DE2137993A1

DE2137993A1 -

Info

Publication number: DE2137993A1
Application number: DE19712137993
Authority: DE
Original assignee: Mettler Instrumente AG
Current assignee: Mettler Instrumente AG
Priority date: 1970-12-04
Filing date: 1971-07-29
Publication date: 1972-06-08
Also published as: FR2116370B1; GB1289915A; US3674102A; NL7111172A; IT938879B; CH516791A; FR2116370A1

Description

213799_;j3 29. Ju!i1971

Patentanwälte DlpUnfl. A^ WEDDE ρ

Dipl.-Ing· K. EMPL München 27, Schumannstr. 2

Mettler Instrumente AG, Greifens.ee (Schweiz)

Brückenwaage

Die Erfindung betrifft eine Brückenwaage mit einer über Koppelglieder mit Lasthebeln verbundenen Brücke und wenigstens einem Krafthebel, wobei die jeweils vorhandenen Krafthebel an einem gemeinsamen Koppelglied, welches 'die Lasthebel miteinander verbindet, angelenkt und im Waagengehäuse abgestützt sind.

Bekannte Brückenwaagen zeigen folgende grundsätzliche Anordnung: Ein Lastaufnahmemittel (Brücke) stützt sich direkt oder über einen Brückenrahmen - auf eine Mehrzahl von im Waagengehäuse gelagerten Lasthebeln ab. Die Lasthebel sind durch Koppelglieder verbunden. Ausserhalb des Bereichs der Brücke und vertikal dazu versetzt befindet

sich die Auswiegevorrichtung mit dem drehbar gelagerten 209824/0548

Krafthebel. Die Verbindung zwischen den Lasthebeln und dem. Krafthebel wird hergestellt durch eine an einem Ende des Krafthebels angreifende vertikale Zugstange, welche an ihrem unteren Ende entweder mit einem über eine seitliche Begrenzung der Brückenwaage hinaus verlängerten Arm eines Lasthebels verbunden oder aber durch einen gesonderten Zwischenhebel, der im Waagengehäuse gelagert und an das die Lasthebel verbindende Koppelglied angelenkt ist, an die Lasthebel angeschlossen ist. Da sowohl der Anlenkpunkt an den Krafthebel als auch derjenige an den verlängerten Lasthebel resp. an den Zwischenhebel beim Wägevorgang einen Weg entlang einer Kreisbahn beschreiben, ist diese Bauart vorzugsweise für Waagen mit einer bestimmten Einspiellage geeignet. Bei der Ausführung als Neigungswaage ergibt sich ein Messfehler, der nur durch eine den jeweiligen Anforderungen an die Genauigkeit der Waage entsprechende Länge der vertikalen Zugstange klein gehalten v/erden kann.

Der Erfindung lag folgende Aufgabe zugrunde: Schaffung einer kompakten Brückenv?aage, bei der auf die Zugstange als Verbindungselement zwischen Last- und Krafthebeln verzichtet werden kann, bei der ferner die Wägevorrichtung nicht mehr oberhalb der Brücke, sondern unterhalb derselben angeordnet und vorzugsweise in einem den Brückenbereich horizontal nicht oder nicht wesentlich verlassenden Raum 209824/0548

angebracht ist, und die mit einer Genauigkeit arbeitet, weiche mindestens jener der konventionellen Brückenwaagen entspricht* Eine solche Waage kann ohne die oben erwähnte Einschränkung als Neigungswaage konzipiert werden.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelost, dass bei einer Brückenwaage der eingangs erwähnten Art die Krafthebelabstützung durch Jeweils ein Stützglied erfolgt, welches sowohl mit dem Kräfthebel als auch mit dem Waagengehäuse gelenkig Verbunden ist* Die Brücke ruht dabei wie üblich über vertikale Koppelglieder auf den Lasthebeln.

Die Krafthebeistützglieder wirken somit als Stehpendel und ermöglichen damit eine Anordnung, welche die oben angeführten Bedingungen erfüllt und insbesondere bei der Ausbildung, der erfindungsgemässen Waage als Neigungswaage eine Reihe von Vorteilen mit sich bringt.

Anhand eines Ausführungsbeispiels sei dies näher erläutert. Für das Beispiel wurde eine Neigungswaage mit Schaltgewichten zur Erweiterung des Wägebereichs gewählt, bei der das der Neigung entsprechende Gewicht mittels einer optischen Projektionsvorrichtung auf einer im Gehäuse angebrachten Mattscheibe angezeigt wird. In den Zeichnungen, in denen der besseren Übersichtlichkeit halber alle nicht erfindungswesentlichen Details weggelassen wurden, zeigen

209824/0548

Fig. 1 eine schemata.sehe Darstellung des Hebelwerks der Waage, .

