DE2363769C2

DE2363769C2 - Blattfederwaage

Info

Publication number: DE2363769C2
Application number: DE2363769A
Authority: DE
Inventors: Gerald C. Norwalk Conn. Freeman
Original assignee: Pitney Bowes Inc
Current assignee: Pitney Bowes Inc
Priority date: 1972-12-26
Filing date: 1973-12-21
Publication date: 1986-03-06
Also published as: JPS5610572B2; BR7309952D0; GB1424558A; FR2211647B1; FR2211647A1; CA993461A; US3807517A; BE808183A; NL7317689A; DE2363769A1; NL182174B; NL182174C; JPS4998273A

Description

a) der Winkel (Θ) so gewählt ist, daß sich der bewegliche Wiegerahmen (16) bei Belastung mit Höchstlast möglichst genau vertikal unterhalb seiner unbelasteten Stellung befindet,

b) in an sich bekannter Weise die Empfindlichkeitseinstelleinrichtung aus einer Einstellfeder (58) zur Veränderung der Federkenngröße des Parallel-Wiegemechanismus (14) besteht, deren eines Ende am beweglichen Wiegerahmen (16) befestigt und deren anderes Ende längs einer solchen Kurvenbahn festlegbar ist, daß der Verankerungswinkel (a) zwischen der Einstellfeder (58) und dem beweglichen Wiegerahmen (16) veränderbar ist und

c) die Kurvenbahn so gewählt ist, daß sich entlang der Kurvenbahn die Federlänge (F) der Einstellfeder (58) ändert, um den Ausschlag des Parallel-Wiegemechanismus (14) bei seiner Belastung mit der Hälfte der Höchstlast unabhängig von der Wahl des Verankerungswinkels (ac) konstant zu halten.

2. Blattfederwaage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenbahn so ausgebildet ist, daß sich bei jeder Festlegung des betroffenen Endes der Einstellfeder (58) eine simultane Veränderung der effektiven Länge der Einstellfeder (58) und des Verankerungswinkels (λ) ergibt.

3. Blattfederwaage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung zur Feststellung der Größe des Ausschlages des Parallel-Wiegemechanismus (14) aufweist, die einen optisch antastbaren Anzeiger (26) beinhaltet, der in einer derartigen Raumlage zu dem Parallel-Wiegemechanismus (14) angeordnet ist, daß ihn seitliche Verschiebungen der Last auf dem Wiegerahmen (16) nur wenig bewegen.

4. Blattfederwaage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzeiger (26) in einer von der Seite gesehen mittleren Ebene des Parallel-Wiegemechanismus (14) an dem Wiegerahmen (16) befestigt ist.

5. Blattfederwaage nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzeiger (26) mit seiner Ableseskala benachbart der Biegeebene (82) der Blattfedern (20,22) angeordnet ist.

6. Blattfederwaage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellfeder (58) für die Belastung mit Höchstlast sowie die Null-Stellfeder (46) auf einander entgegengesetzten Seiten des Parallel-Wiegemechanismus (14) an diesem angeordnet sind.

7. Blattfederwaage nach einem oder mehreren der

vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzeiger (26) optisch ablesbare Skalenelemente (28, 30) aufweist, die derart bogenförmig ausgebildet sind, daß sie während der Ausr.chlagbewegung des Parallel-Wiegemechanismus (14) im Bereich eines schmalen Sensorpunktes verbleiben.

8. Blattfederwaage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorpunkt für die Skalenablesung in dem Schnittpunkt (152) der Achse (150), um die der Parallel-Wiegemechanismus (14) bei einer seitlichen Lastverschiebung schwenkt, und derjenigen Achse (158) liegt, um die der Parallel-Wiegemechanismus (14) bei einer Lastlängsverschicbung schwenkt

9. Blattfederwaage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzeiger (26) eine durchsichtige Skalenplatte (30) trägt, die in einer die beiden Blattfedern (20 und 22) schneidende Vertikalebenc angeordnet ist, wobei die zugeordnete optische Ableseeinrichtung (32) darauf ausgelegt ist, die Skala (28) beim Durchgang durch den Sensorpunkt (121) abzugreifen und den abgegriffenen Skalcnbereich optisch zu vergrößern.

10. Blattfederwaage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Ableseeinrichtung (32) einen Ableseschirm (38) sowie eine Einrichtung zur Erzeugung eines Lichtstrahles auf dem Ablcseschirm (38) aufweist, wobei der Ablcseschirm (38) und der Lichtstrahl derart gelegt und gerichtet sind, daß der Lichtstrahl zwischen den Blattfedern (20 und 22) und durch Aussparungen des Wiegerahmens (16) hindurch zu dem Ableseschirm (38) geführt ist.

