DE2038214C3 - Waage mit elektromagnetischem Lastausgleich - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Waage mit elektromagnetischem Lastausgleich, deren Lastteil aus Gehänge und/oder Waagschale besteht

Solche Waagen werden im allgemeinen als Balkenwaagen gebaut; übliche Ausführungsformen enthalten an einem Ende des Waagbalkens den aus Gehänge und/oder Waagschale bestehenden Lastteil, am anderen Ende die Vorrichtung zum elektromagnetischen Lastausgleich, beispielsweise in Form eines Tauchspulsystems, und weisen eine Einrichtung zur Lageanzeige des Waagbalkens auf, beispielsweise in Form eines induktiven Abtastsystems.

Um die besonders bei Mikro- und Ultramikrowaagen erforderlichen Genauigkeiten zu erreichen, ist es u. a. erforderlich, störende Schwingungen zu dämpfen. Die Schwingungen des Waagbalkens in Neigungsrichtung und damit die Längsschwingungen des Lastteils werden durch das Kompensationssystem selbst gedämpft, so daß sich spezielle Vorrichtungen hierfür erübrigen. Bezüglich der Längsschwingungen des Lastteils gilt dies auch für balkenlose Waagen.

Anders verhält es sich mit den Pendelschwingungen von Waagschale und Gehänge, welche beispielsweise auf Grund von äußeren Erschütterungen auftreten können. Der dämpfende Effekt, der z.B. durch die Verwendung von Spannbändern geeigneter Steifheit für die Aufhängung des Lastteils erzielt werden kann, genügt nicht, um die Forderung nach rascher Schwingungsdämpfung zu erfüllen. Dieser Forderung kommt im Interesse möglichst großer Wägegeschwindigkeiten bei Einzelwägungen und möglichst kurzer Unterbrechungen in der Wiedergabe sinnvoller Meßresultate bei längerdauernden gravimetrischen Untersuchungen große Bedeutung zu.

Es ergibt sich daraus die Notwendigkeit einer zusätzlichen Dämpfungsvorrichtung für den Lastteil.

Solche Dämpfungsvorrichtungen sind an sich bekannt bei konventionellen Balkenwaagen, sei es in Form von von unten her wirkenden Waagschalenbremsen (z. B.

DE-PS 9 65 081, DE-PS 10 45 675, GB-PS 7 71 010) oder Gehängebremsen (z.B. DE-PS 12 46 264, US-PS 3074 498). Diese Dämpfungsvorrichtungen werden durchweg durch mechanische Mittel in Wirkverbindung gebracht

Bei elektromagnetischen Waagen erweist es sich jedoch nicht als zweckmäßig, die Betätigung dieser Dämpfungsvorrichtung mechanisch vorzunehmen. Es würde dies einerseits einen beträchtlichen Aufwand

to bedingen und andererseits bei bestimmten Anwendungsfällen, beispielsweise bei Wägungen im Vakuum, auf zusätzliche Schwierigkeiten konstruktiver Natur stoßen.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Waage der eingangs genannten Art zur Dämpfung von Pendelschwingungen des beispielsweise am äußeren Ende eines Waagbalkens angebrachten Lastteils mechanische Mittel (Reibpaarungen) unfer Vermeidung mechanischer Betätigungsvorrichtungen bzw. Übertragungsglieder in und außer reibenden Eingriff zu bringen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine mittels einer den Wägevorgang unterbrechenden Veränderung der die elektromagnetische Kraftkompensation beeinflussenden Stellgrößen in Wirkverbindung bringbare mechanische Dämpfungsvorrichtung für den Lastteil.

Ist die Wirkverbindung geschaffen, befindet sich ein in der Dämpfungsvorrichtung enthaltenes erstes Dämpfungselement, das vorzugsweise am Gehänge angebracht ist, in Reibschluß mit einem am festen Teil der Waage angebrachten zweiten Dämpfungselement, so daß eine wirksame Dämpfung von Pendelschwingungen des Lastteils eintritt

Gemäß einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung ist die Dämpfungsvorrichtung durch Veränderung der einer Gleichgewichtsstellung des Abtastsystems entsprechenden Sollspannung und eine daraus resultierende vertikale Bewegung des Lastteils in Wirkverbindung bringbar. Es erfolgt somit ein Eingriff in den elektrischen Regelkreis der Waage.

