DE2156642C3

DE2156642C3 - Electromechanical weighing device

Info

Publication number: DE2156642C3
Application number: DE19712156642
Authority: DE
Inventors: August L. Bluffton; Whitney John A. Fort Wayne; Ind. Streater (V.St.A.)
Original assignee: Franklin Electric Co., Inc., Bluffton, Ind. (V.St A.)
Priority date: 1970-11-16
Filing date: 1971-11-15
Publication date: 1976-11-04

Description

k -^{a Tn} k - ^{a Tn}

0.0645 /₀ ■ C₀ 0.0645 / ₀ ■ C ₀

a = Neigung der verbliebenen Linearitäts- a = slope of the remaining linearity

fehlerkurve,
To = Spannung der Meßsaiten ohne zu messendeerror curve,
To = tension of the measuring strings without measuring strings

Last,
h - Länge der Meßsaiten ohne zu messendeLoad,
h - length of the measuring strings without measuring strings

Last,
eo = Längung der Meßsaiten ohne zu messende LastLoad,
eo = elongation of the measuring strings without load to be measured

gegeben ist.given is.

3. Elektromechanische Wägevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federanordnung eine einstellbare Blattfeder (194) mit umfaßt.3. Electromechanical weighing device according to claim 1 or 2, characterized in that the spring arrangement comprises an adjustable leaf spring (194) .

4. Elektromechanische Wägevorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung aus einem Differenzfrequenzgeber (54), gespeist einerseits von dem Schwingungsaufnehmer (51) einer Meßsaite (36) und andererseits von einem Festfrequenzgenerator (53), sowie einer nachgeordneten Vergleichsstufe (56), in welche die Frequenz des Differenzfrequenzgebers und die des anderen Schwingungsaufnehmers (52) einführbar sind, besteht.4. Electromechanical weighing device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the control device consists of a differential frequency generator (54), fed on the one hand by the vibration sensor (51) a measuring string (36) and on the other hand a fixed frequency generator (53), and a downstream comparison stage (56) in which the frequency of the differential frequency generator and those of the other vibration sensor (52) are insertable.

)ie Erfindung betrifft eine elektromechanische igevorrichtung mit einem von einer mittels Parallelttfedern geführten Lastschale beaufschlagten Verbindungsstück zwischen zwei in Serie angeordneten, vorgespannten und sich bei Belastung gegensinnig in ihrer Resonanzfrequenz ändernden Meßsaiten, welche mit ihrem anderen (zweiten) Ende am Waagengehäuse angreifen, wobei jeder Meßsaite ein Schwingungserreger und ein Schwingungsaufnehmer zugeordnet ist und der Ausgang mindestens eines Schwingungsaufnehmers über eine elektrische Regelvorrichtung einer elektromechanischen Stellvorrichtung zur Änderung der Vorspannung der Meßsaiten (Korrektur des Linearitätsfehlers der Anzeige) zuführbar istThe invention relates to an electromechanical device having one of one by means of parallel springs guided load shell acted upon connecting piece between two arranged in series, pretensioned measuring strings that change in their resonance frequency in opposite directions when loaded, which attack with their other (second) end on the balance housing, with each measuring string a vibration exciter and a vibration sensor is assigned and the output of at least one vibration sensor Via an electrical control device of an electromechanical adjusting device for changing the Bias of the measuring strings (correction of the linearity error of the display) can be supplied

Eine derartige Wägevorrichtung ist aus der Dissertation von DipL-Ing. B. Thomson, »Ein Beitrag zur Präzisionskraftmessung nach dem Prinzip der schwingenden Saite«. Berlin, 1969, S. 36 bis 58 und 74 bis 89, bekannt. Die Anzeige der zu messenden Last wird von den Resonanzfrequenzen der beiden Meßsaiten abgeleitet Da die entsprechende Meßsignal-Last-Funktion nicht genau linear ist, ist zur Korrektur des Linearitätsfehlers die von der Regelvorrichtung beaufschlagte Stellvorrichtung vorgesehen. Diese ist bei der bekannten Wägevorrichtung zwischen dem Waagengehäuse und dem Verbindungsstück so angeordnet, daß durch die Stellvorrichtung die Vorspannung der beiden Meßsaiten genauso wie durch die Last, d. h. gegensinnig, geändert wird. Es hat sich aber gezeigt, daß durch diese Maßnahme eine vollständige Korrektur des Linearitäts fehlers der Anzeige nicht gelingt.Such a weighing device is from the dissertation by DipL-Ing. B. Thomson, »A contribution to precision force measurement based on the principle of oscillating String". Berlin, 1969, pp. 36 to 58 and 74 to 89, known. The indication of the load to be measured is derived from the resonance frequencies of the two measuring strings Since the corresponding measurement signal load function is not exactly linear, the linearity error is corrected the actuating device acted upon by the control device is provided. This is with the well-known Weighing device arranged between the balance housing and the connector so that by the adjusting device adjusts the pretension of the two measuring strings as well as the load, d. H. in opposite directions, will be changed. It has been shown, however, that this measure completely corrects the linearity failure of the display does not succeed.

Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine auf dem Prinzip der schwingenden Meßsaiten beruhende Wägevorrichtung anzugeben, bei der eine praktisch vollständige Korrektur des Linearitätsfehlers der Anzeige bzw. eine vollständige Linearisierung der Meßfunktion möglich ist.Accordingly, the invention is based on the object of providing an oscillating principle Specify measuring strings based weighing device in which a practically complete correction of the linearity error the display or a complete linearization of the measuring function is possible.

Ausgehend von der elektromechanischen Wägevorrichtung der eingangs genannten Art, ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die elektromechanische Stellvorrichtung zwischen Waagengehäuse und dem zweiten Ende einer Meßsaite angeordnet ist und daß entweder eine die Parallelblattfedern umfassende, am Verbindungsstück angreifende Federanordnung einen vorbestimmten Federgradienten hat oder die Meßsaiten in ihrer Länge, Querschnittsform und/oder Massenbelegung unterschiedlich sind, derart, daß hierdurch eine weitere Korrektur des verbliebenen Linearitätsfehlers der Anzeige eingeführt wird.Starting from the electromechanical weighing device of the type mentioned above, this object is achieved in that, according to the invention, the electromechanical Adjusting device is arranged between the balance housing and the second end of a measuring string and that either a spring arrangement comprising the parallel leaf springs and engaging the connecting piece has a predetermined spring gradient or the measuring strings in their length, cross-sectional shape and / or Mass occupancy are different, in such a way that this results in a further correction of the remaining Linearity error of the display is introduced.

