DE2360965A1

DE2360965A1 - Elektrischer massen- und kraftmesser

Info

Publication number: DE2360965A1
Application number: DE2360965A
Authority: DE
Inventors: A H De Dipl Ing Voogd
Original assignee: Maatschappij Van Berkels Patent BV
Current assignee: Maatschappij Van Berkels Patent BV
Priority date: 1973-12-07
Filing date: 1973-12-07
Publication date: 1975-06-12

Description

PATENTANWÄLTE 2360985 DiPL-ING. LUDEWIG · dipl-phys. BUSE · dipl-phys. MENTZEL

51 Kennwort:"Lineare Saitenwaage"

Firma Maatschappij van Berkel's Patent N.V.,Rotterdam/Niederlande

Elektrischer Massen- und Kraftmesser

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Massen- und Kraftmesser, umfassend einerseits ein Messwerk mit zwei einendig verbunden, von einer festen Referenzkraft gemeinsam vorgespannten schwingenden Saiten, die zusätzlich durch eine von der zu vermessenden Last ausgehende proportionale Messkraft gemeinsam belastet sind, und andererseits ein an einem insbesondere digitalen Anzeigewerk angeschlossenen elektronischen Auswertegerät.

/— . ■-■"■-Derartige Vorrichtungen sind bereits bekannt (DT-PS 1 279 379) und werden in Waagen zur Gewichtsbestimmung von Lasten verwendet. Von dem Verbindungspunkt der beiden Saiten S,,S₂ aus gehen die zur Vorspannung dienende Referenzkraft R und die Messkraft P sternstrahlenförmig aus. Damit wenigstens;in einem begrenzten Messbereich eine annehmbare lineare Beziehung zwischen der jeweils wirkenden wahren Messkraft P und dem im Anzeigewerk angegebenen Gewichtswert G der zu vermessenden Last vorliegt, muss diese Sternanordnung der Saiten S₁YS₂ und Kräfte R,P einer bestimmten Geometrie genügen. Dabei wird das Anzeigewerk von einem Steuerimpuls des Auswertegeräts beaufschlagt, der sich aus den Frequenzwerten F₁,F_n der beiden Saiten S, und S„ als das

-wertr- -^{1 2} 12

Frequenzverhältnis (F₁ - F₂) s F₂ darstellt. Reale Saiten erfüllen - trotz der gegenüber der Theorie auftretenden Fehlern, wie z.B. aufgrund einer Biegefestigkeit der Saite"* - durch bauliche Einschaltung von Kompensationsgliedern ebenfalls die nachfolgende Formel, welche für eine ideale, undehnbare, unbegrenzt biegsame Saite hergeleitet ist:

SÖ98H/Ö139 _₂-

■" it *■*

F = l/2r ^Q

l-

wobei F die Eigenfrequenz,, Q die Saitenspannkraft, £ die Länge und m die Masse der Saite ist. Diese Beziehung gilt auch für die vorerwähnte sternförmige Anordnung von zwei Saiten S-, S„ im Messwerk für jede der beiden Saitenfrequenzen F ,F-, wobei die zugehörige Saitenspannkraft Q ,Q. jeder Saite sich aus einer linearen Kombination der beiden wirksamen Kräfte R,P ergeben:

Q₁ = X₁- P + Y₁ . R (2)

Q₂ = X₂- P + Y₂ . R . O)

Die vier Koeffizienten X₁ bis Y₂ geben in Längsrichtung der beiden Saiten S₁ bzw. S« die Kraftkomponenten der Meßkraft P einerseits, nämlich X₁ und X₂, und der Referenzkraft R, nämlich Y₁ und Y₂, anl Die oben erwähnte näherungsweise lineare Beziehung zwischen der wirksamen wahren Messkraft P im Meeswerk und dem angezeigten Gewichtswert G erhält man in einem Meßbereich von etwa(P;Rjail

10 nur unter der zweifachen Baubedingung,

daß nämlich einerseits Y₁=^ i^st' also die Wirkungsrichtung der Referenzkraft R in Richtung der Winkelhalbierenden der beiden Saiten 8.,S₂ angeordnet liegt, und andererseits daß -X₂ = 3'X₁ ist, also durch die jeweilige Messkraft P die Saite S₁ dreimal mehr gespannt, als die Saite S₂ entspannt wird.