11. Blattfederwaage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (20, 22) aus einem Material hergestellt sind, das bezüglich des Bicgeausschlages geringe Hysteresis-Eigenschaften sowie ferner eine konstante Ausschlagkenngröße bei variierenden Temperaturen hat und den Blattfedern (20, 22), gemessen an ihren Biegeachsen (76, 76'), eine große seitliche Breite gegeben ist.

12. Blattfederwaage nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (20, 22) an den in dem Winkel (Θ) ausgerichteten oberen und unteren Stützflächen (86" und 88) des Tragrahmens (40) mittels Klemmschienen (92) festgesetzt sind, die aus einem weicheren Material als die Blattfedern bestehen.

Die Erfindung betrifft eine Blattfederwaage gcmiili Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1. Obwohl hier bereits ein aus einem beweglichen Wicgerahinen, aus zwei im wesentlichen parallelen Blattfedern und aus einem ortsfesten Tragrahmen bestehender Parallel-Wiegemechanismus vorgesehen ist, bei dem in Nullstellung die Blattfedern gegenüber der Horizontalen um einen Winkel θ geneigt, gesehen vom Tragrahmen aus, ansteigend verlaufen und auch eine Nullstellfeder sowie eine Empfindlichkeitseinstellvorrichtung vorgesehen sind, arbeitet die dort gezeigte Blattfederwaage über den gesamten möglichen Belastungsbereich gesehen nicht genau genug, da sich dort die der Blattfederwaage /ucigene Ausschlaggröße pro Gewichtseinheit der /ti wiegenden Last in Abhängigkeit von der Größe dieses Gewichtes ändert. Dies kann dazu führen, daß eine derartige Blattfederwaage, die häufig im postalischen Bereich ein-

gesetzt wird und dort ein sehr hohes Maß an Wiegegen.tuigkeii haben muß, in Teilbereichen ihres Wiegebereiches nicht genau genug arbeitet

Ks ist ferner bei einer gattungsgemäß abweichenden Blattfederwaage (US-PS 27 93 026) bekannt, daß die Einstelleinrichtung für die Blattfederwaage eine Einstcllfcder aufweist, deren eines Ende an dem Wiegemechanismus und deren anderes Ende längs einer Kurvenbahn festsetzbar ist. Aufgrund des dortigen Gesamtaufbaus ist jedoch auch bei der dort gezeigten Blattfederwaage eine hohe Wiegegenauigkeit über den gesamten Wiegebereich gesehen nicht ausreichend gewährleistet

Der vorliegenden Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine Blattfederwaage der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die sich durch ein sehr hohes Maß an Linearität auszeichnet, wobei die Einstelleinrichtung für die Empfindlichkeit darauf ausgelegt sein soll, daß dieser hohe Grad an Linearität auch aufrecht erhalten bleibt.

Die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung bewirkt einerseits, daß die horizontale Wirklänge der Blattfedern des Parallel-Wiegemechanismus von dem die Empfindlichkeil des Parallel-Wiegemechanismus wesentlich abhängt, über den möglichen Ausschlagbereich so wenig wie nur möglich Änderungen unterliegt. Hierdurch ist eine derartige Blattfederwaage auch gegenüber einer niveaumäßig nicht ordnungsgemäß abgeglichenen Aufstellung relativ unempfindlich. Dabei bewirken die angegebene Ausgestaltung der Kurvenbahn und die Festlegung des einen Endes der Einstellfeder an dieser Kurvenbahn und deren Befestigung mit dem anderen Ende am beweglichen Wiegerahmen eine hohe Linearität der Empfindlichkeit im gesamten Wiegebereich, insbesondere also auch in den Bereichszonen zwischen einerseits der unbelasteten Stellung und andererseits der Belastung mit Höchstlast.

In den Unteransprüchen sind bevorzugte Ausgestaltungen einer derartigen Blattfederwaage gekennzeichnet, wobei insbesondere auch die Anzeigeeinrichtung in ihrer Gesamtheit so ausgestaltet und in die Blattfederwaage im übrigen integriert ist, daß sie auch ihrerseits eine der außerordentlich hohen Wiegegenauigkeit über den gesamten Wiegebereich gewährleistet.

Ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Blattfederwaage wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Blattfederwaage in perspektivischer, bezüglich der Abdeckung teilweise gebrochener Darstellung,

F i g. 2 die Blattfederwaage nach F i g. 1 in Seitenansicht ohne die entsprechende Gehäuseseitenwand,

F i g. 3 eine schematische Seitenansicht des Parallel-Wiegemcchanismus der Blattfederwaage nach F i g. 1,

F i g. 4 eine bezüglich der Abdeckung teilweise gebrochene Draufsicht auf die Blattfederwaage nach Fig. 1.