Mit der Erfindung werden zwei alternative, auf dem gleichen Grundgedanken beruhende Maßnahmen zur vollständigen Korrektur des Linearitätsfehlers herausgestellt. Beiden Maßnahmen ist gemeinsam, daß die elektromechanische Stellvorrichtung auf Grund ihrer Anordnung zwischen dem Waagengehäuse und dem zweiten Ende einer Meßsaite beide Meßsaiten gleichsinnig beaufschlagt, d. h. die Vorspannung beider Meßsaiten gleichzeitig entweder erhöht oder erniedrigt. Hierdurch allein wird jedoch die Meßfunktion noch nicht vollständig linearisiert Der absichtlich verbliebene Linearitätsfehler wird vielmehr durch eine weitere, am Verbindungsstück zur Wirkung kommende Einflußgröße beseitigt, welche einen weiteren, zum ersten verbliebenen Linearitätsfehler entgegengesetzten Linearitätsfehler verursacht und entweder durch den vorbestimmten Federgradienten oder die unsymmetrische Ausbildung der Meßsaiten erzeugt wird. Dabei kommen die Stellvorrichtung und die weitere Einflußgroße nicht unabhängig voneinander zur Wirkung, so daß sie mit gleichem Ergebnis jeweils auch getrennt nebeneinander anwendbar wären, sondern in gegensei-With the invention, two alternative measures based on the same basic idea are used complete correction of the linearity error. Both measures have in common that the electromechanical adjusting device due to its arrangement between the balance housing and the the second end of a measuring string is applied to both measuring strings in the same direction, d. H. the pretension of both measuring strings at the same time either increased or decreased. However, this alone still improves the measurement function not completely linearized The intentionally remaining linearity error is instead replaced by another, am Connecting piece that comes into effect eliminates which another, to the first residual linearity error caused opposite linearity error and either by the predetermined spring gradient or the asymmetrical design of the measuring strings is generated. Included if the adjusting device and the further influencing variable do not act independently of one another, see above that they could also be used separately and side by side with the same result, but in mutual

teer Abhängigkeit insofern, als die richtige abschließen-Je Korrektur des Linearitätsfehlers durch die weitere Ejnflußgröße nur in Verbindung mil einer unvollständi_n Linearisierung durch die Regelvorricntung möglich &L Die Stellvorrichtung erzeugt eine nichtlineare Funktion zwischen der Last und der Verlagerung der Lastschale bzw. des Verbindungsstücks. Die damit einhergehende nichtlineare Verlagerung der am V erbindungsstück angreifenden Federanordnung oder unsymmetrischen Meßsaiten bewirkt nun die Einführung des eenau richtigen kompensierenden Linearitätsfehlers. Mit anderen Worten bestimmt der vorbestimmte Federgradient oder die vorbestimmte Unsymmetrie der Meßsaiten das Ausmaß der Korrektur als Folge der nichtlinearen Verlagerung des Verbindungsstücks auf Grund der Stellvorrichtung.tar dependence inasmuch as the proper finish-Je correction of the linearity error by further Ejnflußgröße only in conjunction mil of from incomplete _n linearization by the Regelvorricntung & L The control device generates a non-linear function between the load and the displacement of the load bowl or of the connection piece. The associated non-linear displacement of the spring arrangement acting on the connecting piece or the asymmetrical measuring strings now brings about the introduction of the precisely correct compensating linearity error. In other words, the predetermined spring gradient or the predetermined asymmetry of the measuring strings determines the extent of the correction as a result of the non-linear displacement of the connecting piece due to the adjusting device.

Es ist zwar aus der eingangs zitierten Dissertation bereits bekannt, eine unsymmetrische Ausbildung der Meßsaiten zur Korrektur des Linearitätsfehlers heranzuziehen, jedoch nicht in der erläuterten, spezifischen Abstimmung auf eine bestimmte Korrekturwirkung der Stellvorrichtung. Daran, eine abschließende Korrektur mittels eines vorbestimmten Federgradienten herbeizuführen, ist in der genannten Dissertation nicht gedacht. Die am Verbindungsstück angreifende Federanord nung kann im einfachsten Fall nur aus den zur Führung der Lastschale dienenden Parallelblattfedern bestehen. Die Federanordnung kann aber auch neben den Parallelblattfedern ein oder mehrere weitere t-edern umfassen. Hierbei ist beim bevorzugten Ausführungsbeispiel neben den Parallelblattfedern eine einstellbare Blattfeder vorgesehen, mit welcher der vorbestimmte Federgradient der gesamten Federanordnung eingestellt und bei Bedarf nachjustiert werden kann. Gemäß einer am Schluß der Beschreibung angegebenen mathematischen Ableitung hat der vorbestimmte Federgradient am besten einen Wert, der sich aus der im Anspruch 2 angegebenen Formel ergibt. Eine bevorzug te Ausbildung der Regelvorrichtung, welche der die Meßsaiten gleichsinnig beaufschlagenden Stellvorrich tung besonders angepaßt ist ergibt sich aus Anspruch 4. Im folgenden ist die Erfindung an Hand zweier schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert In den Zeichnungen stellt darIt is already known from the dissertation cited at the beginning that the Use measuring strings to correct the linearity error, but not in the specific one explained Adjustment to a certain corrective action of the adjusting device. Make a final correction To bring about by means of a predetermined spring gradient is not intended in the mentioned dissertation. The spring arrangement acting on the connector can, in the simplest case, only from the guide the load shell serving parallel leaf springs exist. The spring arrangement can also in addition to the Parallel leaf springs one or more further t-springs include. Here, in the preferred exemplary embodiment, there is one adjustable in addition to the parallel leaf springs Leaf spring is provided with which the predetermined spring gradient of the entire spring arrangement can be set and readjusted if necessary. According to one of the mathematical derivation given at the end of the description has the predetermined one Spring gradient is best a value that results from the formula given in claim 2. One prefer te training of the control device, which the measuring strings acting in the same direction adjusting device device is particularly adapted results from claim 4. In the following the invention is based on two schematically illustrated exemplary embodiments explained in more detail

pig. 1 eine isometrische Ansicht des Äußeren einer elektromechanischen Wägevorrichtung,pig. 1 is an isometric view of the exterior of a electromechanical weighing device,

Fig.2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 in Fig. durch die Wägevorrichtung,2 shows a section along the line 2-2 in FIG. through the weighing device,

Fig.3 eine Schemadarstellung mit dem elektrischen Teil der Wägevorrichtung,Fig. 3 is a schematic diagram with the electrical Part of the weighing device,

Fig.4 einen Fig.2 entsprechenden Schnitt durch ein Konstruktionsbeispiel der Wägevorrichtung,4 shows a section corresponding to FIG a construction example of the weighing device,

F i g. 5 ein Schaltbild eines Schwingungserregers und -aufnehmers für die Wägevorrichtung,F i g. 5 is a circuit diagram of a vibration exciter and transducer for the weighing device,

F i g. 6 ein Blockschaltbild des elektrischen Teils der Wagevorrichtung,F i g. 6 is a block diagram of the electrical part of the weighing device;

F i g. 7 einen F i g. 2 entsprechenden Schnitt durch eine andere Ausführungsform einer Wägevorrichtung.F i g. 7 a fig. 2 corresponding section through another embodiment of a weighing device.

Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Wägevorrichtung umfaßt eine Lastschale 20 zur Aufnahme des zu wiegenden Gegenstandes, dessen Herabrutschen ein hochstehender Rand 21 verhindert Die Lastschale ist mit einem nach unten wegstehenden Mantel versehen, welcher das als Rahmen 25 ausgebildete und auf vier Gummifüßen 23 stehende Waagengehäuse umschließt Ein Kabel 24 führt zu einem nicht dargestellten Rechner zur Auswertung des gewichtsnrooortionalen Meßsignals der Wägevorrichtung.The in the F i g. 1 and 2 shown weighing device comprises a load tray 20 for receiving the to weighing object, the sliding down of a protruding edge 21 prevents the load tray is provided with a downward protruding coat, which is designed as a frame 25 and A cable 24 does not lead to a balance housing standing on four rubber feet 23 computer shown for evaluating the weight-proportional measurement signal of the weighing device.

