DE2037392A1

DE2037392A1 - Saitenwaage

Info

Publication number: DE2037392A1
Application number: DE19702037392
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. Uitikon Zürich Wirth (Schweiz). M
Original assignee: August Sauter KG
Current assignee: August Sauter KG
Priority date: 1970-07-28
Filing date: 1970-07-28
Publication date: 1972-02-03
Also published as: GB1355581A; BE766624A; FR2099626A3; NL7105055A; FR2099626B3; CH520326A; AT314852B

Description

PVi* N¹) ANWÄLTE

. H. LEINWEBER dipl-ing. H. ZIMMERMANN

Posttdiedc-Konto: Bank-Konto: Telefon Tel.-Adr.

München 22045 Dre.dner Bank AG. MUnchen (0111) 2*Ί·β9 Ulnpat München

München 2, Marlenplatz, Klo.-Nr. 92790

• MDndMn 2, Rosental 7, 2. Aufg. (Kustermann-Passa

den

Wy/ho

August S a u t e r KG, 7470 Ebingen Saitenwaage

Die Erfindung betrifft eine Waage mit Saiten als Meßorgane, von denen eine unter Belastung durch eine konstante Masse ein Bezugsschwinger und die von einer konstanten Masse vorgespannte und zusätzlich mit dem zu wägenden Gewicht belastete andere Saite ein Meßschwinger ist und zumindest eine der Saiten an einer als Grundplatte od. dgl. ausgebildeten Grundmasse befestigt ist.

JSs sind schon Saitenwaagen dieser Art bekannt (schweizerische Patentschrift 474 753, die eine Grundplatte und eine Waagplatte aufweisen, sowie zwei durch elektrische Mittel in Schwingung versetzbare vorgespannte Meßsaiten, von denen die eine vom Gewicht einer Vorspannmasse belastet ist, währand auf die zweite zusätzlich das Gewicht der zu messenden Masse und dasjenige der Waagplatte einwirkt. Dabei dient die Frequenzänderung dieses Meßschwingers zur Ermittlung des Gewichtes des Wiegegutes. Dafür kann beispielsweise ein elektronisches Auswertgerät verwendet werden.

Derartige Waagen erbringen nur dann eine ausreichend genaue Anzeige, wenn der Gesamtaufbau der Waage und die Schwingsaiten von

-2-109886/0876

Störschwingungen freigehalten werden, die von außen auf die Waage einwirken· Derartige Schwingungen können durch Stoßbelastung der Waage ausgelöst werden, wie sie beispielsweise bei Brückenwaagen beim Auffahren der Achse eines Eisenbahnwaggons · auftreten. Störschwingungen werden der Waage insbesondere auch über den Untergrund übermittelt, der insbesondere im Industrie*- bereich ständig in Schwingung ist.

« ΖμΓ Beruhigung dea Waagegehäuses ist es schon bekannt ("Amtsblatt' für das Eichwesen¹¹, 1969, Nr. 5, Seite 404), die Waage über stark gedämpfte Federn auf. den Untergrund aufzustellen. Das Waagegehäuse stellt so ein Schwingungssystem dar, das eine spezifische Resonanzfrequenz hat. Treten nun im Untergrund gerade diese Frequenzen auf oder liegen die sich ergebenden Fre quenzen der Schwingsaiten im gleichen Frequenzband, so kann eine Schwingung aufschaukeln, die das Meßergebnis "verfälscht.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schwingsaitenwaage so auszubilden, daß das Meßergebnia verfälschende Schwingungseinflüsse von außen ausgeschaltet werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß j dem Gesamtaufbau der Vaage eine niedrige Resonanzfrequenz von weniger als 20 Hz, gegebenenfalls auch von weniger als 10 Hz gegeben wird.

Untersuchungen haben gezeigt, daß in der Umgebung von Arbeitsmaschinen großer Leistung die Untergrundschwingungen vornehmlich im Bereich von 20 bis 30 Hz, gelegentlich auch von ; 10 bis 30 Hz liegen. Auch in Fußböden und Decken von Gebäuden wurden vorwiegend Schwingungen in diesem Frequensband festge- ⁱ stellt. Auch die Resonanzfrequenzen ausgedehnter Erdmassen, vom

