DE2409723C3

DE2409723C3 - Mass and force measuring device

Info

Publication number: DE2409723C3
Application number: DE19742409723
Authority: DE
Inventors: Armin Zürich Wirth (Schweiz)
Original assignee: Wirth, Gallo & Co, Zürich (Schweiz)
Priority date: 1973-11-16
Filing date: 1974-03-01
Publication date: 1976-05-26

Description

Die Erfindung betrifft ein Massen- und Kraftmeßgerät mit einem Lastträger, Lastausgleichmitteln mit $ehr kleinem Lastausgleichweg, Übertragungsorga-Hen, die eine von der Last abhängige Kraft auf die t-astausgleichmittel übertragen, Anzeigemitteln und mindestens einer parallel zu dieser Kraft geschalteten, Huf die Lastausgleichmittel wirkenden Linearisie längsfeder, deren Kraft sich stetig ändert.The invention relates to a mass and force measuring device with a load carrier, load balancing means with A rather small load compensation path, transmission organism that exerts a force dependent on the load on the transfer t-branch compensation means, display means and at least one linearization connected in parallel to this force and acting on the load balancing means longitudinal spring, the force of which changes constantly.

Solche Meßgeräte, die im wesentlichen drei Gattungen, nämlich der mit großem, der mit mittlerem Und der mit sehr kleinem Lastausgleichweg, angehören, sind bekannt. Als typische Vertreter der erstgenannten Gattung sind aus der US-PS 25 92 500 und »us der DT-OS 2112 819 z.B. Pendel waagen mit mechanischer oder optischer Anzeige bekannt, bei denen zur Linearisierung Hilfspendel verwendet werden, die nur über einen Teil des Meßbereiches wirksam sind. Solche Hilfspendel wirken jedoch als zu-•ätzliche Lastausgleichmittel und verändern die Lage des für den Lastausgleich wirksamen Gesamtschwerpunktes des aus Pendelgewichten und Hilfspendeln bestehenden Systems. Um aber sinnvoll einstellbar zu •ein, müssen diese Hilfspendel einen vernünftigen Ausschlag haben. Liegt der Lastausgleichweg des Gerätes in der Größenordnung von 1 bis 2°, so müßten die Hilfspendel einen Ausschlag von 0,25 bis 723Such measuring devices, which are essentially of three types, namely those with large and medium-sized And those with a very small load compensation path are known. As a typical representative of the former Type are from US-PS 25 92 500 and »from DT-OS 2112 819 e.g. pendulum scales with mechanical or optical display known, in which auxiliary pendulums are used for linearization, which are only effective over part of the measuring range. Such auxiliary pendulums, however, act as additional • additional ones Load balancing means and change the position of the overall center of gravity effective for load balancing of the system consisting of pendulum weights and auxiliary pendulums. But to be sensible adjustable too • one, these auxiliary pendulums must have a reasonable swing. If the load balancing path of the Device in the order of 1 to 2 °, the auxiliary pendulum should have a deflection of 0.25 to 723

0 50° haben Dies ist zwar rein theoretisch denkbar, iri der Praxis jedoch völlig ausgeschlossen. Hinzu kommt daß ein solches Gerät gegenüber Schiefstellung außerordentlich empfindlich wäre. Weiter ist aus der DT-OS 22 19 727 ein Meßgerät bekannt, das der zweiten Gattung, nämlich derjeniger mit minierem Lastausgleichweg, angehört, bei dem zur Linearisierung der Kennlinie ein Teil der zu messenden Kraft über ein elastisches, parallel zu den Lastauseleichmitteln angeordnetes Glied mit vorgegebener nichtlinearer Kraft-Weg-Charakteristik abgeleitet wird. In der bekannten Ausführung wird eine an sich lineare zur Bewegungsrichtung des angeschlossenen Übertragungsorgans passend angeordnete Feder vorgesehen, die jedoch nur in Teilbereichen wirksam ist.Have 0 50 ° This is theoretically conceivable, but completely ruled out in practice. In addition comes that such a device would be extremely sensitive to misalignment. Next is from DT-OS 22 19 727 a measuring device is known, that of the second type, namely the one with minierem Load compensation path, where a part of the to be measured is used to linearize the characteristic Force via an elastic, parallel to the load balancing means arranged member with a predetermined non-linear force-displacement characteristic is derived. In the known embodiment, it is linear in itself spring arranged to match the direction of movement of the connected transmission element, which, however, is only effective in some areas.

Meßgeräte, die der dritten Gattung, nämlich deri^nieen mit sehr kleinem Lastausgleichweg, angehören? sind z.B. aus der DT-PS 12 79 379 und der DT-PS 17 74 739 bekannt. Bei diesen Geräten erfolgt der Lastausgleich über schwingende Saiten, ohne daß dabei Federn in den Kraftfluß eingeschaltet sind. Massen- und Kraftmesser, bei welchen schwingende Saiten als Lastausgleichmittel verwendet werden, sind z.B. auch aus der CH-PS 4 47 653 bekannt. Solche Meßgeräte haben im allgemeinen eine für normale Ansprüche genügende lineare Anzeige. Ferner sind auch Kraftmesser mit einer einzigen Saite, einfache kapazitive und induktive Kraftmesser bekannt. Diese haben eine ausgesprochen nichtlineare Anzeige. Dies ist auch bei Neigungswaagen mit schneidenbegrenzten Lasthebelarmen der Fall. Auch hier kann eine in erster Näherung lineare Kennlinie erhalten werden, jedoch sind für hohe bis sehr hohe Ansprüche an Auflösung und Genauigkeit Mittel zur Entzerrung bzw. Linearisierung notwendig.Measuring instruments belonging to the third genus, namely deri ^ nieen with a very small load compensation path, belong? are e.g. from DT-PS 12 79 379 and the DT-PS 17 74 739 known. In these devices, the load is balanced by vibrating strings without springs are switched on in the power flow. Mass and force gauges, which vibrate Strings used as load balancing means are also known, for example, from CH-PS 4 47 653. Such meters generally have a linear display sufficient for normal use. Further Force gauges with a single string, simple capacitive and inductive force gauges are also known. These have an extremely non-linear display. This is also the case with inclination scales with limited cutting edges Load lever arms the case. Here, too, a characteristic curve that is linear to a first approximation can be obtained are, however, means for high to very high demands on resolution and accuracy Equalization or linearization necessary.