'■'■ Der Rahmen 25 des Waagengehäuses 26 weist einen an einem Rand senkrecht nach oben stehenden Abschnitt 27 auf, an dem mit Abstand übereinander jeweils zwei zur Mitte der Wägevorrichtung sich erstreckende waagerechte obere und untere Parallelblattfedem 28 bzw. 29 angebracht sind. An ihren freien Enden sind die Parallelblattfedern starr mit einer senkrechten Strebe 31 verbunden, die an ihrem oberen Ende einen waagerecht ausgerichteten, ungefähr kreuzförmigen Träger 32 mit vier Armen 33 aufweist auf denen die Lastschale 20 ruhtThe frame 25 of the balance housing 26 has a at an edge vertically upwardly standing section 27, on which at a distance one above the other in each case two horizontal upper and lower parallel leaf springs 28 and 29, which extend towards the center of the weighing device, are attached. On their free ones Ends of the parallel leaf springs are rigidly connected to a vertical strut 31, which at its upper End has a horizontally aligned, approximately cruciform support 32 with four arms 33 where the load tray 20 rests

Die bei Belastung der Lastschale auftretende senkrechte Bewegung der Strebe 31 wird zu zwei vorgespannten Meßsaiten 36 und 37 übertragen. Die beiden Meßsaiten sind in Serie senkrecht übereinander auf einer Linie angeordnet Zwischen den beiden Meßsaiten ist ein Verbindungsstück 38 vorgesehen, an dem beide Meßsaiten mit einem Ende befestigt sind. Das andere, zweite Ende der unteren Meßsaite 37 greift am Rahmen 25 an, während das andere, zweite und obere Ende der Meßsaite 36 an einer elektromechanischen Stellvorrichtung 39 zur Änderung der Vorspannung der Meßsaiten angreift, die ihrerseits in nicht näher dargestellter Weise mit dem Rahmen 25 verbunden istThe vertical movement of the strut 31 that occurs when the load shell is loaded becomes two biased measuring strings 36 and 37 transferred. The two measuring strings are in series vertically one above the other arranged on a line A connecting piece 38 is provided between the two measuring strings, on both measuring strings are attached at one end. The other, second end of the lower measuring string 37 engages Frame 25, while the other, second and upper end of the measuring string 36 to an electromechanical Adjusting device 39 engages to change the bias of the measuring strings, which in turn is not detailed is connected to the frame 25 in the manner shown

An der Strebe 31 ist ein seitlich wegstehendes Kuppelstück 41 befestigt das mit seinem freien Ende auf einem am Verbindungsstück 38 nach oben vorstehenden Stift 42 aufliegt Dadurch teilt sich d;e Bewegung der Strebe 31 unter Belastung dem Verbindungsstück 38 , derart mit daß durch die Belastung die Vorspannung der oberen Meßsaite 36 erhöht und die Vorspannung der unteren Meßsaite 37 herabgesetzt wird. Hierbei hat die Bewegung der Belastungsstrebe 31 bei Belastung nicht nur unter Oberwindung der Vorspannung der ^ oberen Meßsaite 36, sondern auch der Vorspannung der durch die Parallelblattfedern 28 und 29 gebildeten Federanordnung zu geschehen.A laterally projecting coupling piece 41 is attached to the strut 31 with its free end a pin 42 protruding upward on the connecting piece 38 rests. This divides the movement of the Strut 31 under load the connecting piece 38, in such a way that the preload is exerted by the load the upper measuring string 36 is increased and the pretensioning of the lower measuring string 37 is decreased. Here has the movement of the load strut 31 when loaded not only by overcoming the bias of the ^ upper measuring string 36, but also the bias of the to happen by the parallel leaf springs 28 and 29 formed spring arrangement.

Die Resonanzfrequenz der beiden Meßsaiten ist in bekannter Weise von ihrer jeweiligen Spannung abhängig, die ihrerseits wieder durch die jeweilige zu messende Last beeinflußt wird. Die Meßfunktion der Wägevorrichtung ist dann linear, wenn sich die Resonanzfrequenz einer oder beider Meßsaiten genau linear in Abhängigkeit von der Last verändert Dies ist nur bei Anwendung besonderer Korrekturmaßnahmen e'er Fall· Zur Ermittlung der Resonanzfrequenzen ist jeder Meßsaite 36 und 37 je ein Schwingungserreger und ein Schwingungsaufnehmer 51 bzw. 52 zugeordnet (vgl. F i g. 3). Durch die nicht näh^r veranschaulichten Schwingungserreger werden die Meßsaiten zu Schwingungen mit der jeweiligen Resonanzfrequenz angeregt deren Größe mittels der Schwingungsaufnehmer erfaßt und durch ein frequenzproportionales Signal dargestellt wird. Die frequenzproportionalen Signale von den beiden Schwingungsaufnehmern 51 und 52 gelangen zu einer Regelvorrichtung, welche einen Festfrequenzgenerator 53, einen Differenzfrequenzgeber 54 und eine Vergleichsstufe 56 umfaßt Der Differenzfrequenzgeber 54 wird mit dem Signal des oberen Schwingungsaufnehmers 51 und dem Signal des Festfrequenzgenerators S3 gespeist Sein Differenz-Ausgangssignal wird in der Vergleichsstufe 56 mit der Frequenz des Signals vom anderen, unteren Schwingungsaufnehmer 52 verglichen. Die Vergleichsstufe 56 erzeugt ein Stellsignal für die ; Stellvorrichtung 39, wenn die Frequenzen der verglichenen Signale von einer vorbestimmten Beziehung abweichen. Auf Grund des Stellsignals stellt die Stellvorrichtung die Vorspannung der beiden MeßsaitenThe resonance frequency of the two measuring strings depends in a known manner on their respective tension dependent, which in turn is influenced by the respective load to be measured. The measuring function of the Weighing device is linear if the resonance frequency of one or both measuring strings is exactly linearly changed depending on the load This is only possible if special corrective measures are applied e'er case · To determine the resonance frequencies is each measuring string 36 and 37 is assigned a vibration exciter and a vibration sensor 51 and 52, respectively (see Fig. 3). Not illustrated by any closer ^ r Vibration exciters stimulate the measuring strings to vibrate at the respective resonance frequency the size of which is detected by means of the vibration sensor and represented by a frequency-proportional signal will. The frequency-proportional signals from the two vibration sensors 51 and 52 arrive a control device which has a fixed frequency generator 53, a differential frequency generator 54 and a Comparison stage 56 comprises the difference frequency generator 54 with the signal from the upper vibration sensor 51 and the signal from the fixed frequency generator S3 His difference output signal is fed in the comparison stage 56 with the frequency of the signal from other, lower vibration transducer 52 compared. The comparison stage 56 generates a control signal for the ; Adjusting device 39 when the frequencies of the compared signals of a predetermined relationship differ. On the basis of the control signal, the control device sets the pretension of the two measuring strings

soso

2121

36 und 37 stets so ein, daß das Stellsignal auf einem festen Wert gehalten wird. Über eine Leitung 57 wird außerdem das frequenzproportionale Signal vom oberen Schwingungsaufnehmer 51 als gewichtsproportionales MeBsignal weitergeleitet.36 and 37 always in such a way that the control signal is kept at a fixed value. Via a line 57 is In addition, the frequency-proportional signal is passed on from the upper vibration sensor 51 as a weight-proportional measurement signal.

