DE2601165B2

DE2601165B2 - Eichfähige, elektromagnetisch kompensierende Waage

Info

Publication number: DE2601165B2
Application number: DE2601165A
Authority: DE
Inventors: Franz Josef 3371 Ellierode Melcher; Heribert 3400 Goettingen Rosenkranz
Original assignee: Sartorius Werke GmbH
Current assignee: Sartorius AG
Priority date: 1976-01-14
Filing date: 1976-01-14
Publication date: 1978-08-17
Also published as: CH614285A5; DE2601165C3; DE2601165A1; US4156361A

Description

keit von den Umgebungsbedingungen, wie insbesondere der Temperatur, im Bereich der erforderlichen hohen Genauigkeiten starke Abweichungen zeigen. Obendrein erfordern solche doppelten Parallelführungen eine hochgenaue Auswahl der Materialien sowie eine sehr genaue Herstellung der Parallellenker (DE-AS 22 33 850).

Weiterhin ist eine Waage der eingangs genannten Gattung bekannt, bei der die Hebelanordnung ein zweiarmig ausgebildeter Hebel ist, der zum Anheben der Waagschale und gleichzeitigen Absenken des Referenzgewichtes mittels eines Elektromagneten verschwenkbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber, die gattungsgemäße Waage derart weiterzubilden, daß eine einfache mechanische Betätigung in Verbindung mit verringertem Bauraum der gesamten Hebelanordnung und hierdurch betätigte Einrichtungen mit geringem Aufwand möglich ist.

Erfindungsgemäß ist zur Lösung dieser Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Waage vorgesehen, daß die Hebeleinrichtung zwei getrennte Hebel aufweist, die mit ihrem einen Ende jeweils an einer der Kurvenscheiben einer Kurvenscheibenanordnung in Anlage gehalten sind und mit ihren anderen Enden, der eine an der Steuereinrichtung und der andere an der Hubeinrichtung eingreifen.

Vorteilhafte Weitergestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß in Verbindung mit einem sowohl konstruktiv als auch schaltungstechnischen Aufwand möglich ist, zu jeder Zeit die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Wägungen einer Waage zu überprüfen bzw. wieder herzustellen.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung erläutert; in dieser zeigen

F i g. 1A schematisch eine eichfähige, elektromechanische Waage gemäß der Erfindung in Wägestellung;

F i g. 1B eine der F i g. 1A entsprechende Waage in Tarierstellung;

Fig. IC eine der Fig. IA entsprechende Waage in einer Stellung, in welcher der Istwert eines Referenzgewichtes bestimmt wird und

Fig.2 eine Darstellung der in Fig. IA bis IC dargestellten Waage und ihr zugeordneter Einrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In Fig. IA sind die in Zusammenhang mit der Erfindung wichtigen Teile einer eichfähigen, elektromechanischen Waage 1 dargestellt. Eine Waagschale la ist auf einen Träger 2 aufgesetzt, welcher über eine Parallelführung 2a an einem schematisch angedeuteten Waagengehäuse \b angelenkt ist. Ein Hubmechanismus 3 ist in Fig. IA so weit abgesenkt, daß eine Wägung durch ihn nicht beeinflußt wird. Ein Topfmagnet 4 und eine in diesem bewegliche Spule 5 ist innerhalb des Hubmechanismus angeordnet; an der Spule 5 ist ein Gehänge 6 angebracht, an welchem der Träger 2 mittels einer nicht näher bezeichneten Querverbindung befestigt ist. Unter der Parallelführung 2a ist in F i g. 1A ein Referenzgewicht 7 angeordnet, das mittels einer Absenkeinrichtung 8 von dem Gehänge 6 abgehoben ist. Ferner ist in F i g. 1A eine mechanisch oder mittels eines Motors betätigbare Antriebswelle 11 dargestellt, an welcher ähnlich ausgebildete Kurvenscheiben 9 und 10 so befestigt sind, daß sie, wie in F i g. 1A dargestellt, um 180° gegeneinander versetzt sind. An den beiden Kurvenscheiben 9 und 10 liegen Rollen 16 und 17 an, die jeweils an dem einen Ende von Hebeln 12 bzw. 13 drehbar gelagert sind. Die beiden anderen Enden der Hebel 12 und 13 sind jeweils mit Federn 15 bzw. 14 verbunden, die zwischen dem schematisch dargestellten Gehäuse Ib und der Absenkeinrichtung 8 bzw. dem Hubmechanismus 3 befestigt sind. Die beiden Hebel 12 und 13 sind in der dargestellten Ausführungsform etwa in der Mitte an dem Waagengehäuse Ibangelenkt.