-3-109886/Q876

knapp bebauungsfähigen Baugrund bis zum kompakten Fels liegen im gleichen Bereich. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird also erreicht, daß die häufigsten Storfrequenzen zwar allenfalls noch an den Waagengesamtaufbau gelangen können, dort jedoch keine störende Auswirkung haben, da die Resonanzfrequenz des Gesamtaufbaus der Waage unter die Frequenz der angreifenden Schwingungen gelegt ist, so daß sich eine störende Schwingung nicht aufschaukeln kann. Dafür genügt es, mit der Resonanzfrequenz je nach den auftretenden Schwingungen unter 20 oder gegebenenfalls ^ auch noch unter 10 Hz zu gehen. Eine weitere Absenkung der Resonanzfrequenz auf beispielsweise 1 Hz würde noch eine höhere Unempfindlichkeit für hohe Erregerfrequenzen ergeben. Diese haben jedoch einen Waageaufbau zur Folge, der bei Auflegen der Last größere Bewegungsamplituden macht und deshalb eine längere Beruhigungszeit erfordert, was für einen schnellen Wiegevorgang unerwünscht ist. Man geht deshalb mit der Resonanzfrequenz des unbelasteten Waageaufbaus nur knapp unter die erfindungsgemäßen Schwellwerte. Wählt man beispielsweise die Resonanzfrequenz des Gesamtaufbaus der Waage im Bereich von 5 bis 7 Hz, so sind alle Störfrequenzen wirkungsvoll ausgeschaltet, und man erhält dennoch | eine kurze Beruhigungszeit. Bei Auflegen des zu wägenden Gewichts sinkt die Resonanzfrequenz noch etwas ab.

Vorteilhafterweise wird der Gesamtaufbau der Waage ins-■ gesamt oder auch in seinen Einzelteilen schwingungsgedämpft. Da-' : für werden ein oder mehrere zusätzliche Resonanz schwinger vorge-';

sehen. Durch die Verwendung eines Resonanzschwingers ist es mög-l ' ! lieh, die noch verbleibenden Resonanzschwingungen des Waageauf- ^! ! baus zu dämpfen und Spitzen der Resonanzkurve zu kappen. Damit ! , wird nicht nur eine Verminderung der Schwingungsamplituden und .

-4-109886/0876

j
damit eine Verminderung der Störung des Wägevorgangs erzielt.

Überdies ist es auch möglich, durch geschickte Wahl der Eigenfrequenz des Resonanzschwingers die Resonanzschwingungen der Waage nicht nur zu dämpfen» sondern auch das Maximum der Resonanzkurve zu kleineren Werten von beispielsweise weniger als 10 Hz hin su verschieben.

Diese Wirkung läßt sich noch verfeinern, wenn man einen Resonanzschwinger mit mehreren unterschiedliehen Eigenresonanzfrequenzen oder mehrere Resonanzschwinger unterschiedlicher Eigenfrequenz verwendet. Bei jeder dieser Sigenresonanzfrequenzen wird dann mit einer gewissen Bandbreite ein Einbruch in die Resonanzfrequenskurve der Waage oder ihrer Einzelteile erzielt und so jede Störschwingung wirkungsvoll ausgeschaltet.

Werden mehrere, räumlich verteilte Resonanzschwinger verwendet, oder verwendet man einen räumlich ausgedehnten Resonanzschwinger, der an verschiedenen,. räumlieh verteilten Stellen an der Waage angreift, so können zusätzlich auch Drehschwingungen ausgeschaltet werden.

Von der Safteinleitung der Waage werden Storschwingungen dadurch ferngehalten, daß man auch ihr einen Resonanzschwinger zuordnet. Auch den Meßsaiten, also dem Meßschwinger oder dem Bezugsschwinger, kann ein Resonanzschwinger zugeordnet werden. Dieser verhindert so dis Übertragung von Störschwingungen auf die Meßsaiten und bewirkt überdies bei Verwendung eines gedämpften Resonanzschwingers eine schnelle Schwingungsberuhigung der Saiten-Spannmassen, was die für den Wägevorgang erforderliche Zeitdauer vermindert. Bei der Meßsaite, die je nach dem zu wägenden Gewicht eine veränderliche Resonanzfrequenz hat, kann gegebenen-; falls ein Resonanzschwinger verwendet werden, dessen Resonanz- ,-

109886/0876

■frequenz ebenfalls vom Wiegegut abhängt. Dafür kann ein elastisch !dämpfendes Verbindungsglied in die Kräfteinleitung der Waage einbezogen werden.