Gemäß einer anderen zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung ist die Dämpfungsvorrichtung durch direkte Veränderung des der Kraftkompensation dienenden Spulenstroms in Wirkverbindung bringbar.

Die Veränderung der elektromagnetischen Kraftkompensation kann dabei entweder bei Bedarf von Hand ausgelöst oder aber periodisch wiederholt werden. Die letztere Anordnung empfiehlt sich insbesondere dann, wenn die Wirkverbindung bei

so elektrisch leitenden Materialien zur Abführung elektrostatischer Ladungen herbeigeführt wird, was besonders bei längerdauernden gravimetrischen Untersuchungen in besonderen Medien oder im Vakuum sich als notwendig erweisen kann, da bestimmte Ausfühnings-

formen von Mikro- und Ultramikrowaagen nichtleitend angeordnete Gehänge aufweisen. So sind bei manchen

Balkenwaagen die Gehänge über Saphirlager am Waagbalken angebracht

Die Auslösung der die Wirkverbindung der Dämpfungsvorrichtung herstellenden Veränderung der Kraftkompensation kann in bestimmten Fällen automatisiert werden, beispielsweise wenn der Ablauf eines längerdauernden Wägevorgangs über einen Schreiber festgehalten und die Registrierkurve durch plötzliche

us Erschütterungen und daraus resultierende Pendelungen des Lastteils der Waage unstetig wird. Durch entsprechende Vorkehrungen kann in solchen Fällen die o. a. Veränderung der Kraftkompensation automatisch her-

beigeführt werden.

In weiterer Verfolgung der Erfindung kann es sich als zweckmäßig erweisen, den Vorgang der Veränderung de·»' Kraftkompensation als solchen zu variieren, je nach den speziellen Anforderungen. Im einfachsten Fall wird die Veränderung in einer sprunghaften Verringerung des Kompensationsstromes bestehen, worauf sich der Lastteil der Waage unter dem Einfluß seines Gewichts ruckartig nach unten bewegt, bis die Bremsstellung erreicht ist, weiche beispielsweise durch einen mechani- ι ο sehen Anschlag definiert ist Ebenso wird nach der Wiederherstellung des ursprünglichen Wertes des Kompensationsstroms der Lastteil sich relativ rasch nach oben bewegen. In Fällen, in denen ein derart rascher Bewegungsablauf unerwünscht ist, können Mittel vorgesehen werden, um die Rückführung des Lastteils in die Wägestellung — wie auch ggf. die Auslenkung in die Bremsstellung — allmählich vor sich gehen zu lassen. Damit werden eventuelle Sekundärschwingungen als Folge ruckartiger Bewegungen des Lastteils vermieden.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung kennzeichnet sich durch die Anpassung der Stellgröße an den jeweiligen Wägebereich, wodurch stets annähernd gleiche Bewegungsabläufe erhalten werden können.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgebildeten selbsttätig kompensierenden elektromagnetischen Balkenwaage in schematischer Darstellung und

F i g. 2 eine zweite Ausführungsform einer Waage der vorbezeichneten Art.

Gemäß F i g. 1 ist ein Waagbalken 3 an einer Lagerstelle 4 drehbar gelagert An dem einen äußeren Ende dieses Waagbalkens ist ein Lastteil, bestehend aus einem Gehänge 5 mit einer das Wägegut 7 aufnehmenden Waagschale 6 angebracht Eine der Dämpfung von Pendelschwingungen dienende Dämpfungsvorrichtung weist ein am Gehänge 5 befestigtes Dämpfungselement 8 auf, welches durch Absenken des Gehänges 5 mit Reibflächen 9 eines am festen Teil U der Waage angebrachten Dämpfungselementes 10 in Wirkverbindung tritt

Am anderen Ende des Waagbalkens 3 ist eine Kompensationsvorrichtung angeordnet, bestehend aus einem am festen Teil U der Waage angebrachten Topf magneten 12 und einer Tauchspule 13. so