Ein Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht in der vorerwähnten starken Beschränkung des Messbereichs, weshalb zur Gewichtsbestimmung von Lasten anderer Größe konstruktive Änderungen am Messwerk erforderlich sind. Ein weiterer Nachteil liegt aber in der lediglich näherungsweisen Proportionalität zwischen dem wahren Gewicht der zu messenden Last bzw. der Meßkraft P

davon ausgelösten einerseits und dem angezeigten Gewichtswert G andererseits,zwischen denen - abgesehen von einzelnen individuellen Punkten - stets eine mehr oder weniger

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— 3—

große Abweichung vorliegt. Innerhalb des Messbereichs hat nämlich in einem Frequenzverhältnis-Gewichts-Diagramm die Charakteristik dieses Messwerks die Gestalt einer einen Wendepunkt aufweisenden flachen Kurve, während die Ärbeitskurve des Anzeigegerätes demgegenüber eine gerade Linie ist. Hierdurch ist die Auflösungsgenaüigkeit der Gewichtsangabe beschränkt und die Teilung des Messbereichs darf nicht allzu fein sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Massen- und Kraftmesser der eingangs erwähnten Art zu entwickeln, bei dem innerhalb eines weiten Messbereichs eine streng lineare Beziehung zwisden der von der Last im Meßwerk ausgelösten wirksamen wahren Messkraft P einerseits und dem angezeigten Gewichtswert G im Anzeigewerk andererseits besteht. ■

Dies wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch erreicht, daß das Auswertegerät elektronische Bauteile aufweist, welche die beiden eingehenden Frequenzsignale F₁, F_ der ersten und der

2 2 zweiten Saite in einen Ausgangswert gemäß (aF, ~ bF- ) :

2 2 i- z.

(cF_T + dF₀ ) wandeln und an das nachgeschaltete Anzeigewerk abgeben, wobei das Verhältnis der im Auswertgerät eingegebenen Divisorkonstanten des Frequenzquadrats der ersten Saite zu demjenigen der zweiten Saite, nämlich c:d, gleich ist dem Verhältnis der Sinuswerte der beiden Winkel im Messwerk zwischen der Wirkungsrichtung der Messkraft P und dem Längsverlauf der ersten Saite einerseits und der Wirkungsrichtung der Messkraft P und dem Längsverlauf der zweiten Saite andererseits.

Damit lässt sich, wie nachfolgend im einzelnen dargelegt werden soll, in einem beliebig grossen Messbereich eine streng lineare Beziehung zwischen dem im Anzeigewerk erscheinenden Gewichtswerte G und der zu messenden wahren Last, bzw. der von ihr ausgehenden, im Messwerk wirksamen proportionalen Messkraft, herstellen. Hierzu braucht lediglich die geschilderte bauliche Abstimmung zwischen den elektronischen Bauteilen im Auswertegerät einerseits und den Winkeln im Messwerk andererseits vorzuliegen.

> ι f η 1 ά ü ' ■ -4-

Dabei ist der elektronische Aufbau des Auswertegeräts bezogen auf die heute gegebenen Möglichkeiten verhältnismäßig einfach und seine Wirkungsweise äußeräb zuverlässig. Durch Wahl geeigneter Winkelverhältnisse lässt sich, wie noch gezeigt wird, der Aufbau des Auswertegeräts noch wesentlich einfacher gestalten. In der Zeichnung ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 teilweise im Längsschnitt und schematisch den Aufbau des erfindungsgemäßen Massen- und Kraftmessers,

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung ein Teilstück des erfindungsgemäßen Messwerks,

Fig. 3 und 4 zwei weitere Ausführungsformen des vorerwähnten Teilstücks des Messwerks für eine hinsichtlich des Auswertegeräts besonders einfach gestaltete Vorrichtung nach der Erfindung.