F i g. 5 eine perspektivische, sprengbildliche Darstellung der Gewichtsanzeige- und Ableseeinrichtung der Blattfederwaage nach F i g. 1,

Fig.6 eine schematisierte perspektivische Darstellung des Parallel-Wiegemechanismus der Blattfederwaage nach Fig. 1,

F i g. 7 eine bezüglich der Abdeckung teilweise gebrochene Vorderansicht der Blattfederwaage nach Fig. 1,

Fig. 8 ein Schema der verschiedenen Stellungen der liinstellfccler der Empfindlichkeitseinstelleinrichtung der Blattfederwaage nach Fig. 1,

F i g. 9 ein Kurvendiagramm der Ausschläge des Parallel-Wiegemechanismus im Bereich der Belastung mit der Hälfte der Höchstlast, als Funktion des Verankerungswinkels der Einstellfeder der Empfindlichkeitseinstelleinrichtung.

Die Blattfederwaage 10 hat ein Gehäuse 11, das einen ortsfesten Stützrahmen 12 für einen daran montierten Parallel-Wiegemechanismus 14 hat Der Parallel-Wiegemechanismus 14 beinhaltet einen Wiegerahmen 16, bestehend aus einer starren Platte 17 und einer Platte 18, auf der die Last, wie beispielsweise Briefumschläge, Päckchen oder dergleichen, zum Wiegen aufgelegt werden. Der Wiegerahmen 16 wird von einem Paar von seitlich gesehen breiten, gleich großen Blattfedern 20, 22 getragen, die in Richtung des Pfeiles 24 (Fi g. 1) ausschlagen, wenn eine Last auf die Platte 18 gelegt wird. Ein optisch abuitbarer Anzeiger für die Größe des Ausschlages des Parallel-Wiegemechanismus 14 ist mittig an der Platte 17 befestigt und erstreckt sich nach rückwärts zwischen die Blattfedern 20, 22, so daß eine optisch abgreifbare Skala 28 auf einer Skalenplatte 30 in eine Stellung gebracht ist, in der sie durch eine optische Ableseeinrichtung 32 erfaßt werden kann. Die Ableseeinrichtung 32 erzeugt einen Lichtstrahl 33 (F i g. 2), der nach Reflexion durch die Spiegel 34 und 36 als Strahl 124 auf die Rückseite eines durchscheinenden Ableseschirmes 38 an der Vorderseite des Stützrahmens 12 geworfen wird. Die Blattfedern 20, 22 erstrecken sich freitragend von einem ortsfesten Tragrahmen 40 und sind an ihren freitragenden Enden mit dem Wiegerahmen 16 verbunden. Mit dem Wiegerahmen 16 ist ein Schwingungsdämpfer 41 verbunden.

Auf dem Stützrahmen 12 ist eine Libelle derart befestigt, daß, wenn durch Einstellen der Höhe dreier Stützfuße 44 die Blase der Libelle mittig liegt, die Blattfedern 20 und 22 in Nullstellung in über der Horizontalen um einen Winkel θ geneigt, vom Tragrahmen 40 aus gesehen, ansteigend verlaufen.

Eine Einstellfeder 46 für die Nullstellung ist an eine Konsole 50 angehängt, die auf dem Stützrahmen 12 ruht. Die Einstellfeder 46 liegt vertikal und ist mit dem Wiegerahmen 16 mittels eines Bolzens 48 verbunden, der sich seitwärts der Platte 17 erstreckt.

Der andere Festlegepunkt 52 der Einstellfeder 46 ist ein vertikal bewegbarer Stutzen 54, der sich durch die Konsole 50 erstreckt, der ferner mit Gewinde versehen ist und auf den eine Mutter 56 geschraubt ist, deren Schraubstellung auf dem Stutzen die Anfangsspannung bestimmt, die von der Einstellfeder 46 auf den Parallel-Wiegemechanismus 14 ausgeübt wird.

Eine in etwa horizontal geneigte Einstellfeder 58 bildet eine Empfindlichkeitseinstellrichtung und ist mittels eines Stutzens 60 an dem Wiegerahmen 16 und mittels eines Bügels 62 an dem Stützrahmen 12 verankert. Die Einstellfeder 58 ermöglicht die Veränderung der Federkenngröße des Parallel-Wiegemechanismus 14 dadurch, daß ihr Verankerungspunkt 63 längs einer Kurvenbahn 64 festlegbar ist, die in einem Schlitz 66 des Bügels 62 vorgesehen ist. Wie im einzelnen noch erläutert wird, ist die Kurvenbahn 64 so geformt, daß der Verankerungswinkel (λ) der Einstellfeder 58 sowie auch die Federlänge Fder Einstellfeder 58 variieren können.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, schlägt die Platte 18 aus einer Nullstellung, die gemäß Bezugsziffer 70 in ausgezogenen Linien dargestellt ist, längs einer Ausschlagkurve 72 in eine Stellung entsprechend einer Belastung mit Höchstlast aus, die gemäß Bezugsziffer 74 gestrichelt dargestellt ist. Dieses Ausschlagen erfolgt um hori-

