DE2437058C3 - Vorrichtung zur Messung von Kräften oder Massen, insbesondere zur Gewichtsbestimmung von Lasten - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zur Messung von Kräften oder Massen, insbesondere zur Gewichtsbestimmung von Lasten, umfassend ein einen Hysteresisfehler zwischen Wägungen mit ansteigendem und abfallendem Gewichtsgang aufweisendes Meßwerk mit einer Anzeige, einem vom Angriffspunkt der Last zum Meßwerk führenden Übertragungsgestänge und einem parallel zum Meßwerk geschalteten, einstellbaren Gegenkraftglied, welches am Übertragungsgestänge angeschlossen ist und zur Reduzierung des Hysteresisfehlers dient. Das Gegenkraftglied bei derartigen Vorrichtungen wird bisher nur als Tariereinrichtung verwendet.

ίο Der Hysteresisfehler bei der Gewichtsanzeige an Waagen ergibt sich einerseits aus den Werkstoffeigenschaften und andererseits aus dem Lagerspiel der im Meßwerk angeordneten Bauteile. Dies bedeutet, in Abhängigkeit von dem vorausgehenden Belastungszustand des Meßwerks, daß man bei der Gewichtsbestimmung ein und derselben Last eine höhere Anzeige erhält, wenn vorher eine größere Last mit höherem Gewicht gewogen wurde, jedoch eine niedrigere Anzeige, wenn das Meßwerk vorher dem niedrigeren Gewicht einer kleineren Last ausgesetzt war. Der Hysteresisfehler spiegelt somit die gewichtsmäßige Vorgeschichte des Meöwerks wieder. Selbst wenn man mit großer Sorgfalt kostspielige Präzisions-Meßwerke erstellt, bleibt ein, wenn auch kleiner, Hysteresisfehler bei der Gewichtsbestimmung bestehen.

Er äußert sich in unterschiedlichen Anzeigen des ermittelten Gewichtswerts und beschränkt die Meßgenauigkeit der Vorrichtung. Der Hysteresisfehler bestimmt maßgeblich die zulässige Teilungsgenauigkeit ίο der Skala im Anzeigewerk. Wenn der Hysteresisfehler beseitigt werden könnte, ließe sich bei üblichen Gebrauchswaagen die Feinheit der Skaleneinteilung ohne weiteres verdoppeln.

Es ist bereits bekannt (GB-PS 13 04 856), eine hysteresisbedingte Fehlanzeige durch ein Paar gegensätzlich zueinander im Meßwerk geschaltete Meßfedern zu vermeiden. Die einzelnen, einander entgegengerichteten Hysteresisfehler der beiden Meßfedern sollen sich in ihrer Gesamtwirkung auf die Anzeige gegenseitig kompensieren. In der praktischen Ausführung dieser Vorrichtung ergeben sich jedoch Schwierigkeiten, einen befriedigenden Ausgleich der beiden gegeneinanderwirkenden Hysteresisfehler zu erhalten. Dies setzt einen gleichen oder zumindest ähnlichen Verlauf der beiden Hysteresiskurven voraus. Der Verlauf ist jedoch in der Regel individuell unterschiedlich. Eine praktikable lustiermöglichkeit der beiden Hysteresisfehler im Sinne einer restlosen Kompensation der Fehlanzeige ist nicht gegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu entwickeln, die durch Beseitigung des Hysteresisfehlers eine wesentlich höhere Meßgenauigkeit aufweist.

Dies wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch erreicht, daß im Übertragungsgestänge, zwischen dem Meßwerk einerseits und der Anschlußstelle des Gegenkraftgliedes andererseits, ein den durch die Hysteresis entstehenden Wegunterschied vergrößerndes Längungsglied angeordnet ist, dessen Verlänge-(10 rungsrichtung der Kraftwirkung des Gegenkraftgliedes entgegengerichtet ist.

Die am Übertragungsgestänge angreifende Last wirkt nicht nur auf das Meßwerk, sondern auch auf das im Übertragungsgestänge angeordnete Längungsglied i>s ein. Die lastabhängige Wegänderung am Längungsglied wirkt nicht unmittelbar auf die mit dem Meßwerk verbundene Anzeige zurück, sondern erzeugt im Gegenkraftglied eine dem Gewicht der Last entgegen-

gerichtete Kraft, die auf die Kräfte im Meßwerk rückwirkt und die Gewichtsanzeige im Ausmaß des Hysteresisfehlers verstellt Bei der Erfindung wird der Hysteresisfehler im Meßwerk nicht durch eine Gegenschaltung von geeigneten Meßfedern von vornherein für die gemeinsame Anzeige dieser Meßfeldern vermieden; primär wird vielmehr der ursprüngliche Hysteresisfehler des Meßwerks durch das Längungsglied sogar auf einen höheren Betrag im Bereich der Anschlußstelle des Gegenkraftgliedes am Gestänge der Vorrichtung verstärkt. Das Längungsglied nach Jer Erfindung witkt wie ein »Längungsverstärker« für die hysteresisbedingten Wegunterschiede im Gestänge, wie folgende Betrachtung zeigt:

Das Teilstück des Übertragungsgestänges auf der Meßwerkseite des Längungsgliedes bildet den »Eingang« des Längungsverstärkers und weist, in Abhängigkeit von der Last, die verhältnismäßig kleinen Wegänderungen des Meßwerks mit Hysteresisfehler auf, welche die »Eingangsimpulse« des Verstärkers bilden. Im gegenüberliegenden Teilstück des Übertragungsgestänges, auf der die Anschlußstelle des Längungsgliedes aufweisenden Seite des Längungsgliedes, ergeben sich jedoch, davon ausgelöst, verhältnismäßig große Wegunterschiede mit großem Hysteresisfehler, weil zu den vom Meßwerk herkommenden und natürlich auch in diesem Teilstück sich bemerkbar machenden Wegstrecken noch die lastgemäß vom Längungsglied selbst herrührenden Längenände ungen hinzukommen. Dieses Gestängeteilstück ist als »Ausgang« des Längungsverstärkers anzusehen.