In Fig. 1 ist die Vorrichtung nach der Erfindung in ihrer Anwendung zur Gewichtsbestimmung von Lasten 10, also als Waage, verwirklicht. Die Vorrichtung besteht aus drei miteinander in elektrischer Verbindung stehenden Vorrichtungsteilen, nämlich einem Messwerk 11, einem Auswertegerät 12 und einem Anzeigewerk 13,

Das Messwerk 11 besitzt ein in einem Gestell 25 angebrachtes Gehäuse 14, in dessen Inneren zwei Saiten S₃^S₂ angeordnet sind. Die Saiten sind mit ihrem änen Ende 15 bzw. 16 am Gehäuse befestigt, während ihre beiden anderen Enden bei 17 miteinander verbunden sind. An dieser Verbindung 17 greifen zugl-eich, in sternstrahlenförmiger Anordnung zu diesen Saiten S₁,S zwei Glieder 18,19 an zur gemeinsamen übertragung von Kräften auf die beiden Saiten S ,S₂.

Das eine Glied 19 beaufschlagt die beiden Saiten S₁, S₂ mit einer Referenzkraft R, die von der Schwerkraftwirkung eines bestimmten Gewichtstückes 22 ausgeht. Das Gewichtstück

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ist durch parallele am Gehäuse 14 gelagerte Gelenkhebel 23,24 vertikalbeweglich geführt. Die Justierungen sind nicht näher gezeigt., Mitbeweglich mit dem Gewichtsstück 22 ist über eine Stange 26 ein Dämpfungskolben 27 angeschlossen, der in einen mit dem Gehäuse 14 verbundenen Dampfungszylinder 28 eingreift, über das Glied 19 wirkt das Gewichtstück 22 mit einer entsprechenden Referenzkraft R auf die beiden Saiten ^S1'^S2 ^e^ⁿ' ^w^^e auch in der Fig. 2 schematisch durch die Wirkungsrichtung des eingezeichneten Pfeiles 29 am Endglied angedeutet ist.

Das Glied 18 gehört zum Wirkende eines übertragungsgestänges 20, welches von dem zu messenden Gewicht deraufgelegten Last 10 beaufschlagt wird. Die Last 10, hier als Paket dargestellt, wirkt auf eine Waagenbrücke 30 ein, die über parallele Gelenkstücke 31,31 mit dem Gestell 25 verbunden ist. Die auf der Waagenbrücke 30 ruhende Last 10 drückt, als erstes Glied des übertragungsgestänges 20, auf einen Stößel 33/ dessen unteres Ende auf den einen Arm eines Winkelhebeis 34 einwirkt, dessen Lager 35 ravt dem Gehäuse 14 fest verbunden ist. Das_; vorerwähnte Endglied 18 greift über eine die wirksame Hebellänge des anderen Arms. 21 bestimmende Justiereinrichtung 36 an diesem Win^elhebel 34 an· Diese Justiereinrichtung kann z.B. wie dargestellt ist, aus einer mit einem Drehknopf versehenen Gewindespindel und einer auf dieser Spindel laufenden Mutter bestehen, die zum einendigen Angriff des Endgliedes 18 dient. Dieses übertragungsgestänge 20 erzeugt eine zur vermessenden Last 10 proportionale Messkraft P, die größenmäßig von der Hebelübersetzung abhängt und richtungsmäßig über das Endglied l8 auf die beiden Saiten S,,S₂ einwirkt, wie durch den Pfeil 37 auch in der Figur 2 verdeutlicht ist. ' Zwischen der Waagenbrücke 30 und dem Gestell 25 befindet sich eine entsprechende Dämpfungsvorrichtung-38,39.

Die Gestänge 19,20 zur Ausübung der Messkraft P einerseits und der Referenzkräft R andererseits auf die beiden Saiten S₁^S₂ können'von beliebiger anderer Bauart sein, wie auch andere

Dämpfungseinrichtungen 27,28 bzw. 38,29 verwendet werden können. Es kommt lediglich darauf an, eine vorgegebene feste Referenzkraft R und eine zur bestimmenden Last 10 proportionale Messkraft P gemeinsam auf beide Saiten S₁,S₂ einwirken zu lassen, wobei die Winkel zwischen dem die Messkraft P übertragenden Endglied 18 und den beiden Saiten S₁, S₂ mit dem Auswertegerät 12 abgestimmt sein müssen.

