannmasse verglichen wird. Das Verhältnis dieser Gewichte ist dem Verhältnis der Massen gleich. Die beschriebenen Maßnahmen erlauben, diese bei stationärem Zustand selbstverständliche Gleichheit sowohl im quasistatischen Zustand als auch bei hochfrequenten Erschütterungen des Grundkörpers 1 aufrechtzuerhalten.

Das gleiche Gerät laßt sich zur Kraftmessung verwenden. In Fig. 11b ist die zu messende Kraft F durch eine Feder symbolisiert, sie kann z. B. eine Wechselkraft sein. Grundsätzlich wird diese Kraft F mit dem bekannten Gewicht der Vorspannmasse 8 verglichen. Es sind dabei die Einflüsse der Erdbeschleunigung, der Erschütterungen des Grundkörpers und gegebenenfalls der Schwankungen der Kraft F zu berücksichtigen. Die Erdbeschleunigung kann hier als bekannte Konstante angesehen werden. Ihr Wert muß in das Auswertegerät eingeführt werden. Ändert er sich, z. B. bei Meereshöhenunterschieden oder bei Verwendung des Gerätes in einem beschleunigten Träger, so muß das Auswertegerät entsprechend eingestellt werden. Dies stellt in praxi kein Problem dar. Die von Bodenerschütterungen herrührenden Kraftanteile können durch Verringerung der Bandbreite der Übertragungskette 10, d. h. durch weiche Aufhängung der Vorspannmasse 8 und/oder durch große Bemessung der Dämpfer 14 verschwindend klein gemacht werden. Von den Wechselanteilen der zu ermittelnden Kraft F wird angenommen, daß nur die niederfrequenten Werte von Interesse sind, während die hochfrequenten Anteile störend wirken. Die Bandbreite der Ubertragungskette 120 wird dann so bemessen, daß bloß ^rstere Anteile durchkommen, während die hochfrequenten filtriert werden.

Die Vorspannung der Saiten 2 wurde bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen mittels des Gewichtes einer Vorspannmasse 8 erzeugt Man könnte hierfür statt dessen aber eine Kraft P (Fig. lic) anderer Art, z. B. die elastische Kraft einer Feder, vorsehen. Wenn beide Übertragungsketten 110 und 120 je mit einer Kraft belastet werden, welche Kräfte auf die Saiten 2 übertragen werden, so ermittelt die Anlage das Verhältnis dieser beiden Kräfte. Es handelt sich also um einen echten Kraftmesser. Es spielen dabei sowohl die Erdbeschleunigung als auch die Bcdenerschütterungen keine maßgebende Rolle. Da aber die

ίο verschiedenen Elemente des Gerätes mit Trägiieit behaftet sind, ist es auch in diesem Falle empfehlenswert, die Bandbreite der Übertragungskettc 110 entsprechend einzuschnüren. Was die Wechselanteile der Kraft Fanbetrifft, so wird wie mit Bezug auf Fig. 11b beschrieben vorgegangen. Das Ergebnis ist ein Verhältnis zweier Kräfte, das unabhängig ist von den elastischen Eigenschaften des die Vorspannung erzeugenden Organs.
Die gleiche Kraft P kann aber auch dann als

ao Vorspannkraft dienen, wenn die Übertragungskette 120 vom Gewicht einer Masse 18 belastet wird, deren Wert ermittelt werden soll. Ist der Grundkörper I ruhig, so wird das Gewicht der Masse 18 mit der Kraft P verglichen, woraus der Wert der Masse 18 abgeleitet

»5 werden kann. Die Berechnung ist allerdings, wie bei einer Federwaage, nicht nur von den elastischen Eigenschaften des die Vorspannung erzeugenden Organs, sondern auch von der Erdbeschleunigung abhängig. Letztere soll also im Auswertegerät berücksichtigt

werden. Bei Bodenerschütterungen wird hinsichtlich der Übertragungskette 110 wie im Falle der F i g. 11 c vorgegangen. Die Übertragungskette 120 wird mit einer Bandbreite gebaut, die so schmal sein soll, wie es die Einstellzeit der Ausführung erlaubt.

Die Bauarten nach Fig. 11a und 11b sind ihrer Natur nach Massenmesser, die nach Fig. lic und Hd ihrer Natur nach Kraftmesser. Die Bauart nach Fig. Hd läßt sich aber auch zum Messen von Massen, diejenige nach Fig. lib zum Messen von Kräften verwenden.

Das Gerät nach F i g. Hd kann schließlich auch als Beschleunigungsmesser verwendet werden. Es genügt hierfür, in der Übertragungskette 120 eine bekannte Masse 18 aufzuhängen. Grundsätzlich ist dann das vom Auswertegerät ermitteite Resultat zur Beschleunigung ζ des Grundkörpers proportional. Die Übertragungskette 110 wird dabei derart bemessen, daß die durch Dauer- und Wechselbsschleunigungen der trägen Elemente hervorgerufenen Kräfte soweit als möglich beseitigt werden. Das gleiche gilt in bezug auf die als schädlich angenommenen hochfrequenten Anteile der zu ermittelnden Beschleunigung für die Übertragungskette 120.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

schalteter Blattfedern (22) parallel geführte Vorspannmasse (8) trägt (F i g. 9). Paten tanspruche:

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 Massenschwingender, mechanisch vorgespannter Saiten, und Kraftmesser mit einem digitalen Auswertegerät, die mit zwei zur Übertragung einer Vorspannkraft io das elektronische Mittel enthält zur Ableitung des und einer zur zu messenden Größe proportionalen Meßergebnisses aus der lastbedingten Beeinflussung Kraft bestimmten Übertragungsketten über einen zweier querschwingender, mechanisch vorgespannter Kraftverteiler verbunden sind, dadurch ge- Saiten, die mit zwei zur Übertragung einer Vorspannken η zeichnet, daß in jeder Übertragungs- kraft und einer zur tu messenden Größe proportionalen kette <10, 20) mindestens ein Feder (11 bzw. 22, 15 Kraft bestimmten Übertragungsketten über einen 29, 34 bzw. 22, 34, 37 bzw. 22, 37, 42 bzw. 42, Kraftverteiler verbunden sind.
45, 37, 47 bzw. 45, 49, 47, 51, 52) in Kraftdurch- Geräte dieser Gattung weisen bei einer z. B. aus gangsrichtung als Kettenglied eingebaut ist, daß an der deutschen Auslegeschrift 1 279 379 der Anmelderin dem dem Kraftverteiler (43) abgewendeten Ende bekannten Bauart zur Erzeugung der Vorspannung diese Feder über einen schwingungsunterdrücken- so der Saiten eine Vorspannmasse auf, deren Gewicht die den Dämpfer (14) mit dem Grundkörper (1) der Vorspannkraft bildet. Im Auswertegerät, wird das 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 der Patentanspruch 1, mit einer die Vorspannkraft Erdbeschleunigung unabhängig, da jede Saitenliefernden Vorspan η masse, dadurch gekennzeich- frequenz proportional zur Wurzel der entsprechenden net, daß die Vorspannmasse (8) mittels zweier Saitenkraft und diese eine lineare Kombination mit parallelgeschalteter Blattfedern (22) in bezug auf konstanten Koeffizienten der zwei Gewichte ist. ein Teil (21) ihrer Ubertragungskette (10) senk- 30 Dadurch kann das Verhältnis des Gewichtes der 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 (Fi g. 3). selbst ermittelt werden.

3. Elektrischer Massen- und Kraftmesser nach Im Falle der Messung einer Kraft ist hingegen das 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 zwar Größe einen am Grundkörper (1) schwenkbar jede Saitenfrequenz proportional zur Wurzel der gelagerten Hebel (26) aufweist (Fig. 3 bis 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 parallelgeschalteter Blattfedern (34) ge- Sowohl bei der Massen- als auch bei der Kraftführten Körper (35) aufweist, an welchen der messung werden mittels eines Verteilers bekannter 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 hinsichtüber einen Körper (28 bzw. 36) mit dem Hebel (26) lieh ihres dynamischen Verhaltens, insbesondere als gekoppelt ist und daß dieser Körper (28 bzw. 36) 5° Massenmesser, gegenüber Lastwechseln und Ermitteis zweier parallelgeschalteter 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 der 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 Erschütterungs-

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 einet net, daß die Übertragungskette (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 geringer