zontale Biegeachsen 76, 76', die benachbart der beiden Blattfedern 20,22 in deren Nullstellung liegen. Die Biegeachsen 76 und 76' liegen parallel und in gleichem Abstand d von den Festklemmkanten 78,78' der Blattfedern 20 und 22. Der Abstand wird von den Blattfedern 20,22 bestimmt und hängt von deren Länge ab. Normalerweise beträgt der Abstand c/das 0,20fache der Wirklänge Z-fff der Blattfedern 20, 22, wobei die Wirklänge Led der horizontale Abstand zwischen den Festklemmkanten 78 und 80 ist. Die Biegeachsen 76 und 76' liegen parallel und definieren eine Biegeebene 82, die bezüglich einer Vertikalebene 84 wiederum um den Winkel θ geneigt ist. Der Krümmungsradius der Ausschlagkurve 72 ist der Abstand zwischen der Biegeachse 76 und der Festklemmkante 80 am beweglichen Ende der Blattfeder 20.

Die Wahl des Winkels θ wird nachstehend unter Bezugnahme auf F i g. 3 besonders erläutert. Die Blattfedern 20,22 sind in leicht sinoidaler Form dargestellt, wie es bei Blattfederwaagen üblich ist. Der Federkennwert des Parallel-Wiegemechanismus 14 hängt von der horizontalen Wirklänge L_err der Blattfedern 20,22 ab, deren tatsächliche Länge in Form ihrer sinoidalen Form größer ist. Der Federkennwert K variiert mit der Wirklänge Leu gemäß der Gleichung

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Hierin ist E der Youngsche Modul, b die seitliche Gesamtbreite der Blattfedern 20,22, gemessen an ihren Biegeachsen 76, 76' und t die Dicke der Blattfedern 20, 22.

Der Ausschlag 72 bewirkt nun hier eine Änderung AL der Wirklänge L_err infolge einer Drehbewegung der Blattfedern 20,22 um ihre Achsen 76,76'. Um die Veränderung der Wirklänge L_e//so gering wie möglich zu halten, ist der Winkel θ nun so gewählt, daß sich der bewegliche Biegerahmen 16 bei Belastung mit der Höchstlast möglichst genau vertikal unterhalb seiner unbelasteten Stellung befindet, wobei die Lage in unbelasteter Stellung mit der Bezugsziffer 70, die Lage bei Belastung mit Höchstlast mit der Bezugsziffer 74 gekennzeichnet sind. Diese Stellungen liegen in gleichen Abständen von den Stellungen 86, 86' der Blattfedern 20, 22, die diese bei Belastung mit der Hälfte der Höchstlast einnehmen. Bei einem derartigen Winkel θ unterliegt die Wirklänge Ld, der geringsten Änderung über den Ausschlagbereich 72 der Blattfederwaage. Die Waage ist hierdurch auch wenig für eine niveaumäßig nicht abgeglichene Aufstellung empfindlich.

Den Winkel θ in der Nullstellung der Blattfedern 20, 22 erhält man, indem der ortsfeste Tragrahmen 40 mit einer oberen Federstützfläche 86" und einer unteren Federstützfläche 88 versehen wird, wobei diese Feder-Stützflächen genau senkrecht zur rückwärtigen Montagefläche 90 liegen. Die Blattfedern 20, 22 sind auf den Federstützflächen 86" und 88 mittels C-förmiger Klemmschienen 92 mittels Schrauben 94 festgeklemmt Da scharf definierte Festkiemmkanten 78, 78' erwünscht sind, werden die vorderen Arme 96 der C-förmigen Klemmschienen 92 exakt fluchtend zur Vorderfläche 98 des Tragrahmens 40 gelegt Die von den Klemmschienen 92 aufgebrachte Klemmkraft wird begrenzt, um solche Belastungsgrößen in den Blattfedern 20, 22 zu vermeiden, die unerwünschte Hysteresis-Effekte hervorrufen könnten. Aus diesem Grund sind auch die Klemmschienen 92 aus einem weicheren Material als die Blattfedern hergestellt, beispielsweise aus einem Weichmetall wie Aluminium, im Vergleich zu der harten Stahllegierung der Blattfedern 20,22. Die Klemmschicnen 92 erstrecken sich seitlich über die ganze Breite der Klemmfedern 20, 22, um besondere Belastungsspitzen in den Blattfedern zu vermeiden. Eine vergleichbare Befestigung der Blattfedern 20, 22 ist für die Verbindung mit der starren Platte 17 des Wiegerahmens 16 vorgesehen. Hier sind Klemmschienen 92' vorgesehen.

