DE2621483B1

DE2621483B1 - Elektromagnetisch kompensierende balkenwaage

Info

Publication number: DE2621483B1
Application number: DE19762621483
Authority: DE
Inventors: Christoph Dipl-Phys Dr Berg; Erich Knothe; Franz-Josef Melcher
Original assignee: Sartorius Werke GmbH
Current assignee: Sartorius AG
Priority date: 1976-05-14
Filing date: 1976-05-14
Publication date: 1977-07-07
Also published as: FR2351394B1; FR2351394A1; JPS52145257A; DE2621483C2; CH614777A5; GB1564178A; US4153124A

Description

ORIGINAL INSPECTED

der Ausführung nach Ansprüche wirkt auf die senkrechte Federelemente eine konstante Last, so daß keine Linearitätsfehler infolge Balkendurchbiegung oder Federlängung auftreten und eine gute Reproduzierbarkeit der Wägung gewährleistet ist. Bei der Ausführung nach Anspruch 9 werden Pendelbewegungen der Waagschale durch reibende Gelenke zwischen Waagschale und Lastaufnehmer schnell gedämpft.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.

F i g. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Waage in einer Seitenansicht.

F i g. 2 ist eine Draufsicht auf die Waage von Fig. 1.

Fig.3 zeigt eine zweite Ausführungsform in einer Ansicht wie F i g. 1.

F i g. 4 ist eine Draufsicht auf die Waage von F i g. 3.

Fig.5 zeigt eine dritte Ausführungsform in einer Ansicht wie Fig. 1.

F i g. 6 zeigt eine Draufsicht auf die Waage von F i g. 5, wobei die Waagschale weggelassen ist.

F i g. 7 zeigt eine Ausführungsform eines Federelementes in der Draufsicht.

F i g. 8 zeigt eine andere Ausführungsform eines Federelementes im Schnitt.

Die in F i g. 1 gezeigte Waage hat einen Balken 7, der am Waagengehäuse 20 mittels eines Federelementes 17 mit einem Gelenk 13 als Drehpunkt aufgehängt ist. Der Balken 7 trägt im Bereich seines einen Endes ein Gegengewicht 8, dessen Höhe einstellbar ist und so eingestellt wird, daß der Balken 7 indifferent wird, also keine Änderung der Anzeige bei einer Neigung des Waagengehäuses eintritt. An seinem anderen Ende ist der Balken 7 über ein sich vertikal erstreckendes Federelement 16 mit einem Gelenk 9 mit einem Lastaufnehmer 2 verbunden. Die Federelemente 16 und

17 können auch aus einem Spannband bestehen.

Die Waagschale 6 ist über eine Schalenaufnahme 12, welche durch ihre Reibung Pendelbewegungen der Waagschale 6 sehr stark dämpft, und über eine Stange

18 im Lastaufnehmer 2 vertikal fluchtend zum federnden Element 16 aufgehängt, so daß auf den Lastaufnehmer 2 kein Drehmoment ausgeübt wird. Die Stange 18 trägt auf einem Halter 5 einen Satz von abhebbaren Gewichten 4. Dieser Halter 5 mit den Gewichten 4 wird als Gewichtsschaltung bezeichnet. Zwischen der Gewichtsschaltung und dem Lastaufnehmer 2 ist ein Stoßdämpfer 11 vorgesehen. Ein weiterer Stoßdämpfer, der nicht gezeigt ist, kann zwischen der Waagschale 6 und der Gewichtsschaltung angeordnet werden.

Der Lastaufnehmer 2 ist auf seiner Unterseite durch waagerechte Lenker 15 mit Gelenken 10 und auf seiner Oberseite durch waagerechte federnde Elemente 14 mit Gelenken 10 mit dem Gehäuse 20 verbunden. Wie aus F i g. 2 zu ersehen ist, sind auf der Oberseite des Lastaufnehmers 2 zwei Lenker 14 vorgesehen, die die schrägen Seiten eines gleichschenkligen Trapezes bilden. Die Lenker 15 sind in gleicher Weise auf der Unterseite des Lastaufnehmers angeordnet Die so ausgebildeten Lenker 14 und 15 mit ihren Gelenken 10 bilden die Parallelführung für den Lastaufnehmer 2, wobei diese Parallelführung im wesentlichen nur waagerechte Kräfte aufnehmen muß und infolge ihres Aufbaus Drehmomente und seitliche Kräfte von der Waagschale verkraften kann. Dem Lastaufnehmer 2 ist innerhalb der Parallelführung liegend ein gehäusefester Topfmagnet 1 zugeordnet, in dessen Spalt 22 eine Spule 23 angeordnet ist, die von einem Spulenträger 3 getragen wird, der sich an einem Querarm 21 des Lastaufnehmers 2 abstützt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ragt der Spulenträger 3 von dem Querarm 21 nach oben, wobei sein Mittelpunkt im wesentlichen mit dem die senkrechten Kräfte auf den Balken übertragenden Federelement 16 fluchtend ausgerichtet ist. Der horizontale Abstand zwischen den Gelenken 13 und 9 der vertikalen federnden Elemente 17 und 16 entspricht dem horizontalen Abstand der Gelenke 10 der Lenker 14 und 15, so daß sich für den Lastaufnehmer 2 von der Parallelführung und vom Balken her die gleiche Bewegungskurve ergibt.

Die in F i g. 3 und 4 gezeigte zweite Ausführungsform besteht im wesentlichen aus den gleichen Elementen wie die Ausführungsform der F i g. 1 und 2. Bei dieser Ausführungsform sind jedoch die gehäuseseitigen Gelenke 10 der Lenker 14 und 15 vertikal fluchtend zu dem Gelenk 13 des Federelementes 17 der Balkenaufhängung angeordnet. Bei dieser Anordnung entfällt die fluchtende Ausrichtung zwischen dem Mittelpunkt des Spulenträgers 3 und dem die vertikalen Kräfte aufnehmenden Federelement 16. Der Spulenträger 3 ragt von dem Querträger 21 des Lastaufnehmers 2 nach unten in den Spalt 22 des Magneten 1. Die Lenker 14 bzw. 15 der Parallelführung bilden bei dieser Ausführungsform die Schenkel eines gleichschenkligen Dreiecks, wodurch an der Spitze dieses Dreiecks jeweils nur ein Gelenk 10 erforderlich ist. Dadurch wird die Anzahl der Gelenke verringert und eine geringere Baulänge erreicht

Die in F i g. 5 und 6 gezeigte Ausführungsform der Waage ist oberschalig ausgebildet. Gegenüber der in F i g. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform fehlen die Stange 18, der Stoßdämpfer 11, die Schalenaufnahme 12, die untere Waagschale 6 und der Querträger 21 am Lastaufnehmer 2, während der Topfmagnet 1 umgekehrt angeordnet ist, so daß sein Spalt 22 nach oben weist. In dem Spalt sitzt der Spulenträger 3 mit der Spule 23. Der Spulenträger 3 stützt sich mittig auf dem Querträger 21' des Lastaufnehmers 2 ab, der in einer Schalenaufnahme 2a über ein Dämpfungselement 11' die oben sitzende Waagschale hält.

Die in den F i g. 1 bis 6 gezeigten Waagen arbeiten folgendermaßen: Das Gegengewicht 8 hält das Gleichgewicht zu der Summe der Kräfte, die sich durch den Gewichtssatz 4, die Last auf der Waagschale 6 und die elektromagnetische Kraft auf die Spule 3 ergibt. Wenn beispielsweise die Spulenkraft 0 bis 10 g beträgt und der Gewichtssatz 100 g oder 200 g in 10 g Stücken aufweist, sind beim Nullpunkt, also im lastfreien Zustand, alle Gewichte 4 aufgelegt, wobei das Gleichgewicht ohne die elektromagnetische Kraft gegeben ist. Wenn eine Last aufgelegt wird, erfolgt eine Grobkompensation durch Abheben von Gewichten 4 von dem Träger 5, während die Feinkompensation mittels der elektromagnetischen Kraft erfolgt. Dabei wird eine bekannte elektrische Schaltung verwendet, welche den Spulenstrom über einen Lagenindikator und einen Regelkreis steuert Auf diese Weise kann das Gewicht der auf der Waagschale 6 befindlichen Last sehr genau ermittelt werden.

Dem Lastaufnehmer 2 sind in den Figuren nicht gezeigte Anschläge so zugeordnet, daß sein vertikaler Ausschlag auf weniger als 1 mm begrenzt ist. Diese Anschläge werden zweckmäßigerweise oberhalb und unterhalb des Lastaufnehmers 2 angeordnet, fluchtend mit der Schalenaufnahme 12.

In den F i g. 7 und 8 sind beispielsweise Ausbildungen

von Federelementen 16 gezeigt. Die übrigen Federelemente und Gelenke können jedoch in der gleichen Weise ausgebildet sein. Das Federelement 16 besteht aus einem schmalen Blechstreifen, der an der Stelle 9, an der der Querschnitt stark reduziert ist, ein Gelenk bildet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektromagnetisch kompensierende Balkenwaage mit festem Gegengewicht am Balken und einer Gewichtsschaltung auf der Seite des Lastaufnehmers zur substituierenden Erweiterung des elektromagnetischen Wägebereichs, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastaufnehmer (2) einerseits mit eine Parallelführung bildenden Lenkern (14, 15), welche so ausgebildet sind, daß sie vorwiegend waagerechte Kräfte aufnehmen, mit dem Waagengehäuse und andererseits über federnde Elemente (16), die so ausgebildet sind, daß sie vorwiegend senkrechte Kräfte aufnehmen, mit dem Balken (7) verbunden ist.

2. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikalen federnden Elemente (16,17) und/oder die Lenker (14, 15) aus Blechstreifen mit gelenkbildenden Materialeinschnürungen (9, 10) bestehen.

3. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikalen federnden Elemente (16,17) Spannbänder sind.