Die Funktionsweise der genannten, bekannten Linearisierungsvorrichtungen beruht auf einer sich über den ganzen Meßbereich erstreckenden Überlagerung der nichtlinearen Wäge- oder Kraftmeß-Charakteristik mit einer im Gegensinne nichtlinearen Korrekturkennlinie, dergestalt, daß der ursprünglichen Kennlinie das jeweils notwendige Kraftmankc oder der Überschuß zu- oder abgeführt wird, womit eine innerhalb der geforderten Grenzen lineare Kennline erzielt wird.The functioning of the mentioned, known linearization devices is based on one Overlaying of the non-linear weighing or force measuring characteristics over the entire measuring range with a correction characteristic that is non-linear in the opposite sense, such that the original Characteristic curve the respectively necessary Kraftmankc or the excess is supplied or discharged, with which a linear characteristic curve is achieved within the required limits.

Mit der Verwendung von intern geschalteten Hilfspendeln als Linearisierungsvornchtung ist der Nachteil verbunden, daß Änderungen der Korrekturgrößen, d. h. des Einsatzpunktes und der örtlicher Korrekturgröße, nur mit Berührung der beweglichen Teile der Waage, also mit einer Störung des Gleichgewichtes erfolgen können. Es muß somit nach jedei Korrektur neben einer eventuellen Nullpunkt-Korrektur eine Kontrolle von einem oder mehrerer Punkten vorgenommen werden, wobei dieser Vorgang gegebenenfalls mehrmals zu wiederholen ist.The disadvantage is the use of internally switched auxiliary pendulums as linearization devices connected that changes in the correction quantities, d. H. the point of use and the local Correction variable, only when the moving parts of the balance are touched, i.e. with a disturbance of the balance can be done. It must therefore after each correction in addition to a possible zero point correction a control of one or more points can be made, this process repeated several times if necessary.

Ein weiterer Nachteil aller genannten Korrektur vorrichtungen liegt ferner in dem Umstand, daß mi einem Element die gesamte Korrektur bewältigt wer den muß. Dies führt zum Einsatz nichtlinearer Fe dem vorgegebener Charakteristik oder zu Magnet ankern mit sehr präziser Formgebung, die die Justier möglichkeiten entweder erschweren oder stark ein schränken.Another disadvantage of all of the above correction devices is the fact that mi one element copes with the entire correction who must. This leads to the use of non-linear Fe the specified characteristics or to anchoring a magnet with a very precise shape, which the adjustment either make options more difficult or severely restricted.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu gründe, die genannten Nachteile bekannter Korrek turvorrichtungen dadurch zu vermeiden, daß eine Linearisierung der Kennlinie von Massen- und KraftThe present invention is based on the object of eliminating the aforementioned disadvantages of known correction to avoid turvorrichtungen that a linearization of the characteristic curve of mass and force

peßgeräten geschaffen wird, bei der die Korrektur-Kennlinie praktisch durch eine ihr angenäherte polygonale Linie ersetzt wird.peßgeräte is created in which the correction characteristic is practically replaced by a polygonal line approximated to it.

,Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß hu einem Gerät der eingangs genannten Gattung die Linearisierungsjeder(n) nur über einen Teil des Meßbereiches im Einsatz ist (sind).The solution of this object is characterized in that hu a device of the aforementioned type, the linearization Each (n) is only a part of the measuring range in use is (are).

Weitere Aus- oder Weiterbildungen iind in den Unteransprüchen dargelegt.Further training or further developments are set out in the subclaims.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Eriindungsgegenstandes schematisch dargestellt. Es ieigtIn the drawing, exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown schematically. It ieigt

Fig. 1 fin Ausführungsbeispiel,Fig. 1 fin embodiment,

Fig. 2 bis 4 die dazu passenden graphischen Dar-Heilungen, Fig. 2 to 4 the corresponding graphic Dar-healings,

Fig. 5, 6 eine Variante der Ausführung der Linetrisierungsfeder, Fig. 5, 6 a variant of the design of the linearization spring,

F i g. 7 a, 7 b die entsprechende graphische Darstellung, F i g. 7 a, 7 b the corresponding graphic representation,

F i g. 8, 9 eine zweite Variante der Ausführung der Linearisierungsfeder,F i g. 8, 9 a second variant of the design of the linearization spring,

Fig. 10, 11 eine dritte Variante der Ausführung der Linearisierungsfeder,10, 11 a third variant of the embodiment the linearization spring,

Fig. 12, 13 je eine graphische Darstellung von twei weiteren Linearisierungsmöglichkeiten.12, 13 each show a graphic representation of two further linearization options.