Die Blattfedern 20, 22 sind derart dimensioniert und bestehen aus einem solchen Material, daß sie eine niedrige Hysteresis sowie eine hohe Dauerstandfestigkdt und hohe Belastbarkeit haben, damit die im Betrieb möglichen Belastungen deutlich unter den Belastungsgrenzen des Materiales bleiben. Das Material ist auch so gewählt, daß sein thermoelastischer Koeffizient so eingestellt werden kann, daß die Ausschlagkenngrößc bei Schwankungen der Umgebungstemperatur konstant bleibt. Die Wahl der Abmessungen der Blattfedern 20, 22 wird darauf ausgelegt, eine vernünftig große Ausschlagkurve 72 zu haben, damit man bei der Ablesung der Skala 28 eine ausreichende Schärfe hat. Beispielsweise ist ein Ausschlag von 25,4 mm pro 2,27 kg Gcwichtsbelastung akzeptabel.

Die Breite der Blattfedern 20,22, seitlich gesehen, ist so vergrößert, daß man ein ausreichend dünnes Blattfedermaterial verwenden kann, was zur Erreichung eines entsprechend großen Ausschlages bei relativ niedrigen Gewichtsbelastungsgrößen beiträgt.

Der ortsfeste Tragrahmen 40 ist an der Rückwand 100 des Stützrahmens 12 mittels Wandankern 102, 104 befestigt, die die rückwärtige Montagefläche 90 in dem gewünschten Winkel θ zur vertikalen Rückwand 100 halten. Die Libelle 42 ist ihrerseits exakt senkrecht zur Rückwand 100 ausgerichtet. 1st somit die Blase der Libelle 42 in deren Kreis 106 zentriert, liegen die oberen und unteren Federstützflächen 86" und 88 exakt im Winkel #zur Horizontalebene und die Stellung des Parallel-Wiegemechanismus 14 bei Belastung mit der Hälfte der Höchstlast befindet sich in der Raumlage, wie sie im Zusammenhang mit F i g. 3 erläutert wurde. Das Abgleichen der Libelle 42 geschieht durch Einstellung der Höhe der Füße 44,44' und 44"(Fi g. 7).

Wird der Wiegerahmen 16 mit der Höchstlast beaufschlagt, schlagen die Blattfedern 20,22 um ihre horizontalen Biegeachsen 76 und 76' in die entsprechende Stellung 74 gemäß F i g. 3 aus. Bei diesem Ausschlag bewegt sich der Wiegerahmen 16 längs der bogenförmigen Ausschlagkurve 72, während er im übrigen seine Raumlagc beibehält In der der Belastung mit der Hälfte der Höchstlast entsprechenden Stellung durchlaufen die freien Fesikiernriikanien 80, SO' der Blattfedern 20, 22 dabei horizontale Ebenen 110, 110', die auch die horizontalen Biegeachsen 76,76' einschließen.

Während der Wiegerahmen 16 der Ausschlagkurve 72 folgt, trägt der Anzeiger 26 die Skala 28 gemäß F i g. 2 längs einer inversen Komplemenlärkurve, die eine Kompensation der Ausschlagkurve 72 darstellt.

Diese Kompensation der Stellung der Skala 28 ermöglicht die Verwendung einer stationären optischen Ableseeinrichtung 32 (Fig. 3), die wiederum eine vergrößerte Skalenablesung ermöglicht

Die durchsichtige Skalenplatte 30 des Anzeigers 26 (Fig. 5) ist so angeordnet, daß die bogenförmig angeordneten Striche der Skala 28 einen kleinen Scnsorpunkt 121 durchlaufen, der in der Nähe der durch die Blattfedern 20, 22 bestimmten Biegeebene 82 (Fig.6) und etwa mittig zwischen den beiden Biegeachsen 76

und 76' liegt. Die optische Ableseeinrichtung 32 liegt mit ihrer optischen Achse 122 fluchtend zu dem Sensorpunkt 121, sowie praktisch quer zu der Ebene der durchsichtigen .Skalenplatte 30. Die optische Ableseeinrichtung beinhaltet, wie aus den Fig.4 und 5 ersichtlich, eine Lichtquelle 116 mit einem Reflektor 118, mit dem der größte Teil des Lichtes auf die Skalenplatte 30 gerichtet wird. Eine einstellbare Fokuslinse 99 mit einer optischen Achse 122 richtet den auf die Skala 28 treffenden Lichtstrahl 124 auf einen im Winkel von 45° eingestellten Spiegel 126, der den Lichtstrahl durch eine öffnung 128 in dem Wiegerahmen 16 zur Ablesung auf den durchscheinenden Ableseschirm 38 richtet, nachdem zuvor gemäß F i g. 2 die Reflexionen durch die Spiegel 34, 36 erfolgt sind. Der Spiegel 126 ist mittels einer Schraube 130 einstellbar, um ein seitliches Ausrichten der Lage der Skalcnanzeige auf dem Ableseschirm 38 zu ermöglichen. Die Fokuslinse 99 produziert ein vergrößertes Abbild 132 auf dem Ableseschirm 38 und sie ist längs ihrer optischen Achse 122 bewegbar angeordnet, und zwar durch Drehung eines Linsenhalters 120 zwischen verschiedenen Raststellungen 136, die durch eine Raste 138 vorgegeben sind.