Fig. 2 ein Krafthebelstützglied, - _■ · Fig. 3 ■ eine räumliche Darstellung der Waage, Fig» 4 die Schaltgewichte und ihre Betätigung,, und

Fig. 5 einen Teil des Hebelwerks, schematisch, in zwei Stellungen, ~

Aus der schematischen Darstellung der Fig. 1 ist die Wirkungsweise der Waage ersichtlich. Die Brücke 6 stützt sich über Koppelglieder 7 auf die Lasthebel 8 ab, welche ihrerseits durch ein gemeinsames Koppelglied 9 mittels Lagern 10 miteinander verbunden sind. Die Lasthebel δ sind; im Gehäuse 17 in den Punkten 11 schwenkbar gelagert. Vorteilhafterweise wird die Anordnung so gewählt, dass die Lasthebel in zwei horizontalen Ebenen und die Lager 10 auf einer näherungsweise vertikalen Ebene liegen.

Auf halber Höhe zwischen den Lagern 10 sind in der Achse A-A durch die Lager 12 (vgl. Fig. 3) die beiden Krafthebel 13 angeschlossen, die über Lager 14 auf Stützgliedern ruhen, welche ihrerseits durch Lager 16 im Waagengehäuse schwenkbar gehalten sind.

Ein Krafthebel weist an seinem längeren Arm eine Messplatte auf, die in den von der Lampe 21 ausgehenden optischen Strahlengang eintaucht. ·

209824/0548

■■■■-■ ..." . - ■ .'■■-■ ' .· - 5 -

Bei der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist diese Lampe" 21 sowie das Objektiv 19 am freien Ende des zweiten Krafthebels Ij5 angebracht, und zwar derart, dass sich die beweglichen Teile 19» 21 der Projektionsoptik zwar auf der gleichen Kreisbahn bewegen wie die Messplatte 18, jedoch in gegenläufiger Richtung. / .

Beim Wägevorgang senkt sich die Brücke* Dies bewirkt über die Lasthebel 8 eine Abwärtsbewegung des Koppelgliedes 9/ und es folgt eine gegenläufige Schwenkbewegung der Krafthebel 15, wobei die Achse durch dieLager 12 sich praktisch vertikal nach unten bewegt. Dies wird zwanglos dadurch erreicht, dass die Stehpendel 15 eine leichte Schwenkung um die Achse der Lager 16 vollziehen, wodurch die Lager die erforderliche Bewegung auf einer Kreisbahn ausführen können (vgl. hierzu auch Fig. 5). Infolge der gegenläufigen Neigung der beiden Krafthebel Ij ergibt sich eine verdoppelte Relativbewegung der Optik 19 und 21 zur Messplatte lS bis zum Erreichen des Gleichgewichts der Waage. Dann kann das dem Gewicht entsprechende Bild der Messplatte auf der Mattscheibe im Gehäuse abgelesen werden (in den Zeichnungen nicht dargestellt). ; . ■ ".

Durch die verdoppelte Relativbewegung der Messplatte 18 hat man die Möglichkeit, bei gleichbleibendem. Strichabstand eine bessere Empfindlichkeit (Auflösung) -zu erhalten, oder

aber zur Verbesserung der Bildschärfe den Strichabstand zu 209824/0548

verdoppeln. Praktisch wird man zwischen beiden Extremen einen Kompromiss schliessen.

Die dargestellte Ausführung mit zwei Krafthebeln I5 mit gemeinsamer Schwenkachse durch die Lager 12 und symmetrischer Anordnung der Stützglieder I3 in bezug auf die gemeinsame Schwenkachse bietet einen weiteren Vorteil. Wenn man beide Krafthebel insoweit symmetrisch gestaltet, dass ihre Schwerpunkte in jeder Stellung einander entsprechende Komponenten und damit entgegengesetzt gleiche Drehmomente liefern, so kann damit erreicht werden, dass der Nullpunkt der Waage wesentlich hiveauunempfindlicher wird, d.h. eine Schrägstellung der Unterlage wirkt sieh auf den Nullpunkt innerhalb gewisser Grenzen, beispielsweise + 0,5 , nicht aus. Vorzugsweise sind bei¹dieser Ausführung beide Stehpendel 15 in ihren Fusspunkten justierbar in Richtung parallel zu den Krafthebeln.