Das Auswertegerät 12 besitzt eine Reihe von an sich bekannten elektronischen Bauteilen, deren Art und Schaltung durch das Schema in Fig. 1 beschrieben ist. Die Anschlußstellen für dieses Auswertegerät 12 liegen noch innerhalb des Messwerks 11 bei den beiden Saiten S₁, S₂ und bestehen jeweils aus einem kombinierten Erreger und Frequenzfühler 40,41, der an beiden Saiten S ,S„ angeordnet ist und auf elektromagnetischem Wege die einen hierfür geeigneten Querschnitt aufweisenden Saiten S₁ ,S₀ inltransversale

χ ^ I Schwingungen versetzt.

Anhand der Fig, 2 ist erkennbar, daß die beiden Kräfte P,R in Richtung des strichpunktiert eingezeichneten Längsverlaufs 42,43 der beiden Saiten SwS₂ sich in die vier Kraftkomponenten X₁-P sowie X₂* P einerseits und in Y₁* R und Y₂-R andererseits aufspalten. Durch vektorielle Addition dieser Kraftkomponenten erhält man die aus der oben erwähnten Formel (2) und (3) sich ergebenden Saitenspannkräfte Q₁ bzw. Q₂, welche in ihrer vektoriellen Länge auch in Fig. 2 eingezeichnet sind. Nach der oben erwähnten FormelQ.) ergeben sich gemäß den jeweils wirksamen Saitenspannkräften Q₁, Q₂ zu den von den Frequenzfühlern .40,41 abgegriffenen Eigenfrequenzen *\,F₂ der beiden Saiten SwS₂ die Beziehungen:

(4)

(5) 1 m

Diese Frequenzfühler 40,41 sind über elektrische Leitungen 44 45 mit den verschiedenen elektronischen Bauteilen innerhalb des Auswertegeräts 12 verbunden. In ieäiSiäSiieeGerät führen die

S0Ö824/Q.13Ö . -7-

Leitungen 44,45 zunächst zu einem den Frequenzwert F, der ersten Saite S, bzw. den Frequenzwert F- der zweiten Saite S₂ bestimmenden Eingangsglied 50 bzw. 50',. an welches jeweils ein Quadrierungsglied 51,51* zur ERmittlung der jeweiligen Frequenz-

2 2

wertquadrate F. ,F angeschlossen ist. Die elektrischen Leitungen 44,45 der beiden Frequenzfühler 40,41 können natürlich auch unmittelbar an einem sofort die Frequenzwertquadrate

2 2
F, ,F„ ermittelnden elektronischen Bauteil angeschlossen sein.

Hinter diesen Quadrierungsgliedern 51,51' gabeln sich die Signalleiter in jeweils zwei Zweige 52,52'; 53,53', die zu" je einem einen konstanten Wert a,b,c,d eingebenden Multiplikationsglied 54,54' führen, welches zur Ermittlung

2

der Produkte zwischen den beiden Frequenzwertquadraten F, -,F- und den vier konstanten Werten a bis d dienlich ist. Das Multiplikationsglied 54' des zu F₁ gehörenden Zweiges 52' ist über ein Additionsglied 56 mit dem Multiplikationsglied 55' des zu F₂ gehörenden Zweiges 53V verbunden. -Die beiden anderen Multiplikationsglieder 54,55 sind über zwei Leitungen mit einem Substraktionsglied 57 verbunden. Die Ausgänge des Additionsgliedes 56 und des Substraktionsgliedes 57 sind schließlich über zwei Signalleiter 58,58' an ein Divisionsglied 59 angeschlossen, welches über eine Ausgangsleitung 60 mit dem Anzeigewerk 13 verbunden ist, wo auf digitalem Wege der Gewichtswert G der zu messenden Last 10 angegeben wird. Das Anzeigewerk 13 kann auch einen Drucker umfassen, der auf einem Papierstreifen 61 den ermitteltem Gewichtswert G festhält.