ίο Wie aus Fig. IA zu ersehen ist, ist in ihr die Wägstellung der eichfähigen Waage i wiedergegeben. Hierbei ist der Hubmechanismus 3 so weit abgesenkt, daß die auf dem Träger 2 aufgesetzte Waagschale 1 und damit die Wägung selbst nicht beeinflußt wird. Das Referenzgewicht 7 ist mittels der Absenkeinrichtung 8 von dem Gehänge 6 abgehoben. Die Antriebswelle 11 und die auf ihr befestigten Kurvenscheiben 9 und 10 befinden sich in ihrer Ausgangsstellung, und an den Kurvenscheiben 9 und 10 liegen die Rollen 16 und 17 unter der Wirkung der Federn 14 und 15 an, die in F i g. 1A vorzugsweise Zugfedern sind.

Wenn nach der Durchführung einer Wägung die Waage austariert werden soll, wird sie in die in F i g. 1B wiedergegebene Tarierstellung gebracht. Hierzu wird die Antriebswelle 11 mechanisch von Hand oder mit Hilfe eines nicht dargestellten Motors zusammen mit den auf ihr befestigten Kurvenscheiben 9 und 10 im Uhrzeigersinn um 90° gedreht. Durch diese Drehung wird die Lage des Referenzgewichtes 7 nicht beeinflußt, so daß es in der angehobenen Stellung verbleibt. Dagegen wird die Waagschale 1 von dem Träger 2 abgehoben, da gesteuert durch die Kurvenscheibe 9 der Hubmechanismus 3 über den Hebel 13 angehoben worden ist. Sobald die Waage die in F i g. 1B wiedergegebene Stellung einnimmt, wird von einem nicht dargestellten Mikroschalter ein Steuerimpuls an eine automatische Tariereinrichtung abgegeben, und dadurch ein ebenfalls nicht dargestelltes Meßwerk oder eine Anzeigeeinrichtung auf Null zurückgestellt.

Wenn nunmehr im Anschluß an die vorbeschriebene Tarierung eine Wägung des Referenzgewicht.es vorgenommen werden soll, wird die Waage in die in F i g. IC wiedergegebene Stellung gebracht. Hierzu wird die Antriebswelle 11 zusammen mit den auf ihr befestigten

« Kurvenscheiben 9 und 10 im Uhrzeigersinn um weitere 90° gedreht. Hierdurch wird dann das Referenzgewicht mittels der Absenkeinrichtung 8 auf das Gehänge 6 abgesenkt, da gesteuert durch die Kurvenscheibe 10 der Hebel 12 durch die Feder 15 in die in Fig. IC dargestellte Lage gebracht ist. Mittels eines zweiten, ebenfalls nicht dargestellten Mikroschalters wird dann ein weiterer Steuerimpuls an eine nicht dargestellte elektronische Einrichtung der Waage abgegeben, woraufhin dann der Istwert des Referenzgewichtes 7 festgestellt und registriert wird. Mit Hilfe dieses Istwertes des Referenzgewichts 7 kann dann ein Korrekturfaktor ermittelt werden, wie anhand von F i g. 2 noch näher beschrieben wird.

Nach Durchführung der Wägung des R.eferenzgewichtes 7 wird die Waage 1 dadurch wieder in die in Fig. IA dargestellte Wägstellung zurückgebracht, daß die Antriebswelle 1 und damit die mit ihr verbundenen Kurvenscheiben 9 und 10 entgegen dem Uhrzeigersinn um 180° zurückgedreht werden.

In F i g. 2 ist der in Blockform dargestellten Waage 1 mit der Waagschale la in bekannter Weise ein Analog-Digital-Wandler 20 nachgeschaltet. Ferner ist in Fig.2 zwischen der Waagschale la und der Waage 1

das mittels der Absenkeinrichtung anhebbare bzw. absenkbare Referenzgewicht 7 dargestellt. Links unten ist in Fig.2 der in Fig. IA bis IC im einzelnen dargestellte Steuermechanismus schematisch in Form eines Schalthebels 18 angedeutet.

Zwischen dem Analog-Digital-Wandler 20 und einer der üblicherweise verwendeten Anzeigeeinrichtungen 22 ist ein Kleinrechner 21 vorgesehen, welchem ein Speicherregister 23 zugeordnet ist. Das Speicherregister kann ein mechanischer Speicher, beispielsweise in Form eines Contraves-Schalters, sein; genauso gut kann aber auch ein elektromagnetischer oder ein aus Halbleitern aufgebauter Speicher verwendet werden. Hierbei haben jedoch die beiden letztgenannten Speicher den Nachteil, daß nach Abschaltung der Versorgungsspannung der jeweilige Speicherinhalt verloren gegangen ist und wieder neu eingegeben werden muß.