Fig. 2 zeigt das in diesem Sinne justierbare Stützglied 15, welches für beide Krafthebel gleich ist» Es v/eist in seinem oberen Teil das Schneidenlager 14- zur Lagerung des Krafthebels 13 auf. Sein Pusslager l6 besteht aus dem elastischen Lager 25 und dem im Waagengehäuse I7 verschieblich angeordneten Justierglied 24, welches mittels Schrauben im Gehäuse befestigt ist. Die Justierung des Lagers l6 erfolgt durch wechselweises Betätigen der Justierschrauben

20982470548

Die Justierung der Fusslager 16 bezweckt die Herstellung der genauen Symmetrie der beiden Krafthebel bezogen auf die gemeinsame Schwenkachse, um die oben erwähnte Nullpunktkonstanz auch bei kleinen Schrägstellungeη der Waage zu erreichen., Ausserdem ist damit eine Korrektur dei* Empfindlichkeit erreichbar, welche sich mit der in gewissen Grenzen variablen Schrägstellung des Stehpendels .verändern lässt, - ■

Für das Lager 23 wie auch an anderen Lagerstellen mit nur geringer Schwenkbewegung, bei denen sich die Rückstellkräfte nicht störend bemerkbar machen, wird man, insbesondere bei Waagen mit kleineren Wägebereichen, aus Gründen der Wirtschaftlichkeit-und wegen der fehlenden äusseren Reibung vorzugsweise elastische Lager verwenden.

Fig. J zeigt die Anordnung der ganzen Waage. In dieser Darstellung wurden die Brücke und Teile des Gehäuses mit der Mattscheibe als nicht erfindungswesentlich weggelassen. Von der Projektionsoptik sind als wesentliche Bestandteile nur die Messplatte 18, das Objektiv 19 sowie die an einem Ausleger 20 des einen Krafthebels 13 angebrachte Lichtquelle 21 dargestellt. Zum Gewichtsausgleich bei den Krafthebeln 13 dienen die Gegengewichte 22 und 22'. Die durch die Lager 12 gehende gemeinsame Schwenkachse der beiden Krafthebel ist mit A - A bezeichnet.

209824/0548

Weiterhin wurden die zusätzlichen Schaltgewiehte in der räumlichen Darstellung aus Platzgründen weggelassen. Diese zeigt Fig. 4-5 Am Koppelglied 9 ist ein Schneidenlager 27 ■ vorgesehen, dessen Berührlinie mit der Achse A - Λ zusammenfällt. Auf dem Lager 27 ruht pendelnd ein Gehänge 23 mit einem Halter 29 zur Aufnahme der ringförmigen Schaltgewiehte 30, 30', J)Il. Die Schaltgewiehte werden abgehobsiiresp. abgesenkt mittels Hebeln J2, welche, auf einer im Gehäuse 17 befestigten Achse J)J) drehbar gelagert, durch. Betätigen von Exzentern 35 verschwenkt werden, die mit einer weiteren im Gehäuse gelagerten Welle' J>k fest verbunden sind. Gezeigt ist eine Stellung, in der die Gewichte 30 und 30' (in der Zeichnung hintereinander liegend) abgesenkt und das Gewicht 31 abgehoben ist. Es ist dabei zu beachten, dass es sich urn eine unechte Substitution insofern handelt, als das Gewicht der Schaltgewichte sich um den UeberSetzungsfaktor vergrössert auf die Veränderung des Wägebereichs auswirkt.

Im vorliegenden Beispiel haben die Schaitgewichte Werte von 0,5 (30.» 30') und 1 kp (31)* und die Uebersetzung ist 1:10. Damit ergibt sich eine Erweiterung des Wägebereichs um 20 kp,

Durch die Aufhängung des Gehänges 28 in der Achse A-A wird erreicht, dass die Schaltgewichte in Querrichtung der Krafthebel gesehen symmetrisch auf diese einwirken., also praktisch in der gleichen Ebene wie die Angriffspunkte der

20982A/0548

von den. Lasthebeln übertragenen Kräfte. -Weiterhin wird man die Schaltgewichte vorzugsweise auch symmetrisch zur Längsrichtung .der Krafthebel anordnen, um Tor-sionsbeanspruchungen so -wert wie möglich zu vermelden,

Fig. 5 schllesslich erläuter.t einen vielter en Vorzug der erfindungsgemässen Anordnung. Es ist bekannt, dass die Winkelempfindlichkeit, d.h. der Ausschlag je Gewichtseinheit der LastZulage, bei Neigungswaagen nicht konstant ist, sondern in waagerechter Lage des Krafthebels ein Maximum hat und bei Ausschlägen nach oben oder unten abnimmt. Diesen als Tangensfehler bekannten Effekt korrigiert man üblicherweise durch Aenderung des Strichabstandes auf der Messplatte, was jedoch wiederum Probleme aufwirft bei der Verwendung von Mikrometerskalen oder ähnlichen Hilfsmitteln zum Er- . mitteln der letzten Dezimalen des angezeigten Gewichtswertes, da diese Hilfsmittel nur dann ein genaues Ergebnis vermitteln, wenn die Strichabstände über den ganzen Neigungsbereich konstant sind.