Damit ist der Hysteresisfehler am Ausgang cK.'s Längungsverstärkers zunächst auf einen größeren Wert gebracht. Am Ausgang des Längungsverstärkers greift aber auch das Gegenkraftglied an, dessen Kraftrichtung dem Richtungssinn der Verlängerung in diesem Gestängeteilstück einerseits und der Wirkrichtung des von der Last auf das Gestänge ausgeübten Gewichts andererseits entgegengerichtet ist. Eine vom Hysteresisfehler des Meßwerks beeinflußte Wegstrecke auf dieser Ausgangsseite des Verstärkers erzeugt somit vom Gegenkraftglied aus in diesem Gestängeteilstück eine entsprechende höhere Gegenkraftkomponente. Das hat zur Folge, daß die Belastung des zum Meßwerk führenden Gestänges durch das Lastgewicht verringert wird um den Betrag dieser Gegenkraftkomponente. Das Ausmaß dieser Kraftänderung im Meßwerk ist einerseits vom Verstärkungsverhältnis des sie auslösenden Hysteresisfehlers abhängig, was eine bequeme justierung ermöglicht. Andererseits ergibt sich bei gegebenem Verstärkungsverhältnis: Je größer der Hysteresisfehler ausfällt, eine umso höhere Gegenkraft verringert das im Meßwerk registrierte Lastgewicht. Die Anzeige des Meßwerks zeigt somit wunschgemäß einen geringeren Gewichtswert an, als wegen des Hysteresisfehlers sonst zu erwarten wäre.

Durch eine einmalige, passende Einstellung des »Verstärkungsverhältnisses« des Hysteresisfehlers im Längungsglied läßt sich leicht die für den jeweiligen Betriebsfall erforderliche Gegenkraft im Gestänge erzielen, um mit ihr im Meßwerk stets eine solche Erniedrigung des Lastgewichts zu erzeugen, daß bei Wägungen mit abfallendem Gewichtsgang im Anzeigewerk der gleiche Gewichtswert ausgewiesen wird, wie bei Wägungen mit ansteigendem Gewichtsgang. Damit ist die Reproduzierbarkeit der Gewichtsanzeige unabhängig von der Lasthöhe bei der vorausgehenden Wägung gewährleistet. Der Hysteresisfehler ist zwar immer noch da, doch das Anzeigewerk merkt hiervon nichts. Der Hysteresisfehler wird sogar verstärkt und dient dann, auf den richtigen Wert gebracht, als Steuergröße, für eine das Lastgewicht genau dosiert verringernde Gegenkraft.

Wegen der erlangten Eindeutigkeit der Beziehung zwischen Gewichtsanzeige und Lastgewicht ist eine wesentlich genauere Skalenteilung zulässig. Die zum Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung erforderlichen Zusatzteile, nämlich im einfachsten Fall lediglich ein elastischer Körper für das Längungsglied, sind von einfacher Bauart, leicht herzustellen und bequem — auch nachträglich — zu montieren.

Es sind verschiedene Ausbildungen der Erfindung denkbar, deren jede ihre besonderen Vorteile mit sich bringt, wie im Zusammenhang mit den weiteren Unteransprüchen und der nachfolgenden speziellen Beschreibung gezeigt werden wird.

Im einfachsten Fall verwendet man das l.angungsglied als ein in das Übertragungsgestänge geschaltete Zwischenglied, welches die gesamten von der Last und vom Gegenkraftglied ausgehende Belastungen ans Meßwerk überträgt. Man verwendet als Längungsglied einen elastischen Körper, z. B. in Form einer weichen Feder, die auf der Ausgangsseite den gewünschten langen Weg im Sinne einer großen Verstärkung der Längungen erzeugt. Das cinendig in der Vorrichtung, wenn auch wahlweise justierbar, festgehaltene Gegen kraftglied ist von ähnlichem Aufbau und wird im einfachsten Falle unmittelbar an das Gestänge anderendig angebracht.

Zur Erzielung einer leichten Einstellbarkeit der Vorrichtung empfiehlt es sich aber, das Gegenkraftglied mittels eines zwischengeschalteten Übersetzungshebels mit dem Längungsglied zu verbinden, wofür sieh, wie anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele gezeigt wird, unterschiedliche Ausgestaltungen ergeben. Der Übersetzungshebel kann einen Ast des Übcrtragungsgestänges bilden, zu welchem das Langlingsglied parallel geschaltet ist, womit eine vielfache lustiermöglichkeit entsteht.

In den Zeichnungen ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen

F i g. I bis 4 in schematischer Darstellung verschiedene Arbeitspositionen der neuen Vorrichtung, von denen die F i g. 3 eine nur theoretische Position zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Effektes beschreibt,

Fig.5 ein Diagramm mit der angenommenen Hysteresiskurve dieser Vorrichtung, worin über der im Meßwerk wirksamen Kraft der Weg am Meßwerkeingang aufgetragen ist,

Fig. 6 einen besonders einfachen Aufbau der neuen Vorrichtung,

Fig. 7 eine abgewandelte Ausführung des Längungsgliedes bei der Vorrichtung von F i g. 6, F i g. 8 eine andere besser einstellbare Vorrichtung ,

F i g. 9 eine vielfach einstellbare weitere Ausführungsform,

Fig. 10 eine alternative Ausbildung eines Längungsgliedes mit zugehöriger Anschlußstelle des Gegenkraftgliedes,

Fi g. 11 eine weitere Ausführung eines Längungsgliedes, welches seinerseits einen hohen Hysteresisfehler erzeugt,

F if. 12 eine einfachere Ausbildung der Hauteile der Vorrichtung im Bereich des Längungsgliedes.

Fig. 13a und 13b im entlasteten Zustand und im belasteten Zustand eine abcewandelte Ausführung der

Vorrichtung, worin lediglich die im Bereich des Längungsgliedes befindlichen Bauteile dargestellt sind.