Das im Auswertegerät 12 von den beiden Frequenzen F-.,F₂ an das Anzeigewerk 13 abgegebene Ausgangssignal beträgt nach dem vorbeschriebenen elektronischen Aufbau

a»F.² - b»F₀2

(6)

d.F₂ ²

-8-

SÖ9824/Ö13.3

— 8 — '

Solange nicht die erfindungsgemäße Abstimmung zwischen dem geometrischen Aufbau im Messwerk 11 und den eingegebenen Konstanter c,d im Auswertegerät 12 vorliegt, ergibt sich eine Diskrepanz zwischen dem wahren Gewicht der Last 10 und dem angezeigten Gewichtswert G im Anzeigewerk 13. Dies liegt offenbar darin begründet, daß der angezeigte Gewichtswert G im Anzeigewerk 13 zwar linear vom eintreffenden Ausgangssignal gemäß Formel (6) des Auswertegerätes 12 gesteuert wird, aber im allgemeinen eine entsprechende Linearität zwischen diesem Ausgangssignal und dem wirksamen wahren Gewicht der Last 10 nicht besteht. Die von der Last IO im Messwerk ausgeübte proportionale Messkraft P ist somit gewöhnlich nicht eine lineare Größe zu dem von ihr ausgelösten Ausgangssignal (6) im Auswertegerät 12. Durch eine einfache geometrische Bedingung im Aufbau des Messwerks lässt sich aber in einem beliebig weiten Messbereich eine ideale streng lineare Beziehung zwischen dem die Gewichtswertanzeige G steuernden Ausgangssignal (6) und dem wahren Gewicht der Last bzw. der von ihr hervorgerufenen proportionalen Messkraft P erzielen, die

sichtig wird, wenn man für die beiden Frequenzwertquadrate F₁,

F„ nach der Gleichung (4) und (5) die Saitenspannkräfte Q₁ und Q₂ in den Ausdruck für das Ausgangssignal (6) einführt und dann diese Saitenspannungskräfte nach der oben erwähnten Gleichung (2) und (3) durch die beiden wirksamen Kräfte, nämlich die Referenzkraft R und die Messkraft P ausdrückt, womit sich ergibt:

(c· Y₃^dY₂) R+ (CX^dX₂)P (7) .

und man dann verlangt, daß dieser Ausdruck (7) proportional sein soll dem wirksamen wahren Gewicht der zu vermessenden Last 10. In diesem Ausdruck (7) sind die ersten Summanden von Zähler und Nenner bei einer gegebenen Konstruktion des Messwerks stets konstante Grossen. Dann ergibt sich aber die gewünschte lineare Beziehung, wenn in dem Ausdruck (7) der zweite Summand des Nenners verschwindet. Dies wird offenbar durch folgende

-9-

504624/0134

. - ^v;^; ■ :- .-.Λ= 2360985-

— Q — -■■"."

Konstruktionsbedingungen zwischen den Kraftkomponenten Χ,,Χ des Messwerks und den eingegebenen konstanten Werten c,d in den Multiplikationsgliedern des Auswertegeräts 12 erfüllt,

_c X₉

= -TT- ⁽⁸>

Durch den bekannten trigonometrischen Satz, daß sich die Seiten eines Dreiecks wie die Sinuswerte der gegenüberliegenden Dreieckswinkel verhalten, lässt sich die Konstruktionsbedingung (8) auch durch die aus Fig. 2 entnehmbaren Winkelbeziehungen in die äquivalente Konstruktionsbedingung umformen:

^c _ sin.o£
~T~ sin. a (97

Daraus folgt, daß das Verhältnis dieser Konstanten * gleich sein muss dem Verhältnis der Sinuswerte der beiden Winkel <s£ β im Messwerk 11 zwischen der durch das Endglied 18 bestimmten Wirkungsrichtung der Messkraft P und dem Längsverlauf 42 der ersten Saite S, einerseits und der Wirkungsrichtung dieser"Messkraft P und dem Längsverlauf 43 der zweiten Saite S₂ andererseits.

Das bedeutet, daß drei dieser vier Baugrößen, z.B.·. c,d und e< bequem gewählt werden können und eine ideale Linearität zwischen dem wahren Gewicht rnsvk der Last 10 und der Gewichtsanzeige G sich dann immer ergibt, wenn die vierte Grosse, im vorliegenden Beispiel der Winkel /* ,nach der vorerwähnten Baubeziehung (9) bestimmt wird. Die übrigen Baugrössen der Vorrichtung, nämlich der Verlauf der Resultierenden R und deren Kraftkomponenten Y₁ und Y₂.im Messwerk 11 bzw. die eingegebenen konstanten Werte a,b im Auswertegerät 12 sind immer frei wählbar und werden d*her konstruktiv am bequemsten ausgesucht. Solche besonders praktischen Verhältnisse sind in Fig. 3 und 4 für zwei verschiedene Ausführungsbeispiele veranschaulicht, wo jeweils nur das wichtigste Teilstück des zugehörigen Messwerks II¹ bzw. II'¹ entsprechend der Darstellung von der Fig. 2 gezeigt ist.