Durch die von der Regelvorrichtung gesteuerte Stellvorrichtung wird erreicht, daß die Meßfunktion der Wägevorrichtung bis auf einen bestimmten Linearitätsfehler linear ist Dieser verbliebene Linearitätsfehler wird dadurch mit einer sehr großen Genauigkeit beseitigt, daß die die Parallelblattfedern 28 und 29 umfassende Federanordnung einen vorbestimmten Federgradienten hat Die geeignete Größe dieses Federgradienten ist am Schluß der Beschreibung in Abhängigkeit von den verschiedenen Konstruktionsparametern der Wagevorrichtung abgeleitetThe adjusting device controlled by the control device ensures that the measuring function of the The weighing device is linear except for a certain linearity error. This remaining linearity error is eliminated with a very high degree of accuracy that the parallel leaf springs 28 and 29 comprehensive spring arrangement has a predetermined spring gradient The appropriate size of this Spring gradient is derived at the end of the description as a function of the various construction parameters of the weighing device

In den F i g. 4 bis 6 sind weitere Konstruktionseinzelheiten der Wägevorrichtung dargestellt Gemäß F i g. 4 sind die Parallelblattfedern 28 und 29 an dem senkrechten Abschnitt 27 dadurch befestigt daß sie jeweils auf einer waagerechten Räche 61 des Abschnittes 27 aufliegen und an dieser mittels eines Einspannklotzes 62 und einer Schraube 63 festgeklemmt sind. Eine gleichartige Einspannung der Parallelblattfedern mittels senkrechter Schrauben 64 ist an der Strebe 31 vorgesehen. In ihren mittleren, jeweils nicht eingespannten Abschnitten haben die Parallelblattfedern einen U-förmigen QuerschnittIn the F i g. 4 to 6 further construction details of the weighing device are shown according to FIG. 4th the parallel leaf springs 28 and 29 are attached to the vertical portion 27 in that they each rest on a horizontal surface 61 of the section 27 and are clamped to this by means of a clamping block 62 and a screw 63. The parallel leaf springs are clamped in the same way by means of vertical screws 64 on the strut 31 intended. In their middle, not clamped sections, the parallel leaf springs have a U-shaped cross-section

Zur Befestigung des Kuppelstücks 41 an der Strebe 31 ist in dieser eine kreisrunde öffnung 71 vorgesehen, die an ihrem von den Parallelblattfedern abgewandten Ende eine Erweiterung 72 aufweist In der öffnung 71 ist das zylindrische Kuppelstück 41 derart aufgenommen, daß ein Flansch 73 des Kuppelstückes in der Erweiterung 72 liegt An seinem freien Ende geht das Kuppelstück 41 in einen Finger 76 über, der in einen Schlitz 111 des Verbindungsstückes 38 hineinreicht und dort mit einem Stift Ii3 des Verbindungsstückes derart zusammenwirkt, daß nur eine Kraftübertragung in Richtung der Meßsaiten 36 und 37 möglich ist während eine Kraftübertragung in horizontaler Richtung quer dazu durch die geringe Reibung zwischen dem Stift 113 und dem Finger 76 verhindert istFor fastening the coupling piece 41 to the strut 31 a circular opening 71 is provided in this, which is remote from the parallel leaf springs on its The end has an extension 72. The cylindrical coupling piece 41 is received in the opening 71 in such a way that that a flange 73 of the coupling piece lies in the extension 72. This is possible at its free end Coupling piece 41 into a finger 76 which extends into a slot 111 of the connecting piece 38 and there cooperates with a pin Ii3 of the connecting piece in such a way that only a power transmission in Direction of the measuring strings 36 and 37 is possible while a power transmission in the horizontal direction is transverse in addition through the low friction between the pin 113 and finger 76 is prevented

Die Meßsaiten und das Verbindungsstück sind im Innenraum 82 einer hohlen Säule 81 untergebracht die vom Rahmen 25 senkrecht nach oben steht Durch eine seitliche öffnung 83 der Säule 81 ragt das Kuppelstück 41 in den Innenraum 82. Am unteren Ende ist der Innenraum 82 durch ein Basisteil 86 verschlossen, das fest in einen geteilten Klemmring 87 eingespannt ist welcher mittels Schrauben 88 an der Unterseite des Rahmens 25 angeschraubt und mittels einer Klemmschraube 91 um das Basisteil 86 gespannt ist Im Innennmm sitzt auf dem Basisteil 86 eine Klemmringbaugruppe 94, mittels welcher das untere Ende der Meßsaite 37 am Basisteil 86 und damit am Rahmen 25 befestigt ist Die Klemmringbaugruppe 94 umfaßt zwei Backen 96 und 97, zwischen denen die im Querschnitt flach rechteckige MeBsaite mittels einer Spannschraube 101 eingespannt ist Das obere Ende der Meßsaite 37 und das untere Ende der oberen MeBsaite 36 sind am Verbindungsstf ck 38 jeweils mittels einer gleichartigen Klemmringbaugruppe 104 bzw. 121 befestigtThe measuring strings and the connecting piece are housed in the interior 82 of a hollow column 81 stands vertically upwards from the frame 25. The coupling piece protrudes through a lateral opening 83 in the column 81 41 into the interior 82. At the lower end, the interior 82 is closed by a base part 86 which is firmly clamped in a split clamping ring 87 which by means of screws 88 on the underside of the Frame 25 is screwed on and clamped around the base part 86 by means of a clamping screw 91 Im Inside, a clamping ring assembly 94 sits on the base part 86, by means of which the lower end of the The measuring string 37 is attached to the base part 86 and thus to the frame 25. The clamping ring assembly 94 comprises two Jaws 96 and 97, between which the measuring string, which is flat in cross-section, is rectangular by means of a tensioning screw 101 is clamped. The upper end of the measuring string 37 and the lower end of the upper measuring string 36 are on Connection piece 38 in each case by means of a similar one Clamp ring assembly 104 or 121 attached

Am oberen Ende der Säule 81 ist der Innenraum 82 stufenförmig erweitert In diese Erweiterung ist die elektromechanische Stellvorrichtung 39 eingesetzt Die Stellvorrichtung umfaßt einen Magnetkern 131 mit einer Spule 132, der an der Säule 81 durch SchraubenThe interior space 82 is at the upper end of the column 81 widened in steps The electromechanical adjusting device 39 is inserted into this widening Adjusting device comprises a magnetic core 131 with a coil 132, which is attached to the column 81 by screws befestigt ist. Dem Magnetkern 131 ist ein in senkrechter Richtung bewegbarer Anker 133 zugeordnet, der mittels zweier Scheibenfedern 134 geführt und vom Verbindungsstück 38 weg in Richtung zum Magnetkern 131is attached. The magnetic core 131 is assigned an armature 133 which can be moved in the vertical direction and which by means of of two disc springs 134 and away from the connecting piece 38 in the direction of the magnetic core 131 vorgespannt ist. Am Anker 133 ist das obere Ende der Meßsaite 36 mit einer weiteren gleichartigen Klemmringbaugruppe 126 angebracht Bei einem Stromfluß in der Spule 132 wird der Anker in Richtung auf den Magnetkern angezogen, üo daß sich dadurch dieis biased. The upper end of the measuring string 36 is attached to the armature 133 with a further similar clamping ring assembly 126 the coil 132 is the armature in the direction of the Magnetic core attracted, üo that thereby the

ίο Vorspannung der Meßsaiten 36 und 37 je nach Größe des Stromflusses über den durch die Einspannung vorgegebenen Wert hinaus vergrößertίο Pre-tension of measuring strings 36 and 37 depending on size of the current flow is increased beyond the value specified by the clamping

In die Säule 81 sind ferner übereinander ir entsprechenden Bohrungen zwei elektrodynamischeIn the column 81 there are also two electrodynamic bores one above the other in corresponding bores Schwingungserreger 161 i*nd 162 eingesetzt, die jeweils der oberen Meßsaite 36 bzw. der unteren Meßsaite 37 zugeordnet sind und die zugeordnete Meßsaite zt Schwingungen quer zu deren Rachseite, d.h. in dei Zeichenebene der Fig.4, anregen. In gleicher HöheVibration exciter 161 and 162 are used, each the upper measuring string 36 and the lower measuring string 37 are assigned and the assigned measuring string zt Excite vibrations across the throat side, i.e. in the plane of the drawing in Fig. 4. In the same amount wie die Schwingungserreger, aber um 90° gegenübei diesen gedreht sind in die Säule 81 außerdem die beider Schwingungsaufnehmer 51 und 52 eingesetzt. Die Schwingungsaufnehmer arbeiten nach dem photoelek frischen Prinzip und umfassen jeweils in nicht näheilike the vibration exciter, but at 90 ° opposite These two vibration sensors 51 and 52 are also inserted into the column 81 when rotated. the Vibration sensors work according to the photoelek fresh principle and do not include in each case