Ausweislich des Schemas in Fig. 1 bis 4 bestellt die neue Vorrichtung 10 aus einem in einem Gehäuse befindlichen, nicht näher gezeigten Meßwerk 11 von üblicher, beliebiger Bauart, z. B. mit einem Federmechanismus oder Pendelmechanismus. Die Belastung dieses Meßwerks 11 wird in einer damit verbundenen Anzeige 12 ablesbar gemacht, die ebenfalls von üblicher, beliebiger Bauart sein kann; im vorliegenden Fall ist die Anzeige durch eine feststehende Skala 13 und einen drehbeweglichen Zeiger 14 verwirklicht. Am Meßwerk 11 greift ein Übertragungsgestänge 21 an, welches an seinem Ende eine Lastschale 22 trägt und die Aufgabe hat, das auf der Lastschale ruhende Gewicht der gewichtsmäßig zu bestimmenden Last 23. wie F i g. 2 verdeutlicht, an das Meßwerk 11 überzuführen. In das Übertragungsgestänge 21 ist ein Längungsglied 20 eingeschaltet, welches unter der Gewichtswirkung einer Last 23 in seiner ursprünglichen Länge sich verändert. Parallel zum Übertragungsgestänge 21 ist ein Gegenkraftglied 30 angeordnet, dessen eines Ende 31 ortsfest an einem Befestigungspunkt 32 in der Vorrichtung festgelegt ist, während sein anderes Ende 33 über eine Verbindung 34 an jenem Teilstück 24 des Übertragungsgestänges 21 angreift, welches auf der dem Meßwerk 11 gegenüberliegenden Seite des Längungsgliedes 20 liegt, also zwischen dem Längungsglied 20 und der Lastschale 22. Zur Weiterverioijung der Arbeitsbewegung dieses Teilstücks 34 soll der an der Verbindungsstelle 34 des Gegenkraftgliedes 30 liegende Gestängepunkt B beobachtet werden. Zum Vergleich damit wird auch der eingezeichnete Gestängepunkt A im Gestängeteilstück 25 auf der Meßwerkseite des Längungsgliedes 20 beobachtet.

Im Ruhezustand der Waage 10, gemäß Fig. 1, befindet sich nicht nur das Meßwerk 11, sondern auch das Längungsglied 20 und das Gegenkraftglied 30 im entspannten Zustand, wo das Übertragungsgestänge 21, welches das Längungsglied 20 als ein Gestängeteil umfaßt, seine kürzeste Länge einnimmt. Die Lastschale 22 ist unbelastet und nimmt ihre höchste Position ein. Das Meßwerk 11 ist von gewichtsbedingten Kräften freigehalten. Dieser Zustand der Waage 10 ist im Diagramm der Fig.5 bei /C=O eingezeichnet. Dieses Diagramm gibt die in der Waage 10 sich abspielenden Vorgänge in starker Vergröberung wieder, weshalb die Maßstäblichkeit der Darstellung der Wirklichkeit nicht entspricht, hierdurch aber die sich abspielenden Vorgänge besonders deutlich werden.

In dem Diagramm der F i g. 5 werden auf der Abszisse die im Meßwerk 11 jeweils wirksamen Kräfte K abgelesen, während auf der Ordinate der jeweils zugehörige Weg am Meßwerkseingang vermerkt wird, wofür die Lage des vorerwähnten Gestängepunktes A repräsentativ sein soll. Der Weg am Meßwerkeingang spiegelt sich in exakter Obereinstimmung in dem jeweils ausgewiesenen Wert der Anzeige 12 wieder, weshalb bei der nachfolgenden Betrachtung davon ausgegangen werden kann, daß die Position des Punktes A den in der Anzeige 12 ausgewiesenen Gewichtswert angibt. In Fig.5 ist, wie bereits erwähnt wurde, in starker Vergröberung die Arbeitskurve der vorliegenden Waage 10 dargestellt, worin der durch die beiden Äste 41, 42 sich wiederspiegelnde Hysteresis-Verlauf 40 erscheint Ermittelt man Gewichte mit jeweils ansteigendem Gewichtsgang, so folgt die Meßwertanzeige dem unteren Ast 41, dessen Wirksamkeit im ansteigenden Gewichtsgang durch einen eingezeichneten Pfeil verdeutlicht ist. Wird ein Gewicht aber in abfallendem Gewichtsgang, also von höheren Werten her, durchgeführt, so richtet sich, abgesehen von den noch zu > erläuternden Besonderheiten, die Anzeige 12 der Waage 10 nach dem oberen Ast 42 dieser Hysteresiskurve 40, weshalb an diesem Ast ein nach abwärts gerichteter Pfeil zur Verdeutlichung eingezeichnet ist. Abgesehen von den Endpunkten der Hysteresiskurve,

,,ι welche den unbelasteten Zustand und den maximal zulässigen Belastungszustand der Waage 10 darstellen, würden sich bei der Waage, wenn sonst nichts passiert, für jeden Gewichtswert, der sich in einem entsprechenden Kraftwert K im Meßwerk äußert, unterschiedliche

is Anzeigewerte ergeben, in Abhängigkeit davon, ob die Gewichtsbestimmung aufsteigend oder absteigend, entsprechend den beiden Ästen 41, 42, durchgeführt wird.

Wie bereits erwähnt wurde, ist in Fig.2 ein Belastungsfall der Waage 10 dargestellt, der, wie durch den Bewegungspfeil 15 in Fig. 2 verdeutlicht ist, dadurch zustande gekommen sein soll, daß der Zeiger 14 von niedrigeren Werten, beispielsweise von einem vorausgehenden unbelasteten Zustand, ausgegangen ist

is Das Gewicht der aufgelegten Last 23 soll, wie aus der Position des Zeigers 14 in F i g. 2 zu entnehmen ist gerade die Halblast sein. Das nicht näher gezeigte Meßwerk 11 hat eine Dehnung erfahren, wodurch das Eingangsgestängestück durch Herausziehen eines weiteren Teilstückes aus dem Meßwerkgehäuse sich aul den höheren Wert 25' ausgedehnt hat. Dadurch hat sich der vorerwähnte Geslängepunkt A angenommenerweise um drei Einheiten, nämlich um die anhand vor Hilfslinien zwischen Fi g. 1 und 2 verdeutlichte Strecke 26 bis zur eingezeichneten Stelle A' abwärts bewegt Diese Position ist auf dem Ast 41 der Hysteresiskurve 4C von Fig. 5 im dortigen Arbeitsdiagramm eingetragen Die in diesem Falle im Meßwerk wirksame Kraft K setzt sich aus zwei Komponenten zusammen, nämlich dem nach unten gerichteten Gewich; G der zu messenden Last 23, wie in F i g. 2 durch den nach unter gerichteten Kraftpfeil verdeutlicht ist und durch di« vorzeichenmäßig hierzu entgegengerichtete Gegenkraft P des am Gestänge angeschlossenen Gegenkraftgliedes 30, die aber viel kleiner als G ist.