> ,/ / di 4 ^ α - —10—

-leim Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist bei dem dargestellten Messwerk II¹¹ dfe durch das angreifende Endglied 18" bestimmte Wirkungsrichtung der Messkraft P senkrecht zur Winkelhalbierenden, die als strichpunktierte Linie 62 angedeutet ist, zwischen den beiden Saiten S₁ ,Sj angeordnet. Der Winkeln " ist dann gleich dem Winkel/*¹ ' weil die beiden Saiten S₁, S₂ einen rechten Winkel zwischen sich einschließen. Das für die Wirkungsrichtung der Referenzkraft R maßgebliche Endglied 19" verläuft dann in Richtung der Winkelhalbierenden 62. Das zugehörige Auswertegerät hat hier wenige und besonders einfache elektronische Bauelemente, denn die eingegebenen konstanten Werte a=b=c=d können gleich eins sein. Das bedeutet, daß man hier die in Fig. 1 gezeigten Multiplikationsglieder 54,54' und 55,55' einfach weglassen und die iieitungs zweige 52,52' und 53,53" unmittelbar an dLe Glieder 57 bzw. 56 anschließen; kann. Die vom Auswertegerät 12 an das Anzeigegerät abgegebenen Steuerimpulse sind hier gleich dem Quotienten aus

2 2 der Differenz der beiden Frequenzquadrate (F₁ -F_ ) einerseits

2 2 und der Summe der Frequenzquadrate (F. +F₂ ) andererseits. [Eine noch einfachere Ausbildung ergibt sich, wenn man die Geometrie des Messwerks II¹ gemäß Fig. 3 wählt. In diesem Fall liegt das die Wirkungsrichtung der Messkraft p bestimmende Endglied 18' in Verlängerung der ersten Saite S₁. Das für die Wirkungsrichtung der Referenzkraft R maßgebliche andere Endglied 19' kann hier in Richtung der Winkelhalbierenden zwischen den beiden Saiten S.,,S₂ angeordnet sein, wobei auch dieser Winkel ein rechter sein kann. Aus diesem Grunde ist dann auch der Winkel /^ ein rechter, wie sich aus der geometrischen Beziehung der Sg. 3 ohne weiteres ergibt. Der Winkel ⁰^iSt hier immer gleich Null. Im elektronischen Auswertegerät können auch hier drei der eingegebenen konstanten Werte bei den Frequenzquadraten a=b=d=l gewählt werden, aber für den vierten Wert c ergibt sich nach der Baubedirigung immer Null. Damit beträgt das vom Auswertegerät 12 an das Anzeigewerk 13 abgegebene Ausgangssignal, ausgehend von dem Ausdruck (6), hier lediglich 2 2

gg, g

2 2 2

- F_ ) : F₂ . Bei dieser Ausbildung brauchen auch hier die

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in Fig. 1 gezeigten Multiplikationsglieder 54 und 55,55' nicht vorhanden zu sein, vielmehr können die zu ihnen führenden Leitungszweige 52 und 53,53' direkt an die nachfolgenden Bauelemente 57 und 59 angeschlossen sein. Wegen c=0 ist der Leitungszweig 52' ganz weggelassen und auch das Summationsglied 56 entfernt, denn der Leitungszweig 53' wird unmittelbar an dem letzten elektronischen Bauteil des Auswertegeräts 12, nämlich dem Divisionsglied 59, angeschlossen.