Die Vergrößerung der Anzeige der Skala 28 wird so groß gewählt, daß sich ein leicht lesbares, scharfes Bild auf dem Ableseschirm 38 mit Hilfe eines Bezugs-Haarstrichcs 140 ergibt. Die Skalenplatte 30 kann zusätzlich zu der Skala 28 mit einem optischen Code versehen sein, der von Fotosensoren 142 abgetastet wird, die in der Ebene des Ableseschirmes 38 liegen. Die Unterteilung der Skala 28 wird fein genug gewählt, um noch Lastabstufungen von 1/16 von 28,35 g über den ganzen Skalenbereich einwandfrei messen zu können.

Der Ort der Anbringung des Anzeigers 26 sowie auch der Skalcnplatte 30 wird so gewählt, daß ihn längsgeriehtcic und seitlich gerichtete Verschiebungen der Last auf der Platte 28 (Fig.2) so wenig wie möglich beeinflussen, wozu im einzelnen die Befestigung des Anzeigers 26 in einer von der Seite gesehen mittleren Ebene des Parallel-Wiegemechanismus 14 sowie benachbart der Biegeebene 82 beiträgt.

Wird, wie in Fig.7 illustriert, eine Last 144 von der Seite 146 zu der Seite 148 bewegt, tritt eine kleine Drehung des Parallel-Wiegemechanismus 14 im Uhrzeigersinn um eine Seiten-Verschiebeachse 150 auf, die in einer im wesentlichen horizontalen Ebene liegt, sowie etwa mittig zwischen den Blattfedern 20, 22 und ihren Biegeachsen 76, 76' (Fig.6) und etwa mittig zwischen den seitlichen Enden der Blattfedern 20, 22. Diese Seitcn-Verschiebeachse 150 schneidet die Biegeebene 82 der Blattfedern in einem Punkt 152, der etwa mittig /.wischen den Biegeachseri 76 und 76' üegi und der mit dem Sensorpunkt 121 zusammenfällt.

Eine andere Drehung des Parallel-Wiegemechanismus 14 resultiert aus längsgerichteten Lastverschiebungen, wie beispielsweise von der Rückseite 154 zur Vorderseite 156, wie in Fig.2 dargestellt Diese Verschiebungen rufen eine Drehung des Parallel-Wiegemechanismus um eine Längsachse 158 (Fig.6) hervor, die im wesentlichen horizontal und benachbart der von den Blattfedern bestimmten Biegeebene 82 liegt. Die Längsvcrschiebeachse 158 und die Seiten-Verschiebeachse 150 laufen eng aneinander vorbei, und zwar in dem praktisch als Schnittpunkt zu betrachtenden Punkt 152.

Die Blattfederwaage ist dadurch unempfindlich gegenüber den verschiedenen Lastverschiebungen und -Schwenkungen gemacht, daß die Skalenplatte 30 (Fig. 5) in einer Vertikalebene liegt, die die Seiten-Verschiebeachse 150 einschließt, so daß die Skala 28 durch den Punkt 152 während des normalen Blattfederwaagenausschlages läuft. Die optische Achse 122 (F i g. 5) wird so angeordnet, daß sie mit der Längsverschiebeachse 158 (Fig.6) zusammenfällt und auf den als Schnittpunkt anzusehenden Punkt 152 trifft, durch den die Skalenplatte 30 läuft. Somit hat jede Art Drehung des Parallel-Wiegemechanismus 14 aufgrund der genannten Lastverschiebungen einen minimalen Effekt auf die Anzeige, die von der optischen Ableseeinrichtung 32 auf den Ableseschirm 38 geworfen wird.

Zur weiteren Stabilisierung und Versteifung des Parallel-Wiegemechanismus ist ferner, wie aus Fig.7 ersichtlich, die starre Platte 17 des Wiegerahmens 16 aus einer leichten, in Seitenerstreckung großen Platte gebildet, so daß sich eine große Verbindungsfläche zu den Blattfedern 20,22 ergibt. Die Platte 17 ist mit länglichen öffnungen 160, 128, 128' versehen, um das Gewicht zu reduzieren und gleichzeitig die Steifigkeit der Platte zu vergrößern. Der Anzeiger 26 ist in Seitenrichtung gesehen mittig an der Platte 17 in der Öffnung 160 vorgesehen und besteht aus einem in vertikaler Richtung breiten Bügel (F i g. 2), so daß ein vertikaler Fehlausschlag der Skalenplatte 30 durch das Eigengewicht des Anzeigers 26 vermieden wird. Der Anzeiger 26 ist mittels Schrauben 162, 162' (Fig.7) an dem Wiegerahmen 16 befestigt. Stabile Seitenbügel 164, 164' verbinden die Platte 18 mit der Platte 17. Die Einstellfedern 46 und 58 liegen auf entgegengesetzten Seiten der Blattfedern 20 und 22, um die Torsionsbeanspruchung des Parallel-Wiegemechanismus 14 abzugleichen.