J₅ dargestellter Weise eine Lichtquelle auf der einen Seite der Meßsaite und ein lichtempfindliches Element auf dei anderen Seite, dessen Beleuchtung durch die Lichtquelle entsprechend der quer zum Beleuchtungs-Lichtstrah schwingenden Meßsaite mit der Schwingungsfrequen;In the _{manner shown in FIG. 5} , a light source on one side of the measuring string and a light-sensitive element on the other side, the illumination of which by the light source corresponds to the measuring string oscillating transversely to the illuminating light beam with the oscillation frequency; derselben variiertsame varies

Das Kuppelstück 41 weist am Ransch 73 einen vor der Säule 81 wegweisenden Fortsau 41a auf. an den eine Blattfeder 1941 befestigt ist An ihrem freien End< liegt die Blattfeder 194 über ein Zwischenstück 194a auThe coupling piece 41 has on the flange 73 a projection 41a pointing away in front of the column 81. to the a leaf spring 1941 is attached to its free end < the leaf spring 194 lies on an intermediate piece 194a einer Erhöhung des Rahmens 25 auf und ist dort mittel! Schrauben 194b fixiert Das Zwischenstück 194a ist voi dem Anziehen der Schrauben 1946 in Längsrichtung dei Blattfeder 194 begrenzt verschiebbar. Die Biattfedei !*>1 erzeugt am Kuppelstück 41 und damit an der Strebian increase in the frame 25 and is medium there! Screws 194b fixed The intermediate piece 194a is before the screws 1946 are tightened in the longitudinal direction Leaf spring 194 can be displaced to a limited extent. The Biattfedei ! *> 1 generated on the coupling piece 41 and thus on the Strebi

_Ao 31 eine nach oben gerichtete, d.h. bezüglich der Las entlastende Vorspannung, deren Größe durch di< veränderliche Stellung des Zwischenstückes 194a genai justiert werden kann. Die Blattfeder 194 gehört zu de, auch die Parallelblattfedern 28 und 29 umfassendei _A o 31 an upwardly directed prestressing, that is to say relieving the load with respect to the laser, the magnitude of which can be precisely adjusted by changing the position of the intermediate piece 194a. The leaf spring 194 belongs to de, also including the parallel leaf springs 28 and 29 Federanordnung, die insgesamt also einschließlich de Blattfeder den erläuterten, vorbestimmten und durcl Justierung der Blattfeder genau einstellbaren Federgra dienten hat Neben der genauen Einstellbarkeit de: Federgradienten hat die Blattfeder 194 noch deiSpring arrangement, the total including de Leaf spring the explained, predetermined and precisely adjustable spring rate by adjusting the leaf spring In addition to the exact adjustability of the: spring gradients, the leaf spring 194 also has the weiteren Vorteil, daß mit ihr eine Temperaturabhängig keit der Federgradienten der ParaOelblattfedern korn pensiert werden kann, so daß der Federgradient de gesamten Federanordnung praktisch temperaturunab hängig istAnother advantage that with it a temperature-dependent speed of the spring gradients of the Para oil leaf springs grain can be compensated so that the spring gradient de entire spring arrangement is practically independent of temperature is pending

Dem Fortsatz 41a sind noch eine Schraube 195 al oberer Anschlag und ein kapazitiver BewegungSdetek tor 197 zugeordnet, die an einem mit dem Rahmen 2 verbundenen Winkelstuck 196 angebracht sind. De Bewegungsdetektor 197 wirkt gleichzeitig durch ein!The extension 41a has a screw 195 as the upper stop and a capacitive movement detector gate 197 assigned, which are attached to an angle piece 196 connected to the frame 2. De Motion detector 197 acts simultaneously through!

te zwischen seinen Kondensatorplatten 199 eingebracht viskose Füllung 199« als Bewegungsdämpfer. Unterhai! der Strebe 31 ist in den Rahmen 25 ein Klotz 200a al unterer Anschlag eingelassen, dessen Höhe mittels eine Schraube 200 und einer Sicherungsmutter 200te introduced between its capacitor plates 199 viscous filling 199 «as a movement damper. Unterhai! the strut 31 is embedded in the frame 25 a block 200a al lower stop, the height of which by means of a Screw 200 and a lock nut 200

einstellbar istis adjustable

Voraussetzung für eine gute Linearität der Meßfunk tion ist eine Regelung der Schwingungsamplitude de Meßsaiten derart daß diese sich innerhalb bestimmteA prerequisite for good linearity of the measuring function is regulation of the oscillation amplitude de Measuring strings in such a way that they are within certain

Grenzen hält. Mit der Schaltung gemäß F i g. 5 wild der der Meßsaite zugeordnete elektrodynamische Schwingungserreger 161 bzw. 162 zu diesem Zweck im Sinne einer Regelung der Erregungskraft angesteuert Dadurch wird die Erregiingskraft zwar so groß gehalten, daß die Schwingungen nicht abreißen und Rauschprobleme vermieden sind, doch wird andererseits durch die Begrenzung der Erregungskraft die Auslenkung jeder Meßsaite unter einem Wert gehalten, der 0,1% ihrer Länge entsprichtLimits. With the circuit according to FIG. 5 wildly the electrodynamic vibration exciter assigned to the measuring string 161 or 162 controlled for this purpose in the sense of regulating the excitation force Although the excitation force is kept so great that the vibrations do not break off and noise problems are avoided, on the other hand, the Limiting the excitation force kept the deflection of each measuring string below a value of 0.1% of its Length corresponds

Die Schaltung gemäß F i g. 5 umfaßt eine Photodiode 189, welche das lichtempfindliche Element des der gleichen Meßsaite zugeordneten Schwingungsaufnehmers ist Die Photodiode 189 ist über einen Vorwiderstand 201 an eine Gleichstromquelle B+ angeschlossen. Die entsprechend dem veränderlichen Lichteinfall variable Klemmenspannung der Photodiode gelangt über einen Kondensator 202 an die Basis eines Verstärkertransistors 203. Der Kollektor dieses Transistors ist über einen Kondensator 206 und einen Photowiderstand 207 an die Basis eines weiteren Transistors 204 angeschlossen, dessen Basisvorspannung durch einen Spannungsteiler 205, 205a bestimmt wird und in dessen Kollektorkreis die Spule 167 des Schwingungserregers liegt Der Ruhestrom in der Spule 167 ist vom Widerstandswert des Photowiderstandes 207 und vom Teilerverhältnis des Spannungsteilers 205, 205a abhängig und kann an letzterem eingestellt werden. An den Kollektor des Transistors 204 ist ferner über eine Leitung 208 und einen Kondensator 209 ein Potentiometer 211 angeschlossen, dessen Abgriff mit einer spannungsverdoppelnden Gleichrichterschaltung verbunden ist, die zwei Dioden 212 und 213-sowie einen Kondensator 214 umfaßt Mit dem gleichgerichteten Signal von dieser Schaltung wird ein weiterer Transistor 216 angesteuert, der kollektorseitig den Stromfluß durch einen Widerstand 218 und eine Lampe 217 steuert, welche optisch mit dem Photowiderstand 207 gekoppelt ist Durch die optische Kopplung wird eine den Ruhestrom in der Spule 167 konstant haltende Rückkopplung erzielt, die von der jeweiligen Resonanzfrequenz der Meßsaite unabhängig ist Da die Photodiode 189 im Rhythmus der Resonanzfrequenz beleuchtet wird, hat der Strom in der Spule 167 die gleiche Frequenz, so daß die Meßsaite stets mit der Resonanzfrequenz angeregt wird.The circuit according to FIG. 5 comprises a photodiode 189, which is the light-sensitive element of the vibration sensor assigned to the same measuring string. The photodiode 189 is connected via a series resistor 201 to a direct current source B +. The terminal voltage of the photodiode, which is variable according to the variable incidence of light, reaches the base of an amplifier transistor 203 via a capacitor 202. The collector of this transistor is connected via a capacitor 206 and a photoresistor 207 to the base of a further transistor 204, the base bias voltage of which is determined by a voltage divider 205, 205a is determined and in whose collector circuit the coil 167 of the vibration exciter is located. The quiescent current in the coil 167 is dependent on the resistance value of the photoresistor 207 and on the divider ratio of the voltage divider 205, 205a and can be set at the latter. A potentiometer 211 is also connected to the collector of the transistor 204 via a line 208 and a capacitor 209, the tap of which is connected to a voltage-doubling rectifier circuit which comprises two diodes 212 and 213 and a capacitor 214. The rectified signal from this circuit is another transistor 216 is controlled, which on the collector side controls the current flow through a resistor 218 and a lamp 217, which is optically coupled to the photoresistor 207 the measuring string is independent Since the photodiode 189 is illuminated in the rhythm of the resonance frequency, the current in the coil 167 has the same frequency, so that the measuring string is always excited at the resonance frequency.

