DE2625103C3 - Massen- und Kraftmesser - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Massen- und Kraftmesser mit einem Gestell, einen Lastträger und einer Auswertungsvorrichtung, bei welchem die zu messende Größe über ein erstes Übertragungsorgan auf die Spannung zweier quer- « schwingender, über ein zweites Übertragungsorgan von einer Vorspannkraft vorgespannter, an einem Ende miteinander verbundener Saiten einwirkt, so daß die dadurch bedingten Frequenzvariationen zur Ermittlung dieser Größe in der Auswertungsvorrichtung dienen. so

Geräte dieser Gattung sind bekannt So ist z. B. im schweizer Patent 4 74 752 ein Gerät beschrieben, bei welchem eine erste, am Gestell des Gerätes befestigte Saite eine Waagschale und eine zweite an dieser Waagschale befestigte Saite eine Vorspannmasse trägt Dabei wird die zweite Saite nur durch das Gewicht der Vorspannmasse belastet, während die erste Saite durch das Gewicht der genannten Vorspannmasse vorgespannt und durch das Gewicht der Last zusätzlich gespannt wird. Das schweizer Patent 4 47653 beschreibt w ein Gerät, bei welchem zwei am Gestell befestigte, V-förmig angeordnete Saiten durch das Gewicht einer bekannten Vorspannmasse gleichmäßig vorgespannt und durch eine von der zu ermittelnden Last abhängigen Meßkraft ungleichmäßig zusätzlich belastet werden. Die ^h"' Last wird über eine aus der Schale, dem Schalenträger und verschiedenen Elementen bestehende Übertraeuneskette auf die