Mit der Gruppe von Einstelleinrichtungen, wie insbesondere der Libelle 42, der Einstellfeder 46 für die Null-Stellung und der Einstellfeder 58 als Empfindlichkeitseinstelleinrichtung können auch die Herstellungstoleranzen ausgeglichen werden. Wenn die Niveaulage der Blattfederwaage mittels der Libelle 42 und der verstellbaren Füße 44,44' und 44" eingestellt ist, wird die Null-Stellung des Parallel-Wiegemechanismus 14 durch Drehung der Mutter 56 eingestellt, die mit der Einstellfeder 46 zusammenwirkt, bis der Bezugs-Haarstrich 140 auf dem Ableseschirm 38 mit der Null-Anzeige auf der Skalenplatte 30 zusammenfällt.

Die Stellung bei Belastung mit Höchstlast wird durch Variieren des Verankerungspunktes 83 der Einstellfeder 48 längs der Kurvenbahn 64 im Schlitz 66 des Bügels 62 (F i g. 2) bestimmt. Die Form der Kurvenbahn 64 ist dabei so gewählt, daß sowohl eine Änderung des Verankerungswinkels λ der Einstellfeder 58 und dem bewegli-

chen Biegerahmen 46 als auch simultan dazu eine Änderung der Länge F der Einstellfeder 48 und damit der Federkenngröße der Einsteüfeder 48 hervorgerufen werden können.

Für jeden der gewählten Verankerungspunkte 63 der

Einsteüfeder 58 ist ein nichtlinearer Kompensationseffekt für die Federkenngröße beim Ausschlag des Biegerahmens 16 über seinen vollen Ausschlagbereich vorhanden. Die Tatsache der Nichtlinearität wird anhand des Schemas in F i g. 8 erläutert. Bei der in F i g. 2 dargestellten Null-Stellung hat die Einstellfeder 58 eine Länge Fund ist in einem Verankerungswinkel λ geneigt. Wenn die Blattfederwaage ausschlägt, folgt der Stutzen 60 als Anhängepunkt der Einstellfeder 58 einer Kurvenbahn, die der Ausschlagkurve 72 entspricht durch die sowohl der Verankerungswinkel χ wie auch die Länge F der Einstellfeder 58 vergrößert werden. Die von der Einstellfeder 58 ausgeübte Kraft steigt nicht direkt proportional mit dem wachsenden Ausschlag, da die Kraft eine

Funktion der nichtlinearen Sinusfunktion des Verankerungswinkels α und der Länge Fist.

In F i g. 8 ist ein Kurvendiagramm der Ausschläge im Bereich der Belastung mit der Hälfte der Höchstlast dargestellt, die von der Einstellfeder 58 dem Parallel-Wiegemechanismus 14 auferlegt werden.

Zur Vereinfachung sind dabei die auf die Stellung bei Belastung mit der Hälfte der Höchstlast des Parallel-Wiegemechanismus 14 bezogenen Ausschläge als Funktion des Verankerungswinkels für eine Gruppe von verschiedenen Längen F der Einstellfeder 58 aufgetragen. Die Längen F beziehen sich auf diejenige Länge der Einstellfeder 48, die sich ergibt, wenn sich der Parallel-Wiegemechanismus 14 in seiner Null-Stellung befindet.

So zeigt beispielsweise die Kurve 170 für eine Federlänge F von 114,3 mm, daß die Abweichung im Bereich der Belastung mit der Hälfte der Höchstlast von plus 2 g schwerer bei einem Verankerungswinkel χ von 15° bis zu —1/2 g leichter bei einem Verankerungswinkel von 35 g variieren kann. Würde man also eine Verankerungsfläche benutzen, die auf einem konstanten Radius von 114,3 mm von dem Stutzen 60 entfernt liegt, kann die Einstellfeder 48 Schwankungen von +2g bis — l/2g in das System einbringen, abhängig von dem Verankerungswinkel λ, der erforderlich ist, um den gewünschten Ausschlag bei Belastung mit der Höchstlast für den Parallel-Wiegemechanismus 14 zu erhalten.