Eine weitere Möglichkeit, den Einfluß von Störfrequenzen lauf die Schwingungen der Meßsaiten zu vermindern, liegt darin, i die Resonanzfrequenz der Meßsaiten möglichst hoch, beispielsweise; Ibei 60 Hz, aber auch größer als 100 Hz zu wählen. Dadurch wird j erreicht, daß keinerlei Überschneidung der Schwingungsfrequenzbänder der Meßsaiten mit den Störfrequenzbändern mehr auftritt und ein ungestörter Meßvorgang-möglich wird.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigen ■ . j Fig. 1 schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Schwingfsaitenwaage, j Fig. 2 bis Fig. 4 noch weiter schematisiert verschiedene Ausführungsformen einer Schwingsaitenwaage mit Resonanzschwingern,
Fig. 5 eine schematische Schnittansicht einer Waage mit als

Resonanzschwinger dienendem Waagegehäuse, Fig. 6 eine schematische Ansicht einer Waage mit Resonanzschwinger verstellbarer Resonanzfrequenz, und , Fig. 7 und Fig. 8 zwei Ausführungsformen eines der Kraftein-j leitung der Waage zugeordneten Resonanzschwingers. ''

Fig. 1 zeigt eine auf einen Untergrund 1 aufgestellte ^! Waage mit einer Grundplatte mit Waagegestell 2, zwischen das | und den Untergrund 1 federnde Zwischenlagen 3 und Dämpfer 4 ein-j gesetzt sind. Im Waagerahmen ist eine Meßsaite 5 als Bezugs-

-6-109886/0876

schwinger von einer konstanten Masse 6 vorgespannt. Eine als Meßschwinger dienende Meßsaite 7 wird von einer konstanten Masse 8, beispielsweise der Schale für das Auflegen des Wiegegutes, vorgespannt und überdies mit dem zu wägenden Gewicht 9 belastet. In der Waage ist als Resonanzschwinger eine Masse 10 ^! angeordnet, die gegenüber der Grundplatte der Waage durch federnde Zwischenlagen 11 und Dämpfer 12 abgestützt ist. Der Ge- i samtaufbau hat so eine niedrige Resonanzfrequenz und ist überdies schwingungsgedämpft.

Fig. 2 zeigt die Waage von Fig. 1 noch weiter schematisiert. Die Gesamtmasse der Waage ist hier mit 13 bezeichnet.

Fig. 3 zeigt, wie ein Resonanzschwinger mit mehreren Re- | sonanzfrequenzen aufgebaut sein kann. Auf die Gesamtmasse 13 der ! Waage sind Massen 14, 15 und 16 aufgestellt und jeweils über federnde Zwischenlagen 17, 18 und 19 sowie Dämpfer 20, 21 und 22 auf der tiefer liegenden Masse abgestützt.

Fig. 4 ist zu entnehmen, daß auch die Verwendung von meh- ^: reren Resonanzfrequenzen unterschiedlicher Eigenfrequenz möglich ist Dafür werden verschiedene Massen 23, 24 und 25 über federnde Zwischenlagen und Dämpfer, die verschiedene Kennwerte haben können, auf der Gesamtmasse 13 der Waage abgestützt.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der Waage, bei der als Resonanz schwinger die Masse des Waagegehäuses 26 dient, die über ^!, eine zugleich dämpfende elastische Zwischenlage 27 an der Waagengrundplatte 28 abgestützt ist. Die Zwischenlage 27 kann beispielsweise aus Schaumstoff bestehen.

Fig. 6 zeigt eine Waage mit der Aufbaumasse 29, an der vorspringende Lappen 30 vorgesehen sind, zwischen denen eine als \ Resonanzschwinger dienende Feder 31 gehalten ist. Die Feder 31

-7—

109886/0 8 76

wird vorzugsweise zum Vergrößern der Masse des Resonanzschwingers und zum Dämpfen der Resonanzschwingungen mit einem Gummischlauch 32 überzogen. Die durch die Lappen 30 geführten Enden , der Feder 31 tragen Spannmuttern 33» mit denen die Eigenfrequenz des Hesonanzschwingers beliebig eingestellt werden kann. Anstelle der Feder kann auch eine Kette oder ein anderes lineares Spann- , element Verwendung finden. Fig. 6 deutet ebenso wie Fig. 3 und ^: Fig. 5 an, daß Dämpfungen unter umständen nicht erforderlich sind. Ist die Waage mit zweckmäßig gewählten, gedämpften Resonanzschwingern versehen, so werden die Dämpfung 4 in Fig. 1 bzw. " 20-22 in Fig. 2 sogar vorzugsweise weggelassen, weil diese Dämpfungen im Über-Resonanzbereich die Schwingungsamplituden gegenüber derjenigen bei weggelassenen Dämpfern sogar vergrößern.