Beachtenswert ist in F i g. 2, daß das Längungsglied 2( unter der Wirkung der Last 23 sich seinerseits gegenüber dem unbelasteten Zustand von Fig. 1 verlängert hat, nämlich, wie durch die neben diesen-Glied 20 vermerkte Längenmarken zu entnehmen ist von einem vorausgehenden Wert 4 auf einen angenommenen Wert 5. Beachtenswert ist ferner, daß zwar wegen seiner starren Ausbildung, das Ausgangsgestängestück 24 längenmäßig gleich geblieben ist, aber dei dort betrachtete Gestängepunkt B gegenüber den unbelasteten Zustand in F i g. 1 um eine beachtlich größere Strecke 27 zur Position ß'sich abwärts bewegi hat Konform damit, hat sich auch die Länge und damit die Rückstellkraft des Gegenkraftgliedes 30 erhöht nämlich, wie durch Punktmarken in Fig. 1 und 2 verdeutlicht ist, von einem ursprünglichen Wert 4 inunbelasteten Zustand auf einen Wert 8.

In Fig.3 ist ein Meßzustand der gleichen Last 23 veranschaulicht worin aber angenommen ist, daß be

ns der vorausgehenden Messung ein höheres Gewichi ermittelt wurde, was dadurch in F i g. 3 verdeutlicht ist daß die entgegengesetzte Bewegungsrichtung 16 für die Position des Zeigers 14 eingezeichnet ist. Jetzt tritt dei

Hysteresisfehler zutage, weil die Messung im Arbeitsdiagramm von Fig. 5 auf dem anderen Ast 42 abläuft. Wenn sonst nichts passiert, weshalb die F i g. 3 lediglich als fiktiver Fall anzusehen ist, bewegt sich der obenerwähnte eingangsseitige Gestängepunkt zum Wert A *. Der Gestängepunkt hat sich somit um eine Zusatzstrecke 28 weiterbewegt, was der Höhe 28 zwischen den beiden Ästen 41, 42 im Diagramm 5 entspricht. Das Längungsglied 20 unterliegt seinerseits einer Hysteresis, weshalb, wie der Vergleich zwischen F i g. 2 und 3 lehrt, auch seine Länge vom vorausgehenden Wert 5 auf den neuen Wert 5'/2 erweitert worden ist. Da die vorerwähnte angenommene Zusatzstrecke 28 aufgrund der Hysteresis des Meßwerks 11 ebenfalls eine halbe Längeneinheit aufgewiesen haben soll, hat sich in dem Fall der F i g. 3 der ausgangsseitige Geslängepunkt um insgesamt eine doppelt so große Strecke 29 weiterbewegt, welche einer ganzen Längeneinheit entspricht. Dies ergibt sich durch Vergleich der Positionen zwischen ß'und B*. In dieser F i g. 3 ist fiktiv angenommen worden, daß die Wirkung des Gegenkraftgliedes 30 die gleiche, wie in Fig. 2, geblieben sei, was zeichnerisch dadurch verdeutlicht wurde, daß das Ende 31 des Gliedes 30 vom Befestigungspunkt 32 abgelöst wurde und die gleiche Streckung des Gegenkraftgliedes 30, nämlich 8 Einheiten, wie in F i g. 2 dargestellt sind. Im Meßwerk 11 äußert sich deshalb die Hysteresis, indem der Zeiger 14 auf einen höheren Skalenwert 13 zeigt als in Fig. 2, obwohl in beiden Fällen das gleiche Gewicht G der Last 23 gemessen wird. Dieser Fall ist aber bei der neuen Vorrichtung vermieden, weil in Wirklichkeit die Verhältnisse so liegen, wie in F i g. 4 veranschaulicht wurde.

In F i g. 4 sei die Bewegungsrichtung des Zeigers 14 im gleichen Sinne, wie in F i g. 3 erfolgt, was durch den gleichgerichteten Bewegungspfeil 16 verdeutlicht wird. Auch hier unterliegt das Längungsglied 20, wie im Zusammenhang mit F i g. 3 angenommen wurde, einer eigenen Hysteresiskurve, weshalb auch hier eine Streckung auf 5'/2 Einheiten angenommen wurde. Dadurch gelangt der ausgangsseitige Gestängepunkt B in eine tiefere Position B"gegenüberdem Belastungsfall B' mit ansteigendem Gewichtsgang, wie durch die zwischen den angedeuteten Hilfslinien von F i g. 2 und 4 eingezeichnete Strecke 35 zu entnehmen ist. Das Gegenkraftglied 30 ist natürlich nach wie vor mit seinem oberen Ende 31 am Befestigungspunkt 32 festgelegt. Durch die angedeutete tiefere Position ß"ist das Gegenkraftglied 30 mit der Gestängeverbindung 34 in einen höheren Streckzustand übergeführt; im Vergleich mit dem Belastungsfall der Fig.2 ist das Gegenkraftglied 30 in diesem Schema um eine halbe Längeneinheit, von 8 auf 8V2, angewachsen. Das hat zur Folge, daß in diesem Belastungsfall eine höhere Gegenkraft P" wirksam ist, weil zu der Dehnung im Belastungsfall der F i g. 2, wo lediglich eine Gegenkraft Pwirksam war, ein höherer Kraftwert AP, entsprechend der zusätzlichen Dehnung in F i g. 4, nunmehr hinzutritt. Im MeBwerk 11 wirkt nun eine Kraft K", welche aus der vektoriellen Summe des unverändert gebliebenen Gewichts G der Last 23 einerseits und durch die nunmehr veränderte Gegenkraft P" andererseits zustande kommt Durch geeignete Dimensionierung und Einstellung der Glieder ist dafür gesorgt, daß sich nunmehr genau die im Diagramm der Fig.5 bei K" dargestellten Verhältnisse ergeben. Die in Fig.4 gegenüber der Fig.2 sich ergebende zusätzliche Längung 35 am Längungsglied 20 ist derart bemessen.

daß am Gegenkraftglied 30 eine zusätzliche Komponente 4P genau jener Höhe wirksam ist, die sich aus der Differenz der nach der Hysteresis 40 sich ergebenden Kräfte K' einerseits und /("andererseits ergibt. Durch

s die geänderten Kräfteverhältnisse im Meßwerk K" gegenüber K' ist in diesem Falle genau dafür gesorgt, daß der eingangsseitige Gestängepunkt A "höhenmäßig um die gleiche Strecke 26 wie in F i g. 2 gegenüber dem unbelasteten Zustand bewegt worden ist, weshalb, wie Fig.4 verdeutlicht, die gleiche Position A' = A"dieses Punktes sich ergibt. Der Arheilspunkt liegt aber offenbar immer noch auf dem abwärts gerichteten Ast 42 der Hysteresiskurve 40.

Damit ergibt sich hier das eigentümliche Ergebnis,

is daß man sich nicht darum bemüht, die Hysteresiskurve 40 durch irgendwelche Maßnahmen dazu zu veranlassen, die beiden Äste 41, 42 aufeinanderfallen zu lassen, einfach weil dies einen zu großen Aufwand bedeuten würde und wirtschaftlich für übliche Gebrauchswaagen nicht tragbar wäre. Das abgestimmte Zusammenspiel von Längungsglied 20 und Gegenkraftglied 30 sorgt nämlich auf sehr viel einfachere und billigere Weise für eine wertmäßig exakte »Täuschung« des Meßwerks 11. Das über das Gestänge 21 angesprochene Meßwerk 11 merkt nämlich nicht, woher die auf ihn wirksame Kraft herkommt und mißt im Falle der Fig. 4 tatsächlich eine andere Kraft /("als im Falle der F i g. 2, wo die Kraft K' vom Meßwerk 11 ermittelt wird. Das Meßwerk 11 bewegt sich nach wie vor auf seiner Hysteresiskurve 40.

Aus dem vorerwähnten Zusammenspiel zwischen Längungsglied 20 und Gegenkraftglied 30 wird aber die genau richtige Korrekturkraft gegen die Wirkungsrichtung des unverändert bleibenden Gewichts G im Meßwerk ausgeübt. Vergleicht man die Verhältnisse von F i g. 2 mit denjenigen von F i g. 4, so ergibt sich, daß im eingangsseitigen Gestänge 25', ausweislich der gleichen Positionen des repräsentativen Gestängepunktes A', A" scheinbar hysteresisfreie Verhältnisse herrschen, weshalb der Zeiger 14 die genau gleichen Positionen auf seiner Skala 13 angibt; es ist ein axakter Meßpunkt für das Gewicht G der Last 23 erzielt, ohne daß es auf die Lage und Form der Hysteresiskurve 40 des Meßwerks 11 dabei ankärne. Im ausgangsseitigen Gestängestück 24 ist aber, wie der Vergleich von F i g. 2 und 4 lehrt, ein Hysteresisfehler in den maßgeblichen Wegstrecken in Abhängigkeit vom ansteigenden und abfallenden Gewichtsgang festzustellen, denn der maßgebliche Gestängepunkt B" ist in einer tieferen Position als bei B'. Gerade dies wird aber dazu ausgenutzt, um einen höheren Rückstellwert APbei der Gegenkraft P" zu erzeugen. Die Hysteresiskurve 40 steuert gleichsam die sie korrigierende Gegenkraft P" in der richtigen Größe selbst. Es liegt eine Rückkoppelung vor. Wäre angenommenerweise der Gestängepunkt A" nicht in der exakt gleichen Höhenposition sondern etwas tiefer als in Fig.4 dargestellt ist, so würde dementsprechend auch der Punkt B"tiefer liegen und daher eine noch höhere Komponente AP in der Gegenkraft P" sich ergeben, so daß schließlich das Meßwerk 11 eine noch etwas geringere Kraft feststellen würde und der Zeiger 14 wunschgemäß in eine tiefere Position des Gewichts übergehen würde. Man erkennt, daß Abweichungen eine selbständige Gegensteuerung erfahren, wodurch bei Gebrauch der Waage eine selbsttätige Regelung der Meßwerkanzeige eintritt

Vorstehende Ausführungen sind lediglich ein Deutungsversuch der erfindungsgemäßen Wirkungen, um die besonderen Leistungen der Erfindung glaubhaft zu

machen. Sicherlich gibt es noch andere Deutungsweisen der hier ablaufenden physikalischen Vorgänge. Entscheidend ist, daß in der Praxis mit diesen Ausführungen bereits ausgezeichnete, streng reproduzierbare Ergebnisse von Wägungen erzielt wurden, unabhängig davon, ob mit steigendem oder abfallendem Gewichtsgang die Messung durchgeführt wurde.

In den weiteren Figuren sind verschiedene Ausführungsmöglichkeiten veranschaulicht. Zur Bezeichnung entsprechender Bauteile sind, auch wenn konstruktive Abweichungen vorliegen, der Deutlichkeit wegen, die gleichen Bezugszeichen wie im Schema der F i g. 1 bis 4 verwendet.