Ein Abtastsystem enthält eine Fahne 14, welche in

paarweise angeordnete ortsfeste Spulen 15 und 16 eintaucht Die Spule 15 wird mit hochfrequentem WecJiSPlstrom aus einem Oszillator 17 gespeist und indu2 ·.·> λ der Spule 16 eine von der Stellung der Fahne 14 abhängige Wechselspannung, die einem Verstärker 18 zugeführt und in einem Gleichrichter 19 gleichgerichtet wird. Die von diesem Abtastsystem abgegebene Gleichspannung wird an einen Verstärker 20 angelegt Vor dem Eingang des Verstärkers 20 liegen parallel die jeweils in Reihe geschalteten Paare von Widerständen 21, 2V bzw. 22, 22'. In der gezeigten Stellung eines Schalters 23 — Wägestellung — ist die am Verstärker 20 anliegende Spannungsdifferenz durch die Stellung der Fahne 14 (Istspannung) und den Widerstand 2V (Sollspannung) bestimmt; der Verstärker 20 liefert den notwendigen Strom für die Kompensationsspule 13, bis die Spannungsdifferenz— abgesehen vom Regelfehler — Null geworden ist, d.h. Gleichgewicht herrscht Der Spulenstrom bildet ein Maß für das Gewicht des Wägegutes 7 und wird über ein Digitalvoltmeter 24 oder ähnliches Anzeigemittel in Gewichtseinheiten angegeben.

Wird der Schalter 23 betätigt, so bestimmt sich die Spannungsdifferenz— unabhängig vom Gewicht des Lastteils— nach einer veränderten Sollspannung entsprechend der Größe des Widerstandes 22'. Diese Sollspannung ist so gewählt, daß die ihr entsprechende, durch die Stellung der Fahne 14 bestimmte Istspannung dann erreicht ist, wenn durch die Neigung des Waagbalkens 3 die beiden Dämpfungselemente 8 und 10 in Wirkverbindung getreten sind.

Gemäß der Ausführungsform nach Fig.2 ist— bei sonst gleicher Anordnung wie in F i g. 1 — das Paar von Widerständen 22, 22' hinter den Verstärker 20 gelegt, d. h„ es wird zur Herstellung der Wirkverbindung der Dämpfungsvorrichtung 8,10 direkt der Kompensationsstrom der Tauchspule 13 verringert

Wiederum zeigt die Figur die Stellung des Schalters 23, welche dem Wägevorgang entspricht Um Schwingungen des Gehänges zu dämpfen, wird der Schalter 23 betätigt, und der Spulenstrom wird nunmehr durch die Größe des Widerstandes 22' bestimmt

Für beide Ausführungsformen gilt, daß für die Dauer der Dämpfung von Pendelschwingungen (Sollspannung resp. Kompensationsstrom durch den Widerstand 22' bestimmt) die Gewichtsanzeige 24 keine sinnvollen Resultate liefert

Weitere Anwendungsfälle des erfindungsgemäßen Prinzips liegen auf der Hand, so z. B. bei balkenlosen elektromagnetisch kompensierenden Waagen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Waage mit elektromagnetischem Lastausgleich, deren Lastteil aus Gehänge und/oder Waagschale besteht, gekennzeichnet durch eine mittels einer den Wägevorgang unterbrechenden Veränderung der die elektromagnetische Kraftkompensation beeinflussenden Stellgrößen in Wirkverbindung bringbare mechanische Dämpfungsvorrichtung (8,9, 10) für den Lastteil (5,6).

2. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsvorrichtung (8, 9, 10) durch Veränderung der einer Gleichgewichtsstellung des Abtastsystems (14—19) entsprechenden Sollspannung und eine daraus resultierende vertikale Bewegung des Lastteils (5, 6) in Wirkverbindung bringbar ist

3. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsvorrichtung (8,9,10) durch direkte Veränderung des der Kraftkompensation dienenden Spulenstroms in Wirkverbindung bringbar ist

4. Waage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anpassung der Veränderung der Stellgröße an den jeweiligen Wägebereich.