Die in Fig. 1 dargestellte Waage weist ein Gestell 1 mit einem Auflager 2 auf. Ein Waagbalken 3 ist mittels einer Schneide 4 auf dem Auflager 2 Schwenkbar gelagert. Ferner ist im Gestell 1 eine Meßzelle S bekannter Bauart befestigt, die mittels einer Übertragungsstange 6 und einer Schneids 7 mit dem Balken 3 verbunden ist. In der Meßzelle 5 sind Lastausgleichmittel 8 angeordnet. Diese Lastausgleichmittel 8 sind ebenfalls bekannter Bauart. Sie Können z. B. aus ausschwenkbaren Gewichten, aus schwingenden Saiten usw. bestehen. Auf alle Fälle Ist die Anordnung derart getroffen, daß beim Auflegen der Last 9 auf den Lastträger 10 der Waagbalken 3 eine gewisse Schwenkbewegung bis zum Erreichen der Gleichgewichtsstellung ausführt. Der Lastträger 10 ist mittels eines Bügels 11 an einer Schneide 12 am Waagbalken 3 aufgehängt. Im dargestellten Ausführungsbeispiei sind die Abstände der Schneiden 7 und 12 von der Schneide 4 gleich, so daß die auf die Lastausgleichmittel 8 wirkende Kraft dem Gewicht der Last 9 gleich ist. Dieses Gewicht könnte selbstverständlich mit einer Über- oder einer Untersetzung auf die Lastausgleichmittel 8 übertragen werden. Auf alle Fälle ist die auf diese Lastausgleiohmittel 8 wirkende Kraft eine Funktion der zu messenden Last. Sie kann dieser Last proportional sein, sehr oft jedoch sind die Übertragungsmittel derart, daß sie nicht über den ganzen Meßbereich proportional zur Last bleiben kann. Das andere Ende 13 des Waagbalkens 3 liegt zwischen zwei Anschlägen 14,15 des Gostells 1. Ferner ist mittels einer Schraube 18 an einem ein- und feststellbaren Schieber 28 des Gestells 1 eine Linearisierungsfeder 16 befestigt, deren Ende 17 mit dem Ende 13 des Waagbalkens 3 in Kontakt kommen kann. Die Höhenlage der Linearisierungsfeder 16 und somit ihr Einsatzpunkt kann mittels der Schraube 18 eingestellt werden. Die horizontale Verstellung des Schiebers 28 ändert den Einsatzpunkt der Linearisierungsfeder 16 und somit die Übersetzung, mit welcher ihre Kraft auf die Meßzelle 8 wirkt. Bei leerer Lastschale 10 ist zwischen dem Ende 13 des Waagbalkens 3 und dem Ende 17 der Linearisitrungsföder 16 ein Spiel 20 vorhanden. Ferner ist am Gestell 1 eine Anzeigevorrichtung 19 angebracht. Sie kann z. B., gesteuert von der Meßzelie 8, eine numerische Anzeige vermitteln.The balance shown in FIG. 1 has a frame 1 with a support 2. A balance beam 3 is mounted pivotably on the support 2 by means of a cutter 4. Furthermore, a measuring cell S of known type is fastened in the frame 1 and is connected to the beam 3 by means of a transmission rod 6 and a cutter 7. Load balancing means 8 are arranged in the measuring cell 5. These load balancing means 8 are also of known type. You can z. B. from swinging weights, vibrating strings, etc. consist. In any case, the arrangement is such that when the load 9 is placed on the load carrier 10, the balance beam 3 executes a certain pivoting movement until the equilibrium position is reached. The load carrier 10 is suspended from a blade 12 on the balance beam 3 by means of a bracket 11. In the exemplary embodiment shown, the distances between the cutting edges 7 and 12 from the cutting edge 4 are the same, so that the force acting on the load balancing means 8 is equal to the weight of the load 9. This weight could of course be transmitted to the load balancing means 8 with an increase or reduction. In any case, the force acting on this load balancing means 8 is a function of the load to be measured. It can be proportional to this load, but very often the transmission means are such that they cannot remain proportional to the load over the entire measuring range. The other end 13 of the balance beam 3 lies between two stops 14, 15 of the Gostell 1. Furthermore, a linearization spring 16 is attached by means of a screw 18 to an adjustable and lockable slide 28 of the frame 1, the end 17 of which with the end 13 of the balance beam 3 can come into contact. The height of the linearization spring 16 and thus its point of use can be adjusted by means of the screw 18. The horizontal adjustment of the slide 28 changes the point of application of the linearization spring 16 and thus the translation with which its force acts on the measuring cell 8. When the load tray 10 is empty, there is a clearance 20 between the end 13 of the balance beam 3 and the end 17 of the linearization conveyor 16. Furthermore, a display device 19 is attached to the frame 1. You can z. B., controlled by the Meßzelie 8, convey a numerical display.