Die F i g. 6 zeigt eine Kreiszeigerwaage mit Federmechanismus schematisch im Längsschnitt. Im Meßwerk befindet sich eine Meßfeder 17. Am Übertragungsgestänge 21 ist eine Zahnstange 18 mitbeweglich angebracht, welche in Eingriff mit einem Ritzel 19 steht, das den Zeiger 14 vor seiner Skala 13 bewegt. Das Übertragungsgestänge ist mit einer Plattform zur Aufnahme der Last 23 verbunden. In seinem Ausgangsteilstück 24 ist ein seitlicher Arm 37 zur Anbringung des Gegenkraftgliedes 30 vorgesehen, welches anderendig an einer fest am Gehäuse dieser Waage angebrachten Lasche 38 befestigt ist. Das Längungsglied 20 ist ein Zwischenstück des gesamten Gestänges 21 zwischen der Plattform 36 und dem Meßwerk 11, über welches das gesamte Gewicht G der Last 23 übertragen wird.

In Fig. 7 ist lediglich das mittlere Teilstück einer solchen Wnage gezeigt. Zwischen dem Eingangsgestängestück 25 und dem Ausgangsgestängestück 24 sind zwei gegeneinander gerichtete Bügel 43,44 angeordnet, die bereits einen Bestandteil des Längungsgliedes 20 bilden. Als wesentlicher anderer Bestandteil des Längungsgliedes 20 ist zwischen den beiden Bügeln 43, 44 eine Druckfeder 45 angeordnet, die sich unter der Wirkung eines wachsenden Gewichts G staucht, hierdurch aber die Länge des von ihr gebildeten Gliedes 20 erhöht, Das in Form einer Zugfeder ausgebildete Gegenkraftglied 30 greift mit seinem einen Ende 31 an dem einen Bügel 44 an.

Im Ausführungsbeispiel der Fig.8 sind die wesentlichsten Bauteile einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dargestellt, welche die im Zusammenhang mit Fig. 6 erläuterten Verhältnisse variiert. An die Meßfeder 17 im Meßwerk 11 ist ein Hebel 39 angeschlossen, der in einem festen Lager 46 in der Vorrichtung schwenkgelagert ist. Der Hebel 39 trägt einerseits das Ende des Gestänges 21 mit dem Längungsglied 20 und andererseits eine mitbewegliche Skala 47, die an der Ablesestelle über eine Lupe 48 od. dgl. abgelesen wird. In einem weiteren festen Lager 49 des Gehäuses ist ein Übersetzungshebel 50 schwenkgelagert. Die Lagerstelle 51 dieses Hebels 50 iiegt hier außerhalb des Gestänges 21. Lediglich das mittlere Teilstück 52 des Hebels 50 bildet einen Abschnitt im Verlauf des Gestänges 21. Durch Veränderung der dabei wirksam werdenden Hebelarmlängen 53, 54 ist eine aufeinander genau abgestimmte Justierung des Längungsgliedes 20 und des Gegenkraftgliedes 30 möglich. In jedem Fall greift die Last, wie anhand des weiterführenden Gestänges 55 veranschaulicht ist, an einem kürzeren Arm 56 dieses Hebels 50 als das Gegenkraftglied 30. durch Verstellung ist das gewünschte Obersetzungsverhältnis erzielbar.

Darüber hinaus ist es aber auch möglich, wie anhand der F i g. 8 verdeutlicht wird, das Gegenkraftglied 30 auf einen gewünschten Wert vorzuspannnen. Zu diesem Zwecke ist das an sich festgehaltene Ende 31 über eine

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Umlenkrolle 57 und ein darüber geführtes Zugseil 58 mit einer Einstelleinrichtung 60 verbunden. Diese Einstelleinrichtung 60 umfaßt eine über eine Handhabe 59 verdrehbare, fest im Gehäuse drehgelagerte Stellspindel 61, deren Gewinde in Eingriff mit einer darauf laufenden Stellmutter 62 steht. An dieser Stellmutter 62 ist das vorerwähnte Zugseil 58 angebracht. Durch Betätigung der Handhabe 59 läßt sich die gwünschte Spannung im Gegenkraftglied 30 einjustieren.

Im Ausführungsbeispiel der F i g. 9 sind die maßgeblichen Bauteile im Kopf einer Kreiszeigerwaage 63 angebracht. Zur Bezeichnung entsprechender Bauteile sind die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 6 und 8 verwendet, weshalb insoweit die entsprechenden Beschreibungsteile dieser vorausgehenden Ausführungsbeispiele gelten.

An der Meßfeder 17 sind zwei in entsprechenden Lagern 46,46' schwenkbar gelagerte Meßwerkhebel 39, 39' angelenkt, die zu einer Parallelführung einer über eine Verbindung 85 daran angeschlossenen Zahnstange 18 dienen, die über ein Ritzel 19 den Zeiger 14 bewegt. Das zur gewichtsmäßig zu bestimmenden Last führende Gestänge 21, 84 ist in einem Teilstück in zwei den Kraftfluß gabelnde Äste zergliedert. Dieses Teilstück läßt sich als eine Schere 64 auffassen, deren einer, beweglicher Schenkel von dem Übersetzungshebel 50 gebildet ist. Die Lagerstelle 51 Iiegt in diesem Fall aber nicht ortsfest im Gehäuse der Waage 63, sondern am Übertragungsgestänge 21 selbst. Beachtlich ist dabei, daß diese Drehlagerstelle 51 mit dem auf der gegenüberliegenden Seite des Längungsgliedes 20 befindlichen Eingangsstück 25 verbunden ist. Der andere Schenkel 65 ist fest am Gestänge 21 angebracht und trägt die vorerwähnte Lagerstelle 51 für den anderen beweglichen Scherenschenkel 50, der auch hier als Übersetzungshebel 50 dienlich ist. An ihm greift zunächst, wie bereits bei F i g. 8, unter Vermittlung eines Hebelteilstücks 56 das weiterführende Gestänge 84 der Waage an. Am Ende des Hebels, entsprechend der Hebelarmlänge 54, greift wiederum das Gegenkraftglied 30 an. Zwischen den beiden Enden der Schenkel 65, 50 dieser Schere 64 ist das Längungsglied 20 angeordnet, welches auch hier als eine weiche Zugfeder ausgebildet ist. Wie anhand der in den Schenkelenden angebrachten Befestigungsstellen 66 für dieses Längungsglied 20 zu entnehmen ist, läßt sich dieses durch geeignete Auswahl der richtigen Befestigungsstellen in seiner Wirksamkeit auf den gewünschten Wert einjustieren. Entsprechend der getroffenen Einstellung wird ein mehr oder weniger großer Teil des Gewichts lediglich über diesen, von dem Längungsglied 20 gebildeten Ast 20 an das Meßwerk 11 weitergegeben, weshalb in Abhängigkeit davon die Längung des Gliedes 20 eintritt, während der Rest über den anderen Ast, nämlich den Arm 56 des Hebels 50 und den festen Schenkel 65 der Schere 64 an das Meßwerk 11 weitergegeben wird. Auf beide Komponenten wirkt, entsprechend den sich dabei ergebenden Zwischenlän gen, die Gegenkraft des Gliedes 30 an. Durch Veränderung der verschiedenen Anlenkpunkte ergibt sich eine Justiermöglichkeit der Vorrichtung in weitem Rahmen.

In Fig. 12 ist eine gegenüber Fig.9 einfachere Ausführung dargestellt, worin verdeutlicht ist, daß grundsätzlich in solchen Fällen der Übersetzungshebel 50 auf der Meßwerkseite des Längungsgliedes im Gestänge angelenkt sein muß, die Wirksamkeit über das Gegenkraftglied 30 dagegen auf der Lastseite dieses

Langungsgliedes 20 eintritt. Das Eingangsgestängestück 25 trägt hierzu einen angeformten Bügel 67, der die vorerwähnte Lagerstelle 51 des Hebels 50 bildet. Parallel zu diesem Bügel 67 verläuft das Längungsglied 20, welches hier an dem gleichen Angriffspunkt wie das ausgangsseitige Gestängestück 24, nämlich an der Lagerstelle 68 im Hebel 50 angreift. Die Justierung erfolgt hier durch Veränderung der Hebelannlängen bezüglich der Hebellagerstelle 51 und des Angriffspunktes des Gegenkraftglieds 30.

In F i g. 11 ist das mittlere Teilstück einer Waage eines Büuprinzips verwirklicht, welches Beziehungen zu der bereits beschriebenen Ausführung von F i g. 7 aufweist. Zwischen die beiden Gestängestücke 24, 25 ist ein Längungsglied 20 eingeschaltet, welches eine sehr ausgeprägte eigene Hysteresiskurve aufweist. Zu diesem Zwecke dienen eine Schar von übereinanderliegenden Tellerferdern 70. Diese sind von einem Gehäuseteil 69 umschlossen, der mit dem einen Gestängestück 24 fest verbunden ist. An diesem Gehäuseteil 69 greift ebenfalls das als Zugfeder ausgebildete Gegenkraftglied 30 in der dargestellten Weise an. Das Ende des anderen Gestängeteilstückes 25 ist in dieses Gehäuseteil 69 eingeführt und mit einem Lagerkern 71 für die Tellerfedern versehen, um welchen herum die Tellerfedern 70 mit Zentralbohrungen übereinandergestapelt sind, wie auch dieses Gestängeende eine Abschlußscheibe 72 trägt, an welcher sich das eine Ende des Stapels dieser Tellerfedern 70 abstützt Das andere Ende des Tellerfedern-Stapels ist am oberen Abschluß 73 des vorerwähnten Gehäuseteils 69 abgestützt Damit dienen diese Tellerfedern 70 als Kompressionsfedern mit ausgeprägtem Hysteresisverlauf. Hierdurch ist es möglich, eine etwaige Hebelübersetzung zur Steigerung der Hystcresisstcuerung am Gegenkraftglied30zu vermeiden.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 10 ist ebenfalls nur das Mittelstück der Vorrichtung dargestellt. Zwischen den beiden Gestängeteilen 24, 25 ist das Längungsglied 20 hier als ein C-förmiger verformbarer Bügel 74 ausgebildet Der eine Schenkel 75 des Bügels ist fest am Gestängeteil 25 angebracht. Der andere Schenkel 76 trägt eine Bohrung 77, durch welche der gegenüberliegende Gestängeteil 24 durchgeführt ist Das Ende dieses Gestängeteils 24 trägt mittels einer Schraubbefestigung 78 einen geeignet bogenförmig gestalteten Abwälzkörper 83, an welchem die Innenfläche des Schenkels 76 anliegt und in Abhängigkeit vom Belastungszustand in verschiedenen Zonen damit in Berührung steht. Dieser Schenkel 76 ist über diese Bohrung 77 hinaus mit einem Arm 79 verlängert, der als Übersetzungshebel 50 für den Anschluß eines als Zugfeder ausgebildeten Gegenkraftgliedes 30 dienlich ist In dieser Ausführung ist ein Bauprinzip verdeutlicht, worin das Längungsglied 20 von einem Teilstück 76, 79 des Übersetzungshebels 50 gebildet ist.

In der letzten Ausführung, gemäß F i g. 13a und 13b ist ebenfalls das mittlere Teilstück einer Vorrichtung 80 gezeigt, und zwar in Fig. 13a in unbelastetem Zustand und in Fig. 13b in belastetem Zustand, wenn am Gestänge das Gewicht G der zu bestimmenden Last angreift Zwischen den beiden Gestängeteilen 24, 25 ist eine Blattfeder 81 gespannt, welche die Funktionen eines Langungsgliedes 20 zu übernehmen hat Im mittleren Bereich ist diese Feder 81 von einem gespaltenen Zapfen 82 beidseitig umfaßt, an welchem ein Übersetzungshebel 50 angelenkt ist Am anderen Ende dieses Hebels 50 greift das als Zugfeder ausgebiidete Gegenkraftglied 30 an. Im belasteten Zustand verformt sich die Blattfeder 81 zu einer S-förmigen Gestalt. Der Zapfen 82 kommt daher in eine Schräglage, wodurch eine Verschwenkung des Überset· /ungshebels 50 und damit eine entsprechende Dehnung des Gegenkraftglicdes eintrilt, weshalb hierdurch eine Rückstellkraft P entsteht, die. wie bereits früher erläutert wurde, dem Gewicht Ci entgegengerichtet isi. Durch den Übersctzungshebel 50 und seinen Zapfen 82 wird diese Kraft auf das Gestänge 25 zurückübertragen, wodurch es zu der geschilderten Kraftünderung im Bereich des nicht näher gezeigten Meßwerks dieser Vorrichtung 80 kommt.