Zur Steuerung der Ausschläge in dem genannten Bereich ist nun die Kurvenbahn 64 so geformt, daß der Ausschlag des Parallel-Wiegemechanismus 14 bei seiner Belastung mit der Hälfte der Höchstlast unabhängig von der Wahl des Verankerungswinkels λ, d. h. für alle ausgewählten Verankerungswinkel, auf einer Konstanten 172 (F i g. 9) liegt. Diese Konstanten-Linie 172 kann mit einer Linie 174 durch den Nullpunkt des Schwankungsbereiches bei Belastung mit der Hälfte der Höchstlast zusammenfallen. Um jedoch die Längenänderungen der Einstellfeder 58 innerhalb praktikabler Grenzen zu halten, ist eine konstante Abweichung in dem in Frage stehenden Bereich von 0,8 g tolerabel, so daß die Länge Fder Einstellfeder 58 dann nicht übermäßig zu variieren braucht Läßt man eine derartige Abweichung von 0,8 g zu, braucht die Länge Fder Einstellfeder 58 von nicht mehr als etwa 133,35 mm bei einem Verankerungswinkel λ von etwa 10° bis zu etwa 108 mm bei einem Verankerungswinkel α von etwa 34° zu variieren.

Da im übrigen die Abweichung von 0,8 g vorgegeben und einstellbar ist, kann man hierfür eine entsprechende Kompensation bei der Herstellung der Skalenplatte 30 vorsehen.

Die Krümmung und Raumiage der Kurvenbann 64 in bezug zu dem Stutzen 60 als weiterem Verankerungspunkt erhält man durch den Schnitt der geraden, konstanten Linie 172 mit den verschiedenen in Fig.9 dargestellten Kurven. Der Schlitz 66 (F i g. 2) bildet dabei in einfacher Weise Begrenzungen bzw. Endanschläge 176 und 178 für den Verankerungswinkel λ, mit dem die Stellung bei Belastung mit Höchstlast eingestellt wird.

Zur Festlegung des Verankerungspunktes 63 der Einstellfeder 58 nach Einstellung der gewünschten Stellung bei Belastung mti Höchstlast ist eine Flügelmutter 180 mit entsprechendem Bolzen vorgesehen.

Das exakte Einstellen der Blattfederwaage 10 mittels der Einstellfedern 26 und 58 kann mehrere aufeinanderfolgende Einstellvorgänge bedingen, und zwar zunächst der Einstellfeder 46 für die Null-Stellung und dann der Einstellfeder 58 für die Stellung bei Belastung mit Höchstlast. Diese Einstellungen sind einfach und bequem am Ort des Einsatzes der Blattfederwaage durchzuführen.

Die Blattfedern 20, 22 sind darauf ausgelegt, eine so weit wie möglich konstante, vorbestimmte Federkenngröße K zu haben. Trotzdem können Herstellungsfehler sowie Fehler bei der Montage des Parallel-Wiegemechanismus Schwankungen von etwa 4 1/2% von Ausschlag zu Ausschlag in das System einbringen. Dcm/.ufolge werden die Einstellfedern 46 und 58 so dimensioniert und ausgelegt, daß sie eine ausreichende Kompensation ergeben, um die Wiegegenauigkeit für jeden einzelnen Wiegevorgang innerhalb vorgegebener Normen zu halten.

Dabei kann die kombinierte Kompensationskraft der Einstellfedern 46 und 58 insgesamt etwa 10% der zu wiegenden Last betragen.

Die Blattfedern 20, 22 werden aus einem harten, legierten Stahl mit niedriger Hysteresis hergestellt, der wärmebehandelt wird, um das gewünschte Temperaturverhalten der Blattfedern über einen Temperaturbereich von etwa 4°C bis etwa 43°C zu gewährleisten.

In einem Ausführungsbeispiel einer derartigen Blattfederwaage wurden zwei Blattfedern für einen Wicgebereich von 2,27 kg eingesetzt, wobei jede Blattfeder eine seitliche Breite b von 241,30 ±0,254 mm, eine Dikke t von 0,399 ± 0,0038 mm, eine tatsächliche Länge L von 190,50±0,254 mm und einen Youngschen Modul E von 1,945 ±0,0176 kg/cm² hatte. Die resultierende Blaitfederebene 82 lag dann eine Strecke d von 38,10 mm von den ortsfesten Festklemmkanten 78 und 78' enlfernt, und zwar bei einer Feder-Wirklänge L^n von 190,5 mm und einem Winkel Θ von 10". Der Ausschlagbereich dieser Blattfederwaage betrug 25,4 mm, gcmcssen in einer vertikalen Ebene.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Blattfederwaage mit einem aus einem beweglichen Wiegerahmen, aus zwei im wesentlichen parallelen Blattfedern und aus einem ortsfesten Tragrahmen bestehenden Parallel-Wiegemechanismus bei dem in Nullstellung die Blattfedern gegenüber der Horizontalen um einen Winkel (Θ) geneigt vom Tragrahmen aus gesehen ansteigend verlaufen, bei dem ferner eine in vertikaler Richtung wirkende Nullstellfeder am beweglichen Wiegerahmen befestigt ist und eine Empfindlichkeitseinstelleinrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß