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Die Erfindung betrifft eine Waage mit elektromagnetischer Kraftkompensation, enthaltend einen mechanisch-elektrischen Wandler, der einen der Last an seinem Lastfühler proportionalen elektrischen Kompensationsstrom erzeugt, einen Lastaufnehmer und einen den Lastaufnehmer mechanisch mit dem Lastfühler (Tauchspule) koppelnden und letzteren beinhaltenden Mechanismus, eine aus dem Kompensationsstrom einen Gewichtswert ableitende und mittels einer Anzeigeeinrichtung darstellende Auswertanordnung, ein den Mechanismus aufnehmendes Gehäuse und ein innerhalb des Gehäuses angeordnetes Gewicht, sowie eine Schalteinrichtung, mit der das Gewicht alternativ in eine ein Glied des Mechanismus belastende erste, bzw. nicht belastende zweite Stellung bringbar ist.
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Bei einer bekannten Waage dieser Art (US-PS 28 32 535) wird die Waagschale von einem vertikalen Schalenträger gehalten, der dauernd über einen oberen Lenkhebel am Waagengestell geführt ist. Ein weiterhin am Waagengestell schwenkbar gelagerter unterer Lenkhebel greift bei betriebsbereiter Waage mit einer Schneide in eine nach unten offene erste Pfanne des Schalenträgers und bildet für diesen zusammen mit dem oberen Lenkhebel eine Parallelogrammführung. Der untere Lenkhebel enthält einen sich über die Schneide hinaus verlängernden Arm und bildet auch einen Teil der Kraftuntersetzung innerhalb des die Waagschale mit dem Lastfühler koppelnden Mechanismus. Ein mit seinem Mittellager am Waagengehäuse schwenkbar gelagerter zweiarmiger Hebel weist an seinem einen Arm eine Schneide auf, welche mit einer nach unten offenen zweiten Pfanne am Schalenträger zum Eingriff bringbar ist. Am anderen Arm ist eine Auflagefläche ausgebildet, auf der ein Kalibriergewicht ruht, welches eine nach unten offene Pfanne trägt, mit der das Kalibriergewicht auf eine Schneide an dem den unteren Lenkhebel verlängernden Arm auflegbar ist. Der zweiarmige Hebel wird von einer Feder in einer ersten Stellung (Wägezustand) gehalten, in der seine Schneide außer Eingriff mit der Pfanne am Schalenträger ist und das Kalibriergewicht den Mechanismus nicht belastet. Mit dem zweiarmigen Hebel ist der Kern einer Magnetspule gekoppelt, durch deren Erregung der Hebel entgegen der Wirkung der Feder in eine zweite Stellung (Kalibrierzustand) schwenkbar ist, in welcher seine Schneide in die zweite Pfanne des Schalenträgers eingreift und diesen anhebt, wodurch seine erste Pfanne von der Schneide des unteren Lenkhebels freikommt, mit der Folge, daß der Schalenträger, die Waagschale mit einer ggf. aufruhenden Last und der obere Lenkhebel den Mechanismus nicht mehr beeinflussen. Die Magnetspule wird von einem Schalter gesteuert, der gleichzeitig mit der Erregung der Magnetspule wesentliche Bestandteile der im Wägezustand benötigten elektrischen Komponenten, darunter die Gewichtsanzeige, inaktiviert, und der selbsttätigen Kalibrierung dienende elektrische Elemente zuschaltet.
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Mit der bekannten Waage kann daher eine selbsttätig ablaufende Nachkalibrierung vorgenommen werden. Diese läßt aber keinen zwingenden Schluß auf die korrekte Funktion im nachfolgenden Wägebetrieb zu, weil eventuelle Beschädigungen oder Veränderungen an wesentlichen mechanischen Bestandteilen (Waagschale, Schalenträger, Teil der Parallelogrammführung), sowie an elektrischen Bestandteilen (Anzeigeeinrichtung und Teile der Auswertanordnung) nicht erfaßt werden, da die genannten Bestandteile nicht in die Kalibrierung einbezogen sind.
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Bekannt ist es auch (E. Padelt, H. Damm, Wägetechnik . . .), gesondert bereitgestellte Prüfgewichte auf einer im wägebereiten Zustand befindlichen Waage auf deren Lastaufnehmer aufzubringen, an diesem zu diesem Zweck besondere Aufhängevorrichtungen für die Prüfgewichte auszubilden und durch Vergleich zwischen dem von der Waage angezeigten Wert und dem Gewichtswert der aufgelegten Prüfgewichte auf die richtige Funktion der Waage zu schließen. Nachteilig sind dabei der Arbeitsaufwand zur Beschaffung der passenden Prüfgewichte, deren Aufbringung auf der Waage, sowie mögliche Fehler bei der Summenbildung der aufgelegten Gewichtswerte und dem Vergleich mit dem angezeigten Wert.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Waage der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß sie mit einfachen technischen Mitteln eine Funktionskontrolle wenigstens aller elektrischen Komponenten der Waage erlaubt, d. h. einen Aufschluß darüber, ob eine nachfolgende Wägung ein korrektes Wägeergebnis liefert.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sowohl in der ersten als auch in der zweiten Stellung der Schalteinrichtung die Waagschale mit dem Lastfühler gekoppelt ist, daß in den beiden Schaltstellungen die Anzeigeeinrichtung die von dem Lastfühler festgestellte Last anzeigt und daß in unmittelbarer Nähe der Anzeigeeinrichtung das von dieser bei positivem Verlauf der Funktionsprüfung mittels des Gewichts anzuzeigende Soll-Gewicht angegeben ist. Dabei ist das Gewicht dank des Einbaus im Waagengehäuse stets verfügbar, so daß die Kontrolle zu beliebiger Zeit und beliebig oft und ohne zusätzlichen Aufwand vorgenommen werden kann. Regelmäßig dürfte ein einziges Gewicht genügen; lediglich in Sonderfällen mag es angezeigt sein, zwei oder mehrere (gleiche oder verschiedene) Gewichte zu verwenden. Je nach Konstruktion der Waage wird das Gewicht im Normalbetrieb der Waage abgehoben (vom Lastaufnehmer getrennt) oder aber aufgelegt sein. Zweckmäßigerweise sollte es jedoch immer so angeordnet sein, daß es im normalen Wägebetrieb keinen Kompensationsstrom beansprucht, da dies im Regelfall aufgrund der Eichvorschriften eine Verdoppelung des notwendigen maximalen Kompensationsstromes bedeuten würde.
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Häufig sind Waagen der eingangs genannten Art mit einem Hebelwerk zur Untersetzung der Wägelast versehen. In solchen Fällen ist es zweckmäßig, wenn das Prüfgewicht dergestalt am Mechanismus angreift, daß es wenigstens mit seinem vollen Gewicht auf den Lastfühler des elektro-mechanischen Wandlers wirkt. Auf diese Weise kann z. B. bei einer 1:100 untersetzten Waage der volle Wägebereich mit einem Prüfgewicht von (höchstens) einem Hundertstel der Maximallast überprüft werden.
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Vorzugsweise ist das Prüfgewicht ein nach seinem Gewichtswert innerhalb enger Toleranzen genau definiertes (gegebenenfalls geeichtes) Gewichtsstück. In dieser Ausbildung ergibt sich ein weiterer großer Vorteil, der besonders bei untersetzten Waagen der eben besprochenen Art von Bedeutung ist: Das Prüfgewicht kann gleichzeitig zur Justierung der Waage, z. B. zum Abgleich von Unterschieden in der Erdbeschleunigung je nach Aufstellungsort, verwendet werden. Das bei Waagen mit großem Wägebereich besonders mühselige Hantieren mit großen geeichten Gewichtsstücken entfällt.
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Zweckmäßigerweise umfaßt die Schalteinrichtung zur Stellungsveränderung des Prüfgewichts ein elastisch vorgespanntes, selbsttätig in eine Endlage zurückkehrendes Schaltelement. Dadurch wird sichergestellt, daß nach beendeter Funktionskontrolle (oder aber nach der Justierung) das Prüfgewicht stets wieder in seine Normalposition zurückgeführt wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Waage wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.
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In der Zeichnung stellt dar
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Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Waage, und
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Fig. 2 das Prüfgewicht samt Schalteinrichtung.
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Als Beispiel wurde eine Brückenwaage mit 15 kg Wägebereich und einer Untersetzung von 1:100 gewählt. Die Waagschale 10 stützt sich gelenkig auf einen oberen und einen unteren Lasthebel 12, 14 ab; diese sind gelenkig mit einem zentralen, vertikalen Koppelglied 16 verbunden. Auf halber Höhe des Koppelgliedes 16 ist ein Krafthebel 18 angelenkt. Sein Hauptlager 20 ist an einer Säule 22 des Waagengestells 24 angeordnet. Am freien Ende (links in Fig. 1) ist der Krafthebel 18 mit einer Tauchspule 26 verbunden, die im Luftspalt eines Permanentmagnetsystems 28 angeordnet ist. Durch die elektromagnetische Kraftwirkung der stromdurchflossenen Spule 26 im Magnetfeld wird der Krafthebel 20 links so lange nach unten gezogen (Pfeil F 1), bis der Abstand zwischen dem Krafthebel 18 und einer oberen und einer unteren ortsfesten Kondensatorplatte (30 bzw. 32) gleich ist. Ist dieser Zustand erreicht, so herrscht Gleichgewicht zwischen Wägelast (Pfeil F) und Kompensationskraft (Pfeil F 1). Der durch die Spule 26 fließende Strom ist im Gleichgewichtszustand proportional dem Gewicht der Wägelast und kann digitalisiert und angezeigt werden (Anzeige 34).
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Bis hierher ist die Waage konventionell; der elektrische Teil wird schematisch durch das Element 36 dargestellt, welches die Abtastung, Regelung, Speisung und Digitalisierung umfaßt.
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Bei der hier vorgestellten Ausführungsform ist nun der Krafthebel nach rechts verlängert (Arm 18&min;). Er weist am rechten Ende eine Gabelung 38 auf. Die beiden (in Fig. 1 und 2 hintereinander liegenden) Gabelhälften sind V-förmig ausgebildet und dienen zur zeitweiligen Aufnahme eines zylindrischen Prüfgewichtes 40 von 150 Gramm. Der Angriffspunkt dieses Gewichtes hat zum Hauptlager 20 die gleiche Entfernung wie der Angriffspunkt der Kompensationsspule 26, das Gewicht 40 wirkt also mit seinem vollen Betrag.
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Eine Schalteinrichtung 42 ist wie folgt aufgebaut:
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Ein Gabelhalter 44 ist um eine im Waagengestell 24 befestigte Achse 46 schwenkbar. Eine etwa lotrecht verlaufende Verlängerung 48 des Gabelhalters berührt eine Exzenterscheibe 50, die auf einer weiteren im Waagengestell 24 fixierten Achse 52 drehfest montiert ist. Ferner sind mit der Achse 52 drehfest verbunden ein Bedienungshebel 54 und ein Zapfen 56. Eine im Waagengestell 24 befestigte Zugfeder 58 zieht den Zapfen 56 gegen einen ortsfesten Anschlag 60. In dieser (normalen oder Ruhe-)Stellung ist das Prüfgewicht 40 abgehoben vom Hebelarm 18&min; und ruht im Gabelhalter 44. Ein verstellbarer Anschlag 62 sorgt dafür, daß es auch beim Transportieren der Waage nicht aus der Gabel rutschen kann. In seitlicher Richtung ist es durch umlaufende Kerben 64 gegen Verrutschen gesichert.
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Zur Vornahme der Funktionskontrolle wird bei unbelasteter Waagschale 10 und nach vorangehender Nullstellung der Anzeige der Bedienungshebel 54 um etwa eine Vierteldrehung im Uhrzeigersinn bewegt (gekrümmter Pfeil in Fig. 1). Das Prüfgewicht wird dabei abgesenkt und belastet den Hebelarm 18&min;. Arbeiten alle Komponenten der Waage richtig, insbesondere der elektrische Teil, so wird auf der Anzeige 34 der genaue Gewichtswert des Prüfgewichtes 40 erscheinen. Für die Kontrolle kann dieser Wert in unmittelbarer Nähe der Gewichtsanzeige dauerhaft dargestellt, z. B. eingraviert, sein. Stimmen der angezeigte und der vorgegebene Wert (innerhalb der zulässigen Schwankungstoleranz) überein, so ist die Kontrolle beendet, der Hebel 54 wird freigegeben und kehrt selbsttätig wieder in die Ausgangsposition zurück, wobei das Prüfgewicht 40 wieder abgehoben wird.
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Bei genau kalibriertem, d. h. innerhalb der zulässigen Toleranzen abgeglichenem Gewicht des Prüfgewichts 40 kann dieses darüber hinaus zum Justieren der Waage verwendet werden.
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Im dargestellten Fall wirkt das Prüfgewicht an einem gleicharmigen Hebel. Prinzipiell kann es auch beliebig unter- oder übersetzt sein, sofern konstruktive Gegebenheiten oder die Größe des Wägebereichs dies angezeigt sein lassen. Bei anderen Waagenbauformen ist auch eine Anordnung denkbar, bei der das Prüfgewicht und die Kompensationsspule auf denselben Hebelarm wirken. Insbesondere bei Waagen kleinerer Kapazität kann das Prüfgewicht, beispielsweise in Form eines konzentrisch angeordneten Ringgewichtes, auch so vorgesehen sein, daß es direkt auf den Träger der Kompensationsspule einwirkt.