Die beschriebene Waage funktioniert wie nachstehend mit Bezug auf F i g. 2 bis 4 erläutert. F i g. 2 und 3 zeigen typische, nichtlineare Anzeigen U, U₁ von Meßzellen. Die Anzeige ist als Ordinate und die Meßkraft als Abszisse dargestellt. Anzeigen gemäß ausgezogenen Kurven U werden als positive, gestrichelte als negative Linearitätsfehler bezeichnet. Anzeigen gemäß der Geraden A ₀ wären fehlerfreie lineare Anzeigen. Meßzellen mit Anzeigen gemäß Fig. 2 haben (mindestens in erster Annäherung) quadratische, solche mit Anzeigen U, U₁ gemäß Fig. 3 haben (mindestens in erster Annäherung) kubische Linearitätsfehler. Letztere können symmetrisch sein (ausgezogen) oder unsymmetrisch (gestrichelt). Kombination von quadratischen und kubischen Linearitätsfehlern und solchen höherer Ordnung sind möglich. Die Korrektur solcher Fehler unterscheidet sich aber grundsätzlich nicht von der Korrektur von rein quadratischen und rein kubischen Fehlern.The described scale functions as follows with reference to FIG. 2 to 4 explained. F i g. 2 and 3 show typical, non-linear displays U, U ₁ of measuring cells. The display is shown as the ordinate and the measuring force as the abscissa. Displays according to solid curves U are designated as positive, dashed lines as negative linearity errors. Displays according to the straight line A ₀ would be error-free linear displays. Measuring cells with displays according to FIG. 2 have (at least as a first approximation) square linearity errors, those with displays U, U ₁ according to FIG. 3 have (at least as a first approximation) cubic linearity errors. The latter can be symmetrical (drawn out) or asymmetrical (dashed). Combinations of quadratic and cubic linearity errors and those of higher order are possible. The correction of such errors does not differ fundamentally from the correction of purely square and purely cubic errors.

Die Kurve U in Fig. 4a zeigt die unkorrigieite Anzeige einer Meßzelle mit quadratischen Linearitätsfehlern. Da alle Meßzellen direkt oder indirekt bezüglich ihres Nullpunktes und ihres Meßbereiches justierbar sind oder zu diesem Zwecke justierbar gemacht werden, ist es möglich, eine Bezugsgerade B_n, oder B_k beliebig hoch und beliebig steil zu legen. Sie kann z. B. als Tangente an den Nullpunkt der Anzeigekurve oder als Sehne zwischen Null- und Maximal-Anzeige (beide nicht gezeichnet) gelegt werden. Zweckmäßig ist die Bezugsgerade B_n, so zu legen, daß z. B. die relativen Maxima F₁ und F₂ bezüglich eines üblichen, z. B. des eichamtlichen Toleranzfeldes günstig liegen.The curve U in FIG. 4a shows the uncorrected display of a measuring cell with quadratic linearity errors. Since all measuring cells can be adjusted directly or indirectly with regard to their zero point and their measuring range or are made adjustable for this purpose, it is possible to place a reference line B _n or B _k as high and as steep as desired. You can z. B. as a tangent to the zero point of the display curve or as a chord between zero and maximum display (both not shown). Appropriately, the reference line B _{n is} to be placed so that, for. B. the relative maxima F ₁ and F ₂ with respect to a conventional, z. B. the custody transfer tolerance field are favorable.

In F i g. 4 b ist dieses Toleranzfeld T eingetragen, ebenso als Ordinate, die Linearitätsabweichungen F₁ und F₂ gegenüber der Bezugsgeraden B_m. Wie dargestellt, überschreiten die Linearitätsabweichungen die Breite des Toleranzfeldes T beidseitig erheblich, d. h. ein solches Gerät wäre nicht amtlich eichbar.In Fig. 4 b, this tolerance field T is entered, as well as the ordinate, the linearity deviations F ₁ and F ₂ with respect to the reference straight line B _m . As shown, the linearity deviations significantly exceed the width of the tolerance field T on both sides, ie such a device would not be officially calibratable.

Um eine Linearisierung zu verwirklichen, wird zunächst statt der willkürlichen Bezugsgeraden B_n, eine neue, zweckmäßige Bezugsgerade B_k gelegt, dermaßen, daß sie außer dem Nullpunkt die Anzeigekurvc U bei ungefähr 0,3 P_max schneidet. Es ergibt sich dadurch eine neue Linearitätsabweichung /,. Erreicht die Belastung ungefähr 0,4 der maximalen Belastung, so ergibt sich eine neue Abweichung /₂. Bei passend eingestellter Linearisierangsfeder 16 (Fig. IJ entspricht diese Belastung dem Punkt, bei welcherr das Ende 17 der Feder 16 mit dem Ende 13 des Waagbalkens 3 in Kontakt kommt. Bei weiterer Zunahme der Belastung steht die Linearisierungsfedei 16 im Einsatz (Punkt E₁ in Fig. 4a). Sie wirkt parallel zur auf die Meßzelle 8 wirkenden, der Belastung entsprechenden Kraft. Die Wirkung dieser Linearisierungsfeder 16 verursacht ein Unterdrücken des zi stellen Ansteigens des Restes der Anzeigekurve. Du Lage des Einsatzpunktes E₁ kann durch Versteller der Schraube 18 eingestellt werden.In order to achieve linearization, instead of the arbitrary reference straight line B _n , a new, useful reference straight line B _{k is} laid in such a way that it intersects the display curve U at approximately 0.3 P _{max in addition to the zero point.} This results in a new linearity deviation /,. If the load reaches approximately 0.4 of the maximum load, there is a new deviation / ₂ . If the linearization spring 16 is set appropriately (Fig. IJ, this load corresponds to the point at which the end 17 of the spring 16 comes into contact with the end 13 of the balance beam 3. If the load increases further, the linearization spring 16 is in use (point E ₁ in FIG. 4a). It acts parallel to the measuring cell 8 acting load corresponding force. the effect of this linearization spring 16 causes a suppression of the zi make rise of the rest of the display curve. you location of the application point e ₁ can be prepared by adjuster screw 18 is set will.

Die Wirkung dieser Anordnung kann theoretisch von Fig. 4a und 4c abgeleitet werden. Man denkf sich nun eine Gerade G durch den Einsatzpunkt E gelegt, welche den Rest der Anzeigekurve U optima deckt. Für diesen Rest der Kurve bestehen zwei AbThe effect of this arrangement can theoretically be derived from FIGS. 4a and 4c. Imagine a straight line G laid through the starting point E , which covers the rest of the display curve U optima. There are two abs for this remainder of the curve

weichungen zur Geraden G, nämlich f₃ und /₄. Wird zeigebereich keine, dann in Richtung Null- und Madie Kennlinie der einzuschaltenden Linearisierungs- ximalanzeige je erst eine, dann je eine zusätzliche Fefeder entsprechend gewählt, so wird die Gerade G der in Wirkung tritt. Bei nicht rotationssymmetri-(und mit ihr der rechts vom Einsatzpunkt E, liegende sehen Anzeigefehlern könnte die Anordnung auch Rest der Anzeigekurve V) um den Einsatzpunkt E₁ 5 unsymmetrisch sein, z. B. könnte sie im unteren Benach unten gedreht bis zur Deckung mit der Bezugs- reich nur eine, im oberen Bereich zwei Federn aufgeradenßfc. Nun stellen/, bis /₄die neuenLinearitäts- weisen.deviations to the straight line G, namely f ₃ and / ₄ . If no display range is selected, then in the direction of the zero and Madie characteristics of the linearization ximal display to be switched on, first one, then one additional spring is selected accordingly, then the straight line G becomes effective. For non-rotationally (and with it the right of the starting point E, situated ad errors, the arrangement could also rest of the display curve V) to the use point E ₁ 5 be asymmetrical such. B. it could be turned down in the lower area until it is aligned with the reference area only one, in the upper area two springs aufgeradenßfc. Now /, to / _{4 set} the new linearity modes.

abweichungen von der Bezugsgeraden B_k dar. Diese F i g. 8 und 9 zeigen in Auf- und Grundriß eine sind in Fig. 4c als Ordinaten und mit ihnen das Ausführung zur zweistufigen Korrektur von negatieichamtlicheToleranzfeld Tdargestellt. io ven kubischen Anzeigefehlern (U₁ in Fig. 3). In Es ist ersichtlich, daß nach einstufigem Einsatz diesem Fall weist der mittlere Teil der Kurve die einer einzigen linearen Feder über einen Teil des größte Steilheit, bzw. eine überproportionale Charak-Meßbereiches die Linearitätsabweichungen nur noch teristik auf, die anschließenden Teile weisen eine geetwa die halbe Breite des Toleranzfeldes T beanspru- ringere Steilheit auf. Am rechten Ende 21 des Hechen. Statt der ursprünglichen zwei großen Abwei- 15 beds 3 sind als Linearisierungsfedern zwei gerade chungen F₁ und F₂ (F i g. 4 a, 4 b) sind nunmehr vier, Blaüft-dern 33, 34 befestigt. Diese sind durch zwei etwa fünfmal kleinere Restabweichungen J₁ bis /₄ am Gestell 1 angebrachte Schrauben 35, 36 vorge-(F i g. 4 c) vorhanden. spannt und deshalb wie gezeichnet gebogen. Im ganin den nachfolgenden Figuren sind Varianten der zen Vorspannbereich wirkt die Summe der beiden Ausführung der Anordnung der Linearisierungsfe- 20 Federkräfte entsprechend den Federkennliniep der dern schematisch dargestellt. Meßkraft entgegen.deviations from the reference straight line B _k . This F i g. 8 and 9 show in elevation and plan, are shown in Fig. 4c as ordinates and with them the design for the two-stage correction of negative tolerance field T. io ven cubic display errors (U ₁ in Fig. 3). It can be seen that after a single-stage use of this case, the middle part of the curve shows that of a single linear spring over part of the greatest steepness, or a disproportionate characteristic measuring range, the linearity deviations only teristics, the subsequent parts show about the half the width of the tolerance field T , the steepness is less demanding. At the right end 21 of the Hechen. Instead of the original two large deviations 3, two straight lines F ₁ and F ₂ (Figs. 4 a, 4 b) are now attached as linearization springs. These are provided by two approximately five times smaller residual deviations J ₁ to / ₄ screws 35, 36 attached to the frame 1 (FIG. 4 c). tense and therefore curved as drawn. In the whole of the following figures, variants of the pretensioning range are shown schematically as the sum of the two versions of the arrangement of the linearization springs according to the spring characteristics. Measuring force against.

In Fig. 5, 6 ist eine Variante und Grund- und Bei fortlaufender Belastung der Lastschale 10 beAufriß dargestellt, bei welcher am Ende 21 des wegt sich der Waagbalken 3, die Feder 33 stärker Waagbalkens zwei Blattfedern 22, 23 befestigt sind, biegend, nach oben, bis sich die Feder 34 gestreckt die als Lmearisierungsfedern dienen. Jeder Blattfeder 25 hat und mit der Schraube 36 nicht mehr in Kontakt ist ein Paar Anschlagschrauben 24, 26 bzw. 25, 27 steht. Nun ist bei weiterer Bewegung nach oben nur zugeordnet. Jede dieser Anschlagschrauben ist auf noch die Feder 33 im Einsatz. Bei Bewegung des einem Schieber 28 bzw. 29 bzw. 30 bzw. 31 montiert. Waagbalkens 3 nach unten hingegen ist nach Strek-Die Lage dieser Schieber 28 bis 31 ist mittels je einer kung der Feder 33 nur noch die Feder 34 im Einsatz. Schraube 32 eins*ellbar. Diese Anordnung dient der 3° Es ist ersichtlich, daß im mittleren Bereich beide Fe-Korrektur von positiven kubischen Fehlern mit vier dern 33, 34 die Steilheit der Anzeige vermindern, in Einsatzpunkten E₁ bis E₄ (F i g. 7 a), wobei außer der den äußeren Bereichen nur noch eine Feder, d. h. daß Lage dieser Einsatzpunkte auch die Federkennlinie in den äußeren Bereichen die Anzeigecharakteristik für jeden Korrekturbereioh einstellbar ist. relativ steiler, also dem mittleren Teil angenähertIn Fig. 5, 6 a variant and basic and with continuous loading of the load tray 10 is shown in which at the end 21 of the balance beam 3, the spring 33 is stronger balance beam two leaf springs 22, 23 are attached, bending, after at the top, until the spring 34 is stretched, which serve as Lmearisierungsfedern. Each leaf spring 25 has a pair of stop screws 24, 26 and 25, 27, respectively, and is no longer in contact with the screw 36. Now is only assigned with further movement upwards. Each of these stop screws is still in use on the spring 33. When moving a slide 28 or 29 or 30 or 31 mounted. Balance beam 3 down, however, is according to Strek-The position of this slide 28 to 31 is by means of a kung of the spring 33 only the spring 34 in use. Screw 32 adjustable. This arrangement is used for 3 ° It can be seen that in the middle area both Fe corrections of positive cubic errors with four countries 33, 34 reduce the steepness of the display, at starting points E ₁ to E ₄ (FIG. 7 a), in addition to the outer areas, only one spring, ie the position of these application points and the spring characteristic curve in the outer areas, the display characteristics for each correction area can be set. relatively steeper, so approximated to the middle part

Bei Halblast befinden sich die Federn 22,23—wie 35 wird.At half load the springs are 22,23 - as 35 is.

gezeichnet — in der Mitte zwischen den zugehörigen Fig. 10 und 11 zeigen schematisch eine Ausfüh-Anschlagschraubcü 24 bis 27. Die Justierung wird rung mit einer nichtlinear wirkenden Feder. Am Ende wie folgt vorgenommen: Die Steilheit der Anzeige 42 des bei 41 schwenkbar gelagerten Waagbalkens ist wird mit den hierfür vorgesehenen Mitteln so ein- eine Blattfeder 43 befestigt. Ein mit zwei Zugschraugestellt, daß sie der Bezugsgeraden B_k in F i g. 7 a ent- 4° ben 44 und einer Druckschraube 45 am Gestell X bespricht, d. h. daß diese die Anzeigekurve U bei etwa festigter, plattenförmiger Anschlag 46 weist eine ge-0,31 und 0,64 P_mnx schneidet. Dann wird — ausge- bogc»e Anschlagschneide 47 auf. In der Nullstellung hend von der Halblast — der zur V~llast führende der Meßzelle ist zwischen der Anschlagschneide 47 Teil korrigiert: Es wird der Einsatzpunkt E₁ mit der und der Blattfeder 43 Spiel vorhanden. Bei Bewegung Schraube 24 eingestellt, nämlich bei etwa 0,72 P_max. 45 des Endes 42 nach oben, kommt die Blattfeder 43 in Ab diesen Punkten tritt in der Richtung zur Maxi- Kontakt mit der Anschlagschneide 47. Bei weiterer mallast die Feder 22 in Wirksamkeit, d. h. sie wirkt Bewegung verformt sich diese Blattfeder 43, deren der in Richtung zur Maximallast überproportionalen Rückwirkung auf das Ende 42 nicht linear ist, da sich Anzeige entgegen. Erweist sich die Federkennlinie als die Wirkungslänge der Blattfeder 43 und damit die zu flach, bezogen auf die Korrekturgerade B_k, so wird 50 von ihr auf das Ende 42 ausgeübte Kraft ändert. Der der Schieber 28 und mit ihm die Schraube 24 nach Krümmungsradius der AnschJagschneide 47 wird rechts verschoben, bis die Federkennlinie den rieh- zweckmäßig vorberechnet, während Einsatzpunkt tigen Verlauf aufweist, d. h. die Korrekturgerade G₁, und Steilheit der Korrektur mittels der Schrauben 44 die die in F ig. 7 a eingezeichnete Lage aufweist, d.h. und 45 justiert werden. Die Linearisierungsfeder die Anzeigekurve U bei etwa 0,75 P_max und 0,86 P_max 55 wirkt also mit einem linienförmigen Anschlag zuschneidet Nun wird die Schraube 25 so eingestellt, sammen, wobei der Berührungspunkt in Funktion der daß sie bei etwa 0,89 P_mnx die Feder 23 berührt, wo- Last wandert. Die nichtlineare Wirkung der Blattmit auch sie bei weiterer Belastung der neu vorliegen- feder 43 tritt dadurch ein, daß diese gerade, an sich den überproportionalen Anzeige entgegenwirkt. Nun lineare Blattfeder, mit einem gekrümmten Anschlag wird, wenn nötig, der Schieber 30 und mit ihm die 60 in Berührung kommt Es kann natürlich auch der Schraube 25 entsprechend verschoben, d. h. die Fe- Anschlag gerade und die Feder gebogen sein oder derkennlinie der Feder 23 richtig eingestellt, so daß irgendeine andere nichtlinear wirkende Anordnung sie zusammen mit der Feder 22 die Korrekturgerade oder eine nichtlineare Feder Verwendung finden.
G₂ in die richtige Lage zum Kurvenstück U bringt, Fig. 12 zeigt z.B., wie bei einer unkorrigierten d.h. sie z.B. bei 1,0 P_max schneidet Die Korrektur 65 Anzeigekurve U, wie in Fig. 4a, mit zweistufiger von Halblast bis Nullast erfolgt sinngemäß rotations- linearer Korrektur, sechs Restabweichungen /, bis f_e symmetrisch zum Halblastpunkt. Charakteristisch für erzielt werden können, welche etwa zehnmal kleiner dieses Ausfuhrungsbeispiel ist, daß im mittleren An- sind ais F₁ bzw. F„. Diese Restabweichungen wür-drawn - in the middle between the associated Fig. 10 and 11 show schematically a Ausfüh -schlagschraubcü 24 to 27. The adjustment is tion with a non-linear spring. At the end it is carried out as follows: The steepness of the display 42 of the balance beam pivotably mounted at 41 is attached to a leaf spring 43 using the means provided for this purpose. One with two drawstrings that it corresponds to the reference straight line B _k in F i g. 7 a corresponds to 4 ° ben 44 and a pressure screw 45 on the frame X, ie that it intersects the display curve U with an approximately solidified, plate-shaped stop 46 _having a ge-0.31 and 0.64 P mnx. Then - bent-out stop cutting edge 47 is opened. In the zero position starting from half load - that of the measuring cell leading to full load is corrected between the cutting edge 47: The starting point E ₁ with the and the leaf spring 43 play is available. When moving screw 24 set, namely at about 0.72 P _max . 45 of the end 42 upwards, the leaf spring 43 comes in From these points in the direction of maximum contact with the cutting edge 47. With further mallast the spring 22 becomes effective, ie it acts movement, this leaf spring 43 is deformed, the one in Direction to the maximum load disproportionate reaction to the end 42 is not linear, since the display is opposite. If the spring characteristic turns out to be the effective length of the leaf spring 43 and thus the too flat, based on the correction line B _k , then the force exerted by it on the end 42 is changed. The slide 28 and with it the screw 24 according to the radius of curvature of the cutting edge 47 is shifted to the right until the spring characteristic curve is appropriately precalculated during the starting point, ie the correction straight line G ₁ , and the steepness of the correction by means of the screws 44 which the in Fig. 7 a has drawn position, ie and 45 are adjusted. The linearization spring _within the display curve U P at about 0.75 and 0.86 P _max 55 acts thus with a line-shaped stop tailoring Now, the screw 25 is set so as together, wherein the contact point in the function that it is about 0.89 P _{mnx touches} the spring 23, where- load moves. The non-linear effect of the leaf with it, too, when the newly present spring 43 is subjected to further loading occurs because this actually counteracts the disproportionate display. Now a linear leaf spring with a curved stop is, if necessary, the slide 30 and with it the 60 comes into contact properly adjusted so that some other non-linear acting arrangement they find together with the spring 22, the correction line or a non-linear spring use.
G ₂ brings the correct position to the curve segment U , FIG. 12 shows, for example, how with an uncorrected, ie it intersects, for example, at 1.0 P _max . Correction 65 display curve U, as in FIG analogous to rotational linear correction, six residual deviations /, to f _e symmetrical to the half-load point. Characteristic of what can be achieved, which is about ten times smaller in this exemplary embodiment, is that in the middle an ais F ₁ or F ". These residual deviations would

den nur noch etwa ¹U der Breite des eichamtlichen Toleranzfeldes (Γ in Fig. 4b) beanspruchen.which only take up about ¹ U of the width of the custody transfer tolerance field (Γ in Fig. 4b).

Fig. 13 zeigt wie bei einer unkorrigierten Anzeigekurve I/ (der gleichen wie in Fig. 12) mit einer einstufigen Korrektur vier Restabweichungen erzielt werden können, die ungefähr die gleiche Größe haben, wie die sechs Restabweichungen in Fig. 12. Es wird zuerst eine Bezugsgerade B_k gezogen, mit etwa gleicher Neigung wie bei Fig. 12, Dann wird vom Einsatzpunkt Ε_Λ statt einer Geraden (G, F i g. 4 a) ein Bogensegment K_k mit einer Krümmung, die deutlich geringer ist als die Krümmung des rechts vom Einsatepunkt E liegenden Kurvenstückes U, mit letzterem optimal zur Deckung gebracht. Außer den gegenüber der Bezugsgeraden B_k vorhandenen Abweichungen /₇ und /₈, entstehen zwei weitere Abweichungen /„ und /,„. Diese sind deutlich kleiner als die Abweichungen /_t bis /₄ in F i g. 4 a, bei einstufiger gradliniger Korrektur. Sie entsprechen ungefähr den Abweichungen von Fig. 12 mit zweistufiger geradliniger Korrektur.FIG. 13 shows how, with an uncorrected display curve I / (the same as in FIG. 12), four residual deviations can be achieved with a one-step correction, which have approximately the same size as the six residual deviations in FIG reference line B drawn _k, having about the same inclination as in Fig. 12, is then from the application point _Ε Λ instead of a straight line (g g, F i. 4 a) an arc segment K _k with a curvature which is significantly smaller than the curvature of the to the right of the entry point E lying curve piece U, optimally brought into congruence with the latter. In addition to the deviations / ₇ and / ₈ that exist in relation to the reference straight line B _k , there are two further deviations / "and /,". These are significantly smaller than the deviations / _t to / ₄ in FIG. 4 a, with one-step straight-line correction. They correspond approximately to the deviations from FIG. 12 with a two-stage rectilinear correction.

In den Ausführungsbeispielen der Fig. 5, 6, 8, 9, 10 und 11 wurden die Linearisierungsfedern am Waagbalken und der Anschlag am Gestell befestigt dargestellt. Natürlich könnten Anschlag und Feder umgetauscht werden. Ferner könnte Anschlag oder Feder statt unmittelbar am Waagbalken selbst, auch an einem zusätzlichen Organ befestigt werden, das vom Waagbalken bewegt wird. Dies ist besonders zweckmäßig dort, wo der Waagbalken, die Lastausgleichmittel oder de;r Lastträger nur sehr kleine Bewegungen ausführen, weil sich eine gewisse Übersetzung dieser Bewegung dank dem zusätzlichen Organ erzielen läßt. Statt am Waagbalken oder an einem zusätzlichen Organ können Linearisierungsfeder und/In the exemplary embodiments of FIGS. 5, 6, 8, 9, 10 and 11 the linearization springs were attached to the balance beam and the stop was attached to the frame shown. Of course, the stop and spring could be exchanged. It could also stop or Instead of being attached directly to the balance beam itself, the spring can also be attached to an additional organ, the is moved by the balance beam. This is particularly useful where the balance beam, the load balancing means or the load carrier only make very small movements because there is a certain translation this movement can be achieved thanks to the additional organ. Instead of the balance beam or one additional organ can be linearization spring and /

5 oder Anschläge auch an anderen bereits vorhandenen Elementen des Gerätes, wie z. B. am parallel geführten Lastträger angebracht werden.5 or stops on other already existing elements of the device, such as. B. on the parallel run Load carriers are attached.

In den Ausführungsbeispielen wurde ferner nur die Entzerrung bzw. Linearisierung behandelt. Selbstverständlich ist mit den gleichen Mitteln auch eine Verzerrung möglich, sofern eine solche aus irgendwelchen Gründen erwünscht sein sollte. Es ist dabei ohne Bedeutung, ob die Anzeige analog oder digital erfolgt.Furthermore, only equalization or linearization was dealt with in the exemplary embodiments. Of course Distortion is possible with the same means, provided that there is any Reasons should be desirable. It is irrelevant whether the display is analog or digital he follows.

Linearibierungsfedern müssen nicht notwendig linear wirkende Federn sein. Es ist, wie im Stand der Technik geschildert wurde, schwierig, nichtlinear wirkende Federn herzustellen, welche über den ganzen Meßbereich genau bestimmte LinearitätsfehlerLinearization springs are not necessary be linear acting springs. As indicated in the prior art, it is difficult, non-linear to produce active springs which have precisely defined linearity errors over the entire measuring range

ao kompensieren. Dieses Verfahren versagt sogar, wenn z. B. bei Serieininstrumenten die Fehler erheblich streuen, es müßten für jeden Fall verschiedene passende Federn hergestellt werden.
Im Gegensatz hierzu ist bei den beschriebenenao compensate. This method fails even if, for. B. in series instruments, the errors spread considerably, it would have to be made for each case different springs.
In contrast to this, the described

Ausführungsbeispielen mit nichtlinearen Federn die Herstellung dieser Federn wesentlich erleichtert, wei] eine genaue und individuelle Anpassung an die Unliniarität des Gerätes nicht mehr notwendig ist. Die Wahl der Einsatzpunkte und die Einstellung der Federkennlinie erlauben es, bei der Justierung eine genaue Korrektur zu erzielen.Embodiments with non-linear springs make the production of these springs much easier, as an exact and individual adaptation to the unlinearity of the device is no longer necessary. the The choice of the application points and the setting of the spring characteristic make it possible to carry out a precise adjustment To achieve correction.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Claims: 24

1. Mass and force measuring device with a load carrier, Load balancing means with a very small load balancing path, transmission organs that have a Transferring the force dependent on the load to the load balancing means, display means and at least a linearization spring connected in parallel to this force and acting on the load balancing means, whose force changes continuously, characterized in that this linearization spring (s) (16; 22, 23; 33, 34; 43) is only in use over part of the measuring range (are).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that several linearization springs (22, 23) are provided, which are gradually used in different parts of the measuring range.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that for at least one linearizing spring (22, 23) at least one adjustable and lockable stop (24, 26; 25, 27) for adjustment of the part of the measuring range in which the assigned linearization spring (22, 23) is inserted sentence is provided.

4. Apparatus according to claim 1, characterized in that means (28 to 31) for adjustment the spring characteristic are provided.

5. Apparatus according to claim 1, characterized in that the linearization spring (43) with a linear stop (47) cooperates and that the point of contact is in function the load wanders.