Fig. 7 zeigt die Krafteinleitung einer Waage. Die Waageschale 34 ist mit einem Gewicht 35 belastet, und ein Z-förmiger Träger 36 mit Fortsatz 37 dient zur Einleitung der Kraft in die Waage selbst. In die Krafteinleitung ist ein elastisches und ;

i zugleich dämpfendes Verbindungsglied 38 einbezogen, das den Resonanzschwinger darstellt. Die Resonanzfrequenz dieses Resonanz-

j schwingers ist von der Masse des Wiegegutes abhängig und wird bei geeigneter Ausbildung so gewählt werden können, daß sie der dem Wiegegut entsprechenden Schwingfrequenz des Meßschwingers gleich wird.

! Fig. 8 zeigt die Verwendung eines vom Wiegegut unabhängi-

i gen Resonanzschwingers 39 in der Krafteinleitung. Ein ebensolcher Resonanzschwinger kann auch für den Bezugsschwinger vorgesehen ', werden.

-8-109886/0876

Claims

Patentansprüche :

y Waage mit Saiten als Meßorgane, von denen eine unter Belastung durch eine konstante Masse ein Bezugsschwinger und die von einer konstanten Masse vorgespannte und zusätzlich mit dem zu wägenden Gewicht belastete andere Saite ein Meßschwinger ist und zumindest eine der Saiten an einer als Grundplatte od. dgl. ausgebildeten Grundmasse befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtaufbau der Waage eine niedrige Resonanzfrequenz von weniger als 20 Hz hat.
2. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtaufbau der Waage eine Resonanzfrequenz von weniger als 10 Hz hat.
3. Waage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtaufbau und/oder Einzelteile der Waage schwingungsgedämpft sind.
4. Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Waage mit mindestens einem zusätzlichen Resonanzschwinger versehen ist.
5. Waage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein zusätzlicher Resonanzschwinger oder mindestens einer der zusätzlichen Resonanzschwinger eine kleinere Eigenresonanzfrequenz aufweist als die Resonanzfrequenz des Gesamtaufbaus der Waage.
6. Waage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzschwinger mehrere unterschiedliche Eigenresonanzfrequenzen hat.

■ "-9-109886/0876
7. Waage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Eesonanzschwinger unterschiedlicher Eigenfrequenz vorgesehen sind.
8. Waage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Eesonanzschwinger gleicher Eigenfrequenz vorgesehen sind.
9. Waage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzschwinger gleicher Eigenfrequenz zum Ausschalten von Drehschwingungen um mögliche DrehSchwingungsachsen herum räum- λ lieh verteilt angeordnet sind.
10. Waage nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzschwinger gedämpft ist.
11. Waage nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Hesonanzschwinger eine Masse ist, die gegen die Grundmasse der Waage elastisch abgestützt ist.
12. Waage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hesonanzschwinger eine auf der Grundplatte der Waage über elastische Untersätze abgestützte Platte ist.
13. Waage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß * eine Vielzahl von auf der Grundplatte der Waage über elastische Untersätze abgestützten Platten vorgesehen ist.
Η. Waage nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Untersätze gummielastisch sind.
15. Waage nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzschwinger das gegen die Grundplatte der Waage abgestützte Waagengehäuse ist.

j
16. Waage nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch ge- '

109886/0876

kennzeichnet, daß der Resonanzschwinger ein Linearschwinger ist, dessen Grundresonanzfrequenz durch eine Spannvorrichtung einstellbar ist.
17. Waage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Krafteinleitung der Waage ein Hesonanzschwinger zugeordnet ist.
18. waage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß

in die Krafteinleitung der Waage als Resnnanzschwinger ein elastisches und zugleich dämpfendes Verbindungsglied einbezogen ist, das von Wiegegut belastet ist.
19. Waage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der der Krafteinleitung zugeordnete Resonanzschwinger nicht vom Wiegegut belastet ist.
20. Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsaiten eine Resonanzfrequenz von mindestens 60 Hz haben.
ι 21. Waage nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß j die Grundresonanzfrequenz des Meßschwingers gleich oder größer ist als die Resonanzfrequenz des Bezugsschwingers.
22. Waage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den Bezugsschwinger darstellende Meßsaite mit einem angenähert auf ihre Resonanzfrequenz abgestimmten gedämpften' j Resonanzschwinger versehen ist.
23. Waage nach Anspruch 4, 5, 17 bis 19 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die den Meßschwinger darstellende Meßsaite nit einem gedämpften Resonanzschwinger versehen ist.
24. Waage nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß

-11-

109886/0876

der Hesonanzschwinger eine mit der Schwingfrequenz des Meßschwingers veränderliche Eigenfrequenz hat.

109886/0876