Bei der erfindungsgernässen Waage mit schwenkbar gelagertem, 8.1s Stehpendel wirkendem Stützglied zur Unterstützung des Krafthebels ist es nun möglich, den erwähnten Tangensfehler durch entsprechende Dimensionierung des Stützgliedes in bezup; auf Länge und Lage des Schwerpunktes, weitgehend zu kompensieren, da die der jeweiligen Neigung des "Kraf th-oboLs

2098 24/Ö"5 4 8

zugeordnete Pendelstellung eine Komponente liefert, welche, den Krafthebel im Sinne einer Vergrösserung des der Waagenbelastung entsprechenden Ausschlagwinkels, bezogen auf die Waagerechte, beeinflusst. Dadurch ist es möglich, den Strichabstand auf der Messplatte konstant zu halten.

In Fig. 5 ist ein Krafthebel· mit Teilen des übrigen Hebelwerks in zwei Stellungen gezeigt. Die Pfeile verdeutlichen jeweils den oben beschriebenen Effekt.

Als Ausführungsbeispiel wurde eine Neigungswaage mit zwei Krafthebeln gewählt. Weitere Anwendungen des erfindungsgemässen Prinzips wären beispielsweise Neigungswaagen mit nur einem Krafthebel. Diese würden zwar einfacher in ihrem Aufbau sein, dafür entfiele die Niveauunempfindliehkeit; ausserdem wäre die scheinbare Wegvergrösserung der Messplatte nichtmehr so einfach zu realisieren.

Die. Ausführung mit einem Krafthebel ist auch für die Verwendung als elektromagnetisch arbeitende Waage geeignet, beispielsweise mit einem Tauchspulsystem zur Kraftkompensation und mit induktiver oder kapazitiver Abtastung. In diesem Fall könnte die Gewichtsanzeige in bekannter Art beispielsweise über ein separates Digitalvoltmeter erfolgen.

209824/05 48

-11 -

Claims

Pp tentansorüche

/Iy -Brückenwaage mit einer über KoppeIgIie.der mit Lasthebeln Verbundenen Brücke und wenigstens einem Krafthebel, wobei die jeweils vorhandenen Krafthebel an einem gemeinsamen Koppelglied, welches die Lasthebe] miteinander verbindet, angelenkt und im Waagengehäuse abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Krafthebelabstützung durch jeweils ein Stützglied (15) erfolgt, welches sowohl mit dem Krafthebel (13) als auch mit dem Waagengehäuse (17) gelenkig verbunden ist.

2. Brückenwaage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasthebel (8) in zwei horizontalen Ebenen angeordnet sind und dass der oder die Krafthebel (13) wenigstens näherungsweise in der Mitte zwischen den übereinanderliegenden Anlenkpunkten (10) der Lasthebel mit'dem gelenkigen Koppelglied (9) verbunden sind.

3. Brückenwaage nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Kittel zum Justieren jedes Krafthebel Stützgliedes (15) durch horizontales Verschieben des gehäuseseitigen Stützlagers (l6) vorgesehen sind.

20982 4/05 48 - 12 -

4. Brückenwaage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens für die gelenkige Lagerung (16) jedes Krafthebelstützgliedes (15). im Gehäuse elastische Lager (2j5) verwendet werden.

5· Brückenwaage nach Anspruch 1, dadurch'gekennzeichnet, dass sie zwei im wesentlichen symmetrische, eine gegenläufige Schwenkbewegung ausführende Krafthebel ■ (Ij5) aufweist, deren Anlenkpunkte (12) an das die Lasthebel verbindende Koppelglied (9) eine gemeinsame .-Achse quer zur Neigungsrichtung der Krafthebel haben.

6. Brückenwaage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Projektionsvorrichtung zur optischen Neigungsgewiohtsanzeige vorgesehen ist.

7. Brückenwaage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtserfassung mit elektromagnetischen Mitteln erfolgt.

8. Brückenwaage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erweiterung des Wägebereichs Schsltgewichte vorgesehen sind.

9. Brückenwaage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltgewichte auf eine horizontale Achse einwirken, die durch wenigstens οin einen Krafthebel (13) mit den gemeinsamen Koppelglied (9) verbindendes

BAD ORIGINAL

lCX. Brückenwaage, nach .Anspruch 6,. dadurch gekennzeichnet j . dass jedes Krafthebels tut zglied (15) derart dirnensioniert wird, dass der; bei der. Krafthebelneigung auftretende Tangensfehler wenigstens näherungsweise durch die aus der,Neigung des --S.t'ützgliedes-·--resultierende Ausschlagveränderung kompensiert wird.

11. Brückenwaage nach Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch entsprechende Anordnung der Messplatte (l8) und von Teilen der Projektionsvorrichtung (19, 21) der Weg der Messplatte scheinbar vergrössert wird-, . -■■■■■■ ;■■--./. ■■ ■■■-; · ; ._■■■-

it

Lee F se ite