An den Kollektor des Transistors 204 ist über eine Leitung 221 und einen Kondensator 223 auch noch ein Verstärkertransistor 222 angeschlossen, an dessen Emitterwiderstand über eine Klemme 224 ein Signal mit der jeweiligen, von der Spannung der Meßsaite abhängigen Resonanzfrequenz abgreifbar istA line 221 and a capacitor 223 are also connected to the collector of transistor 204 Amplifier transistor 222 is connected, to the emitter resistor of which a signal is transmitted via a terminal 224 the respective resonance frequency, which is dependent on the tension of the measuring string, can be tapped

Weitere Einzelheiten der übrigen Schaltung der Wägevorrichtung sind in Fig.6 veranschaulicht Es sind zwei Schaltungiianordnungen 231 und 232 vorgesehen, die jeweils gemäß Fig.5 ausgebildet und der oberen Meßsaite 36 bzw. der unteren Meßsaite 37 zugeordnet sind. Der Ausgang der Schaltungsanordnung 231 ist einerseits über eine Leitung 233 zu dem bereits genannten Rechner und andererseits zu einer Mischschaltung 241 geführt, wo das frequenzabhängige Signal mit dem Signal eines Festfrequenzgenerators 238 vereinigt wird. Das von der Mischschaltung 241 abgegebene Differenzfrequenz-Signal wird über eine Filterschaltung 243 einem Phasendiskriminator 244 zugeführt, der auch das Ausgangssignal der der unteren Meßsaite 37 zugeordneten Schaltungsanordnung 232 erhalt Der Phasendiskriminator erzeugt ein Gleichspannungssignal, dessen Amplitude von der jeweiligen Phasenbeziehung zwischen den beiden Eingangssignalen des Diskriminator abhängt. An den Ausgang des Phasendiskriminators 244 ist eine verstärkende Intes grierstufe 246 angeschlossen, die die Spule 132 der Stellvorrichtung 39 speist Der in det Wicklung fließende Strom ist konstant, wenn die Eingangssignale des Phasendiskriminators 244 frequenzgleich sind und eine konstante Phasenbeziehung aufweisen. Die Stellvorrichtung 39 wird dabei so angesteuert, daß sie die Vorspannung der Meßsaiten vergrößert, wenn die zu messende Last zunimmt Bei zwei gleichartigen Meßsaiten und einer Frequenz des Festfrequenzgenerators 238, die doppelt so hoch wie die Frequenz einer derFurther details of the rest of the circuitry of the weighing device are illustrated in FIG. 6. Two circuit arrangements 231 and 232 are provided, each designed according to FIG. 5 and assigned to the upper measuring string 36 and the lower measuring string 37, respectively. The output of the circuit arrangement 231 is routed on the one hand via a line 233 to the aforementioned computer and on the other hand to a mixer circuit 241 , where the frequency-dependent signal is combined with the signal from a fixed frequency generator 238. The differential frequency signal emitted by the mixer circuit 241 is fed via a filter circuit 243 to a phase discriminator 244 , which also receives the output signal of the circuit arrangement 232 assigned to the lower measuring string 37.The phase discriminator generates a direct voltage signal, the amplitude of which depends on the respective phase relationship between the two input signals of the discriminator depends. At the output of the phase discriminator 244 an amplifying Intes grierstufe 246 is connected, which feeds the coil 132 of the actuator 39. The current flowing in the winding is constant when the input signals of the phase discriminator 244 are of the same frequency and have a constant phase relationship. The adjusting device 39 is controlled in such a way that it increases the bias of the measuring strings when the load to be measured increases

ι s beiden Meßsaiten ist, gibt der Phasendiskriminator über die Integrierstufe 246 ein solches Signal ab, daß keine weitere Verstellung des durch die Spule 132 fließenden Stromes erfolgtι s both measuring strings, the phase discriminator emits such a signal via the integrating stage 246 that no further adjustment of the current flowing through the coil 132 takes place

Fig.7 veranschaulicht schematisch eine andere Ausbildung dei elektromechanischen Wägevorrichtung nach der ErPndung. Diese Wägevorrichtung umfaßt einen starren Rahmen 265, der auf einer Plattform 266 steht Der Rahmen 265 ist U-förmig mit zwei senkrechten Schenkeln 265a und 265b und einem waagerechten, oberen Steg 265c An dem einen Schenkel 2656 sind zwei Meßsaiten 269 und 270 mittels je einer Klemmvorrichtung 267 bzw. 268 angebracht Die beiden Klemmvorrichtungen haben in senkrechter Richtung einen Abstand voneinander. Die anderen, zweiten Enden der beiden Meßsaiten sind gemeinsam mittels einer weiteren Klemmvorrichtung 272 mit einem Lastaufnehmer 273 verbunden, an dessen anderer Saite eine Spanneinrichtung 274 angreift Diese umfaßt eine Stellvorrichtung 277 und ein Zugglied 276, das den Anker 278 der Stellvorrichtung mit dem Lastaufnehmer 273 verbindet In einem am Rahmen 265 angebrachten Gehäuse 281 ist eine Wicklung 279 untergebracht Eine Feder 282 stellt eine Verbindung zwischen dem Anker 278 und dem Gehäuse 281 her und übt eine Zugkraft auf den Anker aus. Jeder Meßsaite 269 und 270 ist ein Schwingungserreger verbunden mit einem Schwingungsaufnehmer 283 bzw. 284 zugeordnet, der wie das entsprechende Bauteil bei der zuvor beschriebenen Wägevorrichtung geschaltet ist7 schematically illustrates another embodiment of the electromechanical weighing device according to the invention. This weighing device comprises a rigid frame 265, which stands on a platform 266 The frame 265 is U-shaped with two vertical legs 265a and 265b and a horizontal, upper web 265c On one leg 2656 are two measuring strings 269 and 270 by means of a clamping device each 267 or 268 attached The two clamping devices are spaced apart in the vertical direction. The other, second ends of the two measuring strings are jointly connected by means of a further clamping device 272 to a load receiver 273, the other string of which is engaged by a tensioning device 274.This comprises an adjusting device 277 and a tension member 276, which connects the armature 278 of the adjusting device to the load receiver 273 A winding 279 is accommodated in a housing 281 attached to the frame 265. A spring 282 establishes a connection between the armature 278 and the housing 281 and exerts a tensile force on the armature. Each measuring string 269 and 270 is assigned a vibration exciter connected to a vibration sensor 283 or 284, which is connected like the corresponding component in the weighing device described above