4. Waage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Parallelführung die Lenker (14, 15) die Schenkel eines gleichschenkligen Trapezes bilden.

5. Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Parallelführung die Lenker (14,15) die Schenkel eines gleichschenkligen Dreiecks bilden.

6. Waage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Gelenke (10) der Lenker (14, 15) der Parallelführung dem horizontalen Abstand zwischen dem Balkendrehpunkt (13) und dem den Lastaufnehmer (2) und den Balken (7) verbindenden federnden Element (16) entspricht und daß die ortsfest gehaltenen Gelenke auf der gleichen Seite der Parallelführung angeordnet sind.

7. Waage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das den Lastaufnehmer (2) und den Balken (7) verbindende federnde Element (16) senkrecht fluchtend zu der Anlenkung (12) der Waagschale (6) und/oder Gewichtsschaltung (4,5) angeordnet ist.

8. Waage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragspule für die elektromagnetische Kraftkompensation am Lastaufnehmer (2,21) angeordnet ist.

9. Waage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindung (18) zwischen der Waagschale (6) und dem Lastaufnehmer (2) Stoßdämpfungseinrichtungen (11) und reibende Gelenke (12) angeordnet sind.

10. Waage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Lastaufnehmer (2) Anschläge zugeordnet sind, die nur eine geringe vertikale Auslenkung zulassen.

11. Waage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Gegengewichtes (8) so eingestellt ist, daß der Balken (7) indifferent ist, d.h. bei Neigung des Waagengehäuses keine Änderung der Anzeige ⁶S erfolgt.

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch kompensierende Balkenwaage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist bereits eine Vielzahl von Waagen mit verschiedenen Arten von Lagerungen ihrer einzelnen Elemente, wie dem Balken und dem Lastaufnehmer, bekannt. So werden bei Waagen in unterschaliger Anordnung Lagerungen verwendet, die als Schneidenlagerung (DT-PS 12 79 946), als Kreuzbandlagerung (DT-PS 8 43 606), als waagerechtes Spannband und als senkrechte Federn (VDI Zsch. 83/45, 1931, S. 1189) ausgebildet sind. Bei diesen Lagerungen hängt die Schale frei und kann schaukeln, was zu Meßwertschwankungen führt. Außerdem ist bei den Schneidenlagerungen ein Arretieren und Entarretieren notwendig, was weitere konstruktive Mittel und somit einen größeren Aufwand bedeutet. Außerdem unterliegen die Schneidenlagerungen einem Verschleiß. Waagerechte Spannbänder bedürfen einer starken Vorspannung, wobei eine hohe Materialbeanspruchung eintritt und keine hohen Lasten auf die Waage aufgebracht werden können.

Bei oberschaligen Waagen wird die Waagschale durch eine Parallelführung in Form eines Parallelogramms geführt. Als Lager sind ebenfalls Schneidenlagerungen (DT-PS 12 82 307), Spannbandlagerungen (CH-PS 4 86 011) und Kreuzbandlagerungen (DT-PS 23 38 272) bekannt. Diese Nachteile dieser Lagerungen entsprechen den vorstehend beschriebenen, wobei die Kreuzbandlagerung viele Federelemente aufweist, daher eine große Federkonstante hat und leicht Hysterese eintritt.

Zum Stand der Technik gehört auch die elektromagnetische Kraftkompensation bei Balkenwaagen. Dabei kann die Spule in der Gegend des Balkendrehpunktes angeordnet sein, wobei ein Drehmoment zur Kompensation erzeugt wird. Die Spule kann auch in der Gegend des Gegengewichts angeordnet sein, wobei eine Kraft zur Kompensation erzeugt wird.

Wenn man die vorstehend beschriebenen, aus dem Stand der Technik entnehmbaren Lagerungen bei einer Waage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 verwenden möchte, muß man entweder die Nachteile der frei hängenden Schale in Kauf nehmen oder aber eine Parallelführung mit vielen, in komplizierter Weise beanspruchten Lagerstellen aufbauen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, die Waage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so auszubilden, daß der Lastaufnehmer nicht frei pendeln kann und eine einfache, leicht zu dimensionierende und leicht herstellbare Parallelführung entsteht.

Die Lösungsmittel dieser Aufgabe sind im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 zusammengefaßt. Die Unteransprüche sind vorteilhafte Weiterbildungen des Anmeldungsgegenstandes.

Die erfindungsgemäße Waage hat den Vorteil, daß aufgrund der Trennung der waagerechten und der senkrechten Kraftkomponenten am Gehänge eine einfache und leicht zu dimensionierende Parallelführung mit den daraus resultierenden guten Wägeeigenschaften erreicht wird. An den senkrechten Federelementen tritt nur eine Zugbeanspruchung auf, so daß diese Federelemente verhältnismäßig dünn gebaut werden können. Durch die vorstehend beschriebene Anordnung werden keine seitlichen Kräfte auf den Balken übertragen. Außerdem werden sehr wenig Federn benötigt, wobei die Beanspruchung jeder Feder genau definiert ist. Bei