Wie bereits erwähnt wurde, sind in den Zeichnungen lediglich Ausführungsbeispiele dargestellt, die nicht beschränkend wirken; so wäre es möglich, das Längungsglied 20 sowie das Gcgcnkraftglicd IQ durch andere bekannte elastische Glieder, z. B. einen Giimmikörper zu ersetzen. Auch wäre es denkbar, Schworepen del zu verwenden.

Aufstellung der lie/iigs/eichen:

,, } Oberer Gestängen

A ι
A*)\

B B' B"

liingcpunkt

Unterer Gcstängepimki

Gewicht

IS	P	Gegenkraft
	p-
	P"	Zusätzlicher Betrag der Gegenkraft in
	ΔΡ	P"
■4"		Vorrichtung
	10	Meßwerk
	11	Anzeige
	12	Skala
	13	Zeiger
-t?	14	Biwegungspfcil
	15	Bewegungspfeil
	16	Meßfeder
	17	Zahnstange
	18	Ritzel
5°	19	Längungsglied
	20	Übertragungsgestänge
	21	Lastschale
	22	Last
	23	Ausgangstcilstück von 21
55	24	Ausgangsteilslück von 21
	24'	Eingangsteilstück von 21
	25	Eingangsteilstück von 21
	25'	Strecke
	26	Strecke
6o	27	Zusatzstrecke
	28	Zusatzstrecke
	29	Gegenkraftglied
	30	Oberes Ende von 30
	31	Befestigungspunkt für 30
	32	Unteres Ende von 30
	33	Verbindung für 30
	34	Strecke
	35

36	Plattform (F i g.b)	61	Stellspindel von 60
37	Arm	62	Siellmuucr von 60
38	Lasche	63	Kreiszeigerwaage (F i g. 9)
39	Hebel (I ig. 8. 9)	64	Schere
39'	Hebel (C ig. 9)	> 65	Scherenschenkel
40	Hysieresiskurvc (F i g. 5)	66	Anschlußstelle für 20
41	Unterer Ast von 40	67	Bügel (Fig. 12)
42	ObererA st von 40	68	Lagerstelle
43	Bügel (F ig. 7)	69	Gehäuseteil (F i g. 11)
44	Bügel	ίο 70	Tellerfeder
45	Druckfeder	/1	Lagerkern
46	Lager (F ig. 8)	72	Abschlußscheibe
47	Skala	73	Gehäuseabschluß
48	Lupe	74	Bügel (Fig. 10)
49	Lager	15 75	Schenkel von 74
50	Übersetzungshebel	76	Schenkel von 74
51	Lagerstellt- von 50	77	Bohrung in 76
52	TcilsJück von 21	78	Schraubbefestigung
53	Hebelarm bei 50	79	Arm
54	Hebelarm von 50	20 80	Vorrichtung (Fi g. 13a, 13b)
55	Gestängestück	81	Blattfeder
56	Hebelarm	82	Zapfen
57	Umlenkrolle	83	Abwälzkörper
58	Zugseil	84	GestängestüCK
59	Handhabe von 60	2s 85	Verbindung
60	Einstelleinrichtung
		Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Messung von Kräften oder Massen, insbesondere zur Gewichtsbestimmung von Lasten, umfassend ein einen Hysteresisfehler zwischen Wägungen mit ansteigendem und abfallendem Gewichtsgang aufweisendes Meßwerk mit einer Anzeige, einem vom Angriffspunkt der Last zum Meßwerk führenden Übertragungsgestänge und einem parallel zum Meßwerk geschalteten, einstellbaren Gegenkraftglied, welches am Übertragungsgestänge angeschlossen ist und zur Reduzierung des Hysteresisfehiers dient, dadurch gekennzeichnet, daß im Übertragungsgestänge (21) zwischen dem Meßwerk (11) einerseits und der Anschlußstelle (34) des Gegenkraftgliedes (30) andererseits, ein den durch die Hysteresis entstehenden Wegunterschied (28) vergrößerndes Längungsglied (20) angeordnet ist, dessen Verlängerungsrichtung der Kraftwirkung (P) des Gegenkraftgliedes (30) entgegengerichtet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Längungsglied (20) ein Teilstück im Verlauf des Übertragungsgestänges (21) bildet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenkraftglied (30) mittels eines Übersetzungshebels (50) mit dem Längungsglied (20) verbunden ist und daß die Last an einem kürzeren Arm (55) dieses Hebels (50) als (54) das Gegenkraftglied (30) angreift.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehlagerstelle (51) des Übersetzungshebels (50) mit dem — bezüglich der Lage des Gegenkraftgliedes (30) — auf der gegenüberliegenden Seite des Längungsgliedes (20) befindlichen Teilstück (25) des Übertragungsgestänges verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Überset.'.ungshebel (50) den einen beweglichen Schenkel einer ins Übertragungsgestänge geschalteten Schere (64) bildet und daß zwischen die beiden Scherenschenkel (50, 65) das Längungsglied (20) geschaltet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksamen Hebelarmlängen (52, 53, 54) für das Längungsglied (20) und/oder das Gegenkraftglied (30) einstellbar sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Längungsglied (20) und/oder das Gegenkraftglied (30) aus einem elastischen Körper besteht/bestehen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Längungsglied (20) von einem Teilstück (74,76) des Übersetzungshebels (50) gebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Längungsglied (20) aus einem teleskopartig zusammendrückbaren elastischen Körper (45,70) besteht.