Mittels der Stellvorrichtung 277 wird eine in beiden Meßsaiten gleichgerichtete und in Abhängigkeit von dem Strom in der Wicklung 279 sich gleichsinnig ändernde Vorspannung erzeugt, durch welche die gegensinnige Spannungsänderung auf Grund einetBy means of the adjusting device 277 is a rectified in both measuring strings and depending on the current in the winding 279 is generated in the same direction changing bias voltage, through which the opposing voltage changes due to unite

so senkrechten Last, die auf den Lastaufnehmer 273 wirkt so beeinflußt wird, daß sich eine nahezu linear« Meßfunktion ergibt Der dann noch verblieben« Iinearitätsfehler wird durch eine unsymmetrische Ausbildung der beiden Meßsaiten beseitigt, bei der eineso perpendicular load that acts on the load receiver 273 is influenced in such a way that an almost linear "measurement function results which then still remains" Linearity errors are eliminated by an asymmetrical design of the two measuring strings

ss der beiden Saiten eine etwas größere Länge oder eine etwas größere Massenbelegung, d. h. Masse je Längeneinheit oder einen anderen Querschnitt hat als die andere Meßsaite.
Die Resonanzfrequenzen der beiden Meßsaiten sine in erster Näherung durch die Gleichungss of the two strings has a somewhat greater length or a somewhat greater mass allocation, ie mass per unit of length or a different cross-section than the other measuring string.
As a first approximation, the resonance frequencies of the two measuring strings are given by the equation

2T.2T.

in welcher F die auf die Saite wirkende Zugkraft, ρ dii Massenbelegung der Saite, L die Länge der Saite und die Frequenz bedeutet Wenn diese bekannte Gleichuni (1) die Resonanz- oder Schwingungsfrequenzen dein which F is the tensile force acting on the string, ρ dii mass occupancy of the string, L the length of the string and the frequency

beiden Meßsaiten genau definieren würde, wäre die Meßfunktion genau linear. Eine genaue Linearität ist jedoch deswegen nicht gegeben, da sich Länge, Querschnittsfläche und die Auslenkungsgestalt einer an beide Enden eingespannten Saite bei jeder Änderung der Spannung etwas ändern.would define exactly both measuring strings, the measuring function would be exactly linear. There is an exact linearity however, this is not the case, since the length, cross-sectional area and the shape of the deflection are linked to one another Change both ends of the clamped string a little each time the tension changes.

Eine Kurve, welche den Linearitätsfehler in Prozentsätzen des vollen Skalenausschlags darstellt und über dem Verhältnis zwischen der Last und der Spannung der Meßsaiten ohne Belastung aufgetragen ist, ist eine geneigte Kurve. Durch Einstellung der Spannung in der beschriebenen Weise mit Hilfe einer Stelleinrichtung wird dieser Linearitätsfehler so weit kompensiert, daß man eine im wesentlichen lineare Meßfunktion erhält Eine zusätzliche Kompensation führt zu einer praktisch genau linearen Meßfunktion. Diese zusätzliche Kompensation besteht darin, daß ein kompensierender Linearitätsfehler in die Meßfunktion eingeführt wird, wobei die Kurve dieses kompensierenden Linearitätsfehlers im wesentlichen spiegelbildlich zu dem zuerst genannten Linearitätsfehler verläuft, so daß der resultierende Linearitätsfehler vernachlässigbar klein wird. Bei der Waage nach F i g. 1 bis 6 ist die Verlagerung der Strebe 31 und des Kuppelstücks 41 eine nichtlineare Funktion der zu messenden Last, wennA curve showing the linearity error as a percentage of the full scale deflection and over the relationship between the load and the tension of the measuring strings without load is plotted is a inclined curve. By adjusting the voltage in the manner described with the aid of an adjusting device this linearity error is compensated to such an extent that an essentially linear measuring function is obtained An additional compensation leads to a practically exactly linear measuring function. This additional compensation consists in introducing a compensating linearity error into the measurement function, the curve of this compensating linearity error being essentially a mirror image of the first called linearity error runs, so that the resulting linearity error is negligibly small will. In the case of the scales according to FIG. 1 to 6 is the displacement of the strut 31 and the coupling piece 41 a non-linear function of the load to be measured, if

die Spannung so eingestellt wird, daß die vorher beschriebene Beziehung zwischen den Frequenzen der beiden Saiten aufrechterhalten wird Der kompensierende Linearitätsfehler wird bei dieser Waage durch die Federkonstante der Parallelblattfedern 28 und 29the voltage is adjusted so that the previously described relationship between the frequencies of the The compensating linearity error is determined by the Spring constant of parallel leaf springs 28 and 29

ίο zusammen mit der einstellbaren Blattfeder 194 eingeführt Bei der Waage nach F i g. 7 wird der kompensierende Linearitätsfehler durch eine unsymmetrische Ausbildung der beiden Meßsaiten erreicht
Nachfolgend eine mathematische Analyse der Waageίο introduced together with the adjustable leaf spring 194 In the case of the balance according to FIG. 7 the compensating linearity error is achieved by an asymmetrical design of the two measuring strings
Below is a mathematical analysis of the scale

nach F i g. 1 bis 6. Die Frequenz fu ist die Resonanzfrequenz der oberen Saite, deren Spannung durch eine Gewichtsbelastung der Waagschale vergrößert wird, und die Frequenz fi ist die Resonanzfrequenz der unteren Saite, die bei einer Belastung der Waagschaleaccording to FIG. 1 to 6. The frequency fu is the resonance frequency of the upper string, the tension of which is increased by a weight load on the weighing pan, and the frequency fi is the resonance frequency of the lower string, which is generated when the weighing pan is loaded

verringert wird. Die Frequenz fu der oberen Saite 36 ist durch die folgende Gleichung gegeben:is decreased. The frequency fu of the upper string 36 is given by the following equation:

0,5670.567

Ό l/PoΌ l / po

Die Frequenz/, der unteren Saite 37 ist durch die folgende Gleichung gegeben: 0,569The frequency /, of the lower string 37 is given by the following equation: 0.569

S₇ S ₇ ⁼⁼

Hierin istIs in here

3535

T die auf die beiden Saiten aufgebrachte Spannung, die so eingestellt wird, um die beschriebene Beziehung zwischen den Schwingungsfrequenzen der Saiten aufrechtzuerhalten, T is the tension applied to the two strings, which is adjusted to maintain the described relationship between the vibrational frequencies of the strings,

ρο die Masse der ungespannten Saiten je Längeneinheit,ρο the mass of the untensioned strings per unit of length,

δα ein dem festen Ende der oberen Saite zugeordneter Faktor, δα a factor assigned to the fixed end of the upper string,

δα ein dem festen Ende der unteren Saite zugeordneter Faktor, δα a factor assigned to the fixed end of the lower string,

oei ein Dehnungsfaktor für die obere Saite,oei an elongation factor for the upper string,

<5e2 ein Dehnungsfaktor für die untere Saite,<5e2 a stretch factor for the lower string,

W eine zu ermittelnde Last, W a load to be determined

E der Elastizitätsmodul der Saiten, E is the modulus of elasticity of the strings,

Ä die Länge der Saiten im ungespannterÄ the length of the strings when they are not tensioned

Zustand und
/o das Querschnittsträgheitsmoment der SaiterCondition and
/ o the cross-sectional moment of inertia of the strings

bei der Gewichtsbelastung Null.with the weight load zero.

oci kann aus der folgenden Gleichung abgeleitet werden:oci can be derived from the following equation will:

,*>,,, = 15 _ 6.761 · 10"l,, *> ,,, = 15 _ 6.761 · 10 "l,

hierin istis therein

o,226o, 226

^{I250H/I250H /}

+ 0,1347/ " ^269£i - 0,00001832+ 0.1347 / " ^{269 £ i} - 0.00001832

6_c2 läßt sich aus der folgenden Gleichung ableiten: 6 _c2 can be derived from the following equation:

S_c2 = 15 - 6,761 · 10^u2, S _c2 = 15 - 6.761 · 10 ^u 2,

hierin istis therein

r ν ^Ύ' r ν ^Ύ '

u_x = 0,226 F ¹²SOE' +0,1347 f -0,00001832- u _x = 0.226 F ¹² SOE '+0.1347 f -0.00001832-

EIEGG

-^VL (7)- ^ VL (7)

2,1 -2.1 -

2,1 2.1

JM. (_r . -JM. ( _r . -

u 4 + ^l {τ - ~Λu 4 + ^ l {τ - ~ Λ

Hierin istIs in here

To die Spannung der Saiten bei der Gewichtsbela- ι ο stung Null,To the tension of the strings when the weight load is zero,

eo die Dehnung der Saiten bei T= To und
1 die Länge der Saiten.eo the elongation of the strings at T = To and
1 the length of the strings.

Die Gleichung zum Berechnen des Wertes von T, der erforderlich ist, um die weiter oben behandelte Beziehung zwischen den beiden Frequenzen aufrechtzuerhalten, lautet wie folgt:The equation for calculating the value of T required to maintain the relationship between the two frequencies discussed above is as follows:

druck für die Verlagerung Ax lautet wie folgt:pressure for the displacement Ax is as follows:

Ix = ^:~"Ix = ^: ~ "

40,1440.14

ElEl

Setzt man die Gleichung (12) in Gleichung (11) ein, und ordnet-man die Glieder anders an, erhält man folgende Gleichung:Substituting equation (12) into equation (11), and if you arrange the links differently, you get the following equation:

T = T₀ + - T = T ₀ + -

b(~r-b (~ r-

40,14 EJ₀ 40.14 EJ ₀

(10)(10)

L - '0 JL - '0 J

40.Ϊ4 EI 40.Ϊ4 EI

(13)(13)

3030th

ΓΓ

Hierin ist b im wesentlichen konstant, doch kann b entsprechend dem Parameter (P To/Eh) variieren.Herein b is essentially constant, but b can vary according to the parameter (P To / Eh) .

Die Differenz zwischen den beiden Frequenzen fu und //kann als Funktion von IVaus den Gleichungen (2) und (3) ermittelt werden. Wenn die Spannung T so eingestellt ist, daß die erwähnte Beziehung zwischen den beiden Frequenzen aufrechterhalten wird, kann man die obige Differenzfrequenz bei einer gegebenen 35 Hierin ist Waagenkonstruktion ermitteln, bei der die beiden Saiten identisch sind. Wenn man den Linearitätsfehler als Prozentsatz des abgelesenen Wertes über dem Verhältnis W/To auf trägt und Wvariiert, erhält man eine nach unten geneigte Kurve, und dieser Linearitätsfehler gilt für jede Schwingungsfrequenz der Saiten sowie für die Differenzfrequenz.The difference between the two frequencies fu and // can be determined as a function of IV from equations (2) and (3). If the tension T is adjusted so as to maintain the aforementioned relationship between the two frequencies, one can determine the above difference frequency given a given balance construction in which the two strings are identical. If one plots the linearity error as a percentage of the reading against the ratio W / To and varies W, one obtains a downward sloping curve, and this linearity error applies to every oscillation frequency of the strings as well as to the difference frequency.

Wenn auf die Lastschale eine Feder mit einer Federkonstante von Jt Krafteinheiten je Längeneinheit wirkt, ergibt sich die auf die Saiten aufgebrachte resultierende Kraft wie folgt:If a spring with a spring constant of Jt force units per unit length is placed on the load shell acts, the resulting force applied to the strings is as follows:

Da 40,14 EIlPTo erheblich kleiner ist als 1, und da F annähernd gleich IV ist, kann man Gleichung (13) wie folgt vereinfachen:Since 40.14 EIlPTo is considerably smaller than 1, and since F is approximately equal to IV, equation (13) can be simplified as follows:

IV + 0,0645 k IV + 0.0645 k

v„c'_o v "c ' _o

(14)(14)

40 m die Länge der unteren Saite im ungespannten 40 m the length of the lower string in the unstretched

Zustand,
ν die Länge der Saite bei einer beliebigenStatus,
ν is the length of the string at any one

Spannung Ti, Stress Ti,

eo die Dehnung bei der Spannung To und
Ax die Änderung der Länge gegenüber der Längeeo is the elongation at tension To and
Ax the change in length from length

bei To.at To.

4545

F = W- Jc.I F = W- Jc.I

(11)(11)

Hierin bezeichnet Ax die Verlagerung der Strebe 31 und des Kuppelgliedes 41 beim Auflegen einer Last W auf die Lastschale sowie die Verstellung der Saitenspannung, die erforderlich ist, um die erwähnte Beziehung zwischen den Schwingungsfrequenzen der beiden Saiten aufrechtzuerhalten. Der mathematische Aus-Um den optimalen Wert von Jt zu ermitteln, wird zuerst die Neigung der Linearitätsfehlerkurve vor der Korrektur in der beschriebenen Weise ermittelt, die Neigung a wird gleich dem Glied 6,45 kheo/To gesetzt, und aus dieser Gleichung wird k berechnet Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 6 kann der gesamte Wert der Federkonstante durch die Parallelblattfederr 28 und 29 bestimmt sein, oder diese bestimmen einer Teil dieser Federkonstante, und der verbleibende Tei wird durch die Blattfeder 194 bestimmt Die Neigung ι beträgt gewöhnlich etwa 0,0015 oder weniger. DW Federkonstante Jt beträgt bei einer Waage mit einei Tragfähigkeit von etwa 11,5 kg oder weniger etws 24,2 kg/cm.Here, Ax denotes the displacement of the strut 31 and the coupling element 41 when a load W is applied to the load pan, as well as the adjustment of the string tension which is required to maintain the aforementioned relationship between the vibration frequencies of the two strings. In order to determine the optimal value of Jt, the inclination of the linearity error curve is first determined in the manner described before the correction, the inclination a is set equal to the term 6.45 kheo / To , and k is calculated from this equation In the embodiment according to FIGS. 1 to 6, the entire value of the spring constant can be determined by the parallel leaf springs 28 and 29, or these determine part of this spring constant, and the remaining part is determined by the leaf spring 194. The inclination ι is usually about 0, 0015 or less. DW spring constant Jt is about 24.2 kg / cm for a scale with a load capacity of about 11.5 kg or less.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Electromechanical weighing device with one guided by one by means of parallel leaf springs Load shell acted upon connecting piece between two in series arranged, prestressed and measuring strings which change in their resonance frequency in opposite directions under load, which attack with their other (second) end on the balance housing, with each measuring string a vibration exciter and a vibration sensor is assigned and the output of at least one vibration sensor via an electrical control device an electromechanical adjusting device for changing the bias of the Measuring strings (correction of the linearity error of the display) can be fed, characterized in that the electromechanical adjusting device (39) is arranged between the balance housing (26) and the second end of a measuring string (36) and that either one of the parallel leaf springs (28, 29) encompassing the connecting piece (38) Spring arrangement has a predetermined spring gradient or the measuring strings (36, 37) in their Length, cross-sectional shape and / or mass allocation are different, such that this results in a further correction of the remaining linearity error of the display is introduced.

2. Electromechanical weighing device according to claim 1, characterized in that the Spring gradient through the formula