Zur Ermittlung eines Korrekturfaktors F muß die Waage in dem entlasteten, in F i g. 1B dargestellten Zustand tariert werden. Danach wird, wie anhand von Fig. IC vorstehend im einzelnen beschrieben wird, das Referenzgewicht 7 auf das Gehänge 6 abgesenkt und sein Istwert M bestimmt; der Sollwert des Referenzgewichts 7 beträgt m. In dem Kleinrechner wird dann automatisch der Quotient aus dem bekannten Sollwert m und dem ermittelten Istwert M des Referenzgewichts 7 gebildet; der Korrekturfaktor Ferscheint dann in der Anzeigeeinrichtung 4 und kann beispielsweise manuell in das Speicherregister 23 eingegeben werden. Wenn es sich bei dem Speicherregister 23 um einen elektromagnetischen oder um einen aus Halbleitern aufgebauten Speicher handelt, kann der ermittelte Korrekturfaktor F parallel zu seiner Anzeige in der Anzeigeeinrichtung 4 automatisch in das Speicherregister 5 eingegeben werden. Nach der Einspeicherung des Korrekturfaktors F in dem Speicherregister 23, bei welchem es sich, um die bei Präzisions- und Feinwaagen geforderte Genauigkeit zu erreichen, um einen sechsstelligen Faktor handelt, kann nunmehr mit dem normalen Wägebetrieb begonnen werden.

Nachdem das Referenzgewicht 7 von dem Gehänge 6 wieder abgehoben ist (siehe Fig. IA), kann auf die Waagschale eine bestimmte Menge des zu wägenden Gutes aufgebracht werden. Der ermittelte Nettowert Λ des zu wägenden Gutes wird dann in dem Kleinrechnei 21 mit dem in dem Speicherregister 23 gespeicherter Korrekturfaktor F multipliziert, und es erscheint dann ir der Anzeigeeinrichtung 4 ein Anzeigewert A = FJV welcher dann das tatsächliche Gewicht des gewogener Gutes darstellt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Eichfähige, elektromagnetisch kompensierende Waage, insbesondere Präzisions- oder Feinwaage, mit Wäge- und Tariereinrichtung in Form eines Waagschalenträgers, einem Analog/Digital-Wandler, einer Anzeigeeinrichtung, einer Steuereinrichtung zum Auflegen und Abheben eines Referenzgewichtes und einer Hubeinrichtung zum Abheben der Waagschale von ihrem Träger mittels einer Hebelanordnung, dadurchge kennzeichnet, daß die Hebeleinrichtung zwei getrennte Hebel (12,13) aufweist, die mit ihrem einen Ende (über Rallen 16, 17) jeweils an einer der Kurvenscheiben (10,9) einer Kurvenscheibenanordnung in Anlage gehalten sind und mit ihren anderen Enden, der eine an der Steuereinrichtung (8) und der andere an der Hubeinrichtung (3) angreifen.

2. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenscheibenanordnung zwei ähnlich ausgebildete Kurvenscheiben (9,10) aufweist, die um etwa 180° gegeneinander verdreht auf einer die Kurvenscheibenanordnung tragenden Welle (11) befestigt sind.

3. Waage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Hebel (12, 13) de« Hebelmechanismus mittels Federn (15,14) in Anlage: an den Kurvenscheiben (9,10) gehalten sind.

4. Waage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn als Zugfedern (14, 15) an den Enden der Hebel (13, 12) angebracht sind, mit welchen diese an der Absenkeinrichtung (8) bzw. dem Hubmechanismus (3) angreifen.

5. Verfahren zur Kompensation der die Empfindlichkeit und die Genauigkeit beeinflussenden Größen von eichfähigen, elektromechanischen Waagen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Istwert (M) des Referenzgewichts (7) unter den jeweils herrschenden Betriebsbedingungen mit der Waage (1) ermittelt und registriert wird, daß hierauf ein Quotient aus dem ermittelten Istwert (M) und dem Sollwert (m) des Referenzgewichts (7) gebildet wird, der in Form eines Faktors (F) festgelegt wird, und daß dann der jeweilige Meßwert des zu wägenden Gutes vor dessen Anzeige mit dem Korrekturfaktoir (F)manvp\iX\zr\ wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der ermittelte, Korrekturfaktor (F) mechanisch, elektronisch oder elektromagnetisch gespeichert wird.

7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Quotienten aus dem Ist- (M) und dem Sollwert (m)des Referenzgewichts (7), d. h. des Korrekturfaktors (F) zwischen den Analog/Digital-Wandler (20) und die Anzeigeeinrichtung (4) ein Kleinrechner (21) geschaltet ist, dem ein Speicher (23) zugeordnet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Kleinrechner (21) zugeordnete Speicher ein manuell einstellbarer Speicher in Form eines Contraves-Schalters, ein elektromagnetischer Speicher oder ein aus Halbleitern aufgebauter Speicher in Form eines RAM- oder Direktzugriffsspeichers ist.

Die Erfindung betrifft eine eichfähige, elektromagnetisch kompensierende Waage, insbesondere Präzisionsoder Feinwaage, mit Wäge- und Tariereinrichtung in Form eines Waagschalenträgers, einem Analog/Digital-Wandler, einer Anzeigeeinrichtung, einer Steuereinrichtung zum Auflegen und Abheben eines Referenzgewichtes und einer Hubeinrichtung zum Abheben der Waagschale von ihrem Träger mittels einer Hebelanordnung.

ίο Bei allen derartigen Waagen muß für den nachgeschalteten Analog-Digital-Wandler zum Vergleich eine Referenz bzw. eine Bezugsgröße vorgesehen sein, damit ein dem analogen Meßsignal entsprechendes Digitalsignal erhalten werden kann. Bei einer bekannten Ausführungsform von eichfähigen, elektromagnetisch kompensierenden Waagen wird hierzu eine elektronische Referenz, beispielsweise eine Referenzdiode mit einer ihr zugeordneten Schaltung, verwendet, welche von außen an- und abachaltbar sind. Diese Referenzmethode ist jedoch schaltungstechnisch sehr aufwendig und erfordert hochgenaue Bauelemente, wie Widerstände, Verstärker, Magnetsysteme u. ä., die sehr teuer sind. Trotz des schaltungstechnischen Aufwandes lassen sich jedoch gewisse Langzeiteffekte, wie beispielsweise ein Driften, odor eine TemperaturbeeinfJussung, nicht in dem erforderlichen Maß ausschließen, damit die geforderten Genauigkeiten erreicht und zuverlässig gewährleistet werden können. Derartige Langzeiteffekte wirken sich jedoch bei eichfähigen Waagen besonders nachteilig aus, da diese verplombt sind und eine Nacheichung der Empfindlichkeit innerhalb der Eichperioden, im allgemeinen zwei Jahre, nicht zulässig und damit nicht möglich ist.

Bei einer weiteren bekannten, elektromagnetisch kompensierenden Wägevorrichtung, die auch als eichfähige Waage ausgebildet werden kann, sind zwei ringförmige Spulen, nämlich eine dem Lastteil zugeordnete Lastspule und eine dem Referenzteil zugeordnete, an einem mit einem konstanten Gewicht belasteten Träger befestigte Referenzspule in demselben magnetischen System, nämlich in einem Luftspalt zwischen einem Gehäuse aus magnetischem Material und dem zentrisch darin angeordneten Permanentmagneten vorgesehen. Hierbei sind die beiden Spulen mittels elastischer Aufhänger unabhängig voneinander beweglich und parallel geführt; Auslenkungen, beispielsweise bei einem Wägevorgang, werden jeweils mittels eines Paars Nullagendetektoren festgestellt. Mit Hilfe einer aufwendigen Schaltungsanordnung werden die Spulen durch entsprechende Kompensationsströme in ihre Ausgangslage zurückgebracht, wobei dann die mechanischen Kräfte den zu kompensierenden Größen entsprechen und der Kompensationsstrom der Lastspule, gesteuert durch eine zugeordnete Schaltung, periodisch zugeführt wird.

Bei dieser bekannten Wägevorrichtung wird somit ständig eine Referenzmasse mitgeführt, damit die Waage als Quotientenmesser arbeilen kann, indem immer der Quotient aus der zu wägenden Masse und der Referenzmasse gebildet wird. Eine solche Einrichtung ist jedoch sehr aufwendig, da praktisch, zwei Waagen in einer Waage vorgesehen sein müssen. Außerdem ergeben sich wesentliche Schwierigkeiten bei der Parallelführung, da sich beispielsv/eise bei einer koaxialen Anordnung der Referennmasse und des Wägeteils unterschiedlich lange Parallellenker ergeben, die in Abhängigkeit von der tatsächlichen Stellung sowie dem Aufstellungsort der Waage und in Abhängig-