Damit ist es möglich, bei einfachem Aufbau der Vorrichtung eine exakte Linearität zwischen dem wahren Gewichtswert der Last 10 und dem vom Anzeigewerk 13 angegebenen Gewichtswert G herzustellen und dabei einen grossen Messbereich auszunutzen." Dabei ist eine extreme Peineinteilung des Messbereichs möglich. Die Einjustierung der einzigen geometrischen Bedingung in Abstimmung mit den Werten der elektronischen Bauteile des Auswertegeräts 12 ist einfach. Durch die mechanischen Bauteile der Vorrichtung können, -wenn man eine kostenaufwendige Präzisionsherstellung vermeiden will, noch leichte Unlinearitäten in der Arbeitsweise der Vorrichtung eintreten. Diese lassen sich aber durch eine gegenläufige entsprechende Verstimmung der Konstruktionsbedingung (9) leicht wieder kompensieren. Hierzu ist, wie Fig. 3 und 4 verdeutlichen, ein Stellglied 63' bzw. 63'' am Gehäuse des .Messwerks angebracht, welches eine kleine Winkelabweichung des die Wirkungsrichtung die. Messkraft P bestimmende! Endglieds 18' bzw. 18'' gestattet. Am einfachsten besteht ein solches Stellglied aus einer verschraubbaren Spindel, die an ihrem einen Ende ein Stellrad zur Betätigung der Spindel bei der Justierung der Vorrichtung aufweist und mit ihrem anderen Ende auf das.Endglied Ιδ',ΐδ¹¹ einwirkt.

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Claims

DiPL-ING. LUDEWIG · dipl-phys. BUSE - dipl-phys. MENTZEL Kennwort: "Lineare Saitenwaage" Ansprüche :

1.) Elektrischer Massen- und Kraftmesser umfassend einerseits ein — Messwerk mit zwei einendig verbundenen von einer festen Referenzkraft gemeinsam vorgespannten schwingenden Saiten, die zusätzlich durch eine von der zu vermessenden Last ausgehende proportionale Messkraft gemeinsam belastet sind, und andererseits ein an einem insbesondere digitalen Anzeigewerk angeschlossenen elektronischen Auswertegerät, d a d u r ch gekennzeichnet, daß das Auswertegerät (12) elektronische Bauteile (50 bis 59) aufweist, welche die beiden eingehenden Frequenzsignale (F₁,F„) der ersten und zweiten Saite (S₁,S₂) in einen Ausgangswert gemäß

* *1 - b F₂ ²

c F₁ ² + d F₂ ²

wandeln und an das nachgeschaltete Anzeigewerk (13) abgeben, wobei das Verhältnis der im Auswertegerät (12) eingegebenen Divisorkonstanten des Frequenzwertquadrats der ersten Saiten (S₁) zu demjenigen der zweiten Saite (S₂), mämlich c:d, gleich ist dem Verhältnis der Sinuswerte der beiden Winkel {Kiß) im Messwerk (11) zwischen der Wirkungsrichtung (18) der Messkraft (ρ) und dem Längsverlauf (42) der ersten Saite (S₁) einerseits und der Wirkungsrichtung (18) der Messkraft (P) und dem Längsverlauf (43) der zweiten Saite (S₂) anderersäts.

2. Massen- und Kraftmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den elektronischen Bauteilen (54,54*;55,55') dsm Auswertegerät (12) eingegebenen Konstanten (a,b,c,d) der beiden Frequenzwertquadrate (F₁ ²,F₂2) gleich eins sind, wobei die Wirkungsrichtung (18") der Messkraft (P) senk-

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recht zur Winkelhalbierenden (62) zwischen den beiden Saiten .(S-,S₂) angeordnet ist. ' ;

3. Massen- und Kraftmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkungsrichtun^ (18¹) der Messkraft (P) in Verlängerung-..der" ersten Saite (S,) angeordnet ist und daß das Auswertegerät keine elektrische Verbindung (52') für ein eiektronisches Bauteil (54') zur Bildung des zur ersten Frequenz gehörenden,Summanden (cF, ) des Devisors besitzt, während die übrigen eingegebenen Konstanten (a>b,d) der Frequenzquadrate gleich eins sind.

4. Massen- und Kraftmesser nach einem oder mehreren der.Ansprüche 1-3, gekennzeichnet durch eine die Wirkungsrichtung (18', 18'') der Messkraft (p) verändernde Stelleinrichtung (63',63'') zur auf einen Kompensationswert von mechanischen Baufehlern der Kraftübertragungsglieder"einstellbaren Verstimmung des Sinuswertverhältnisses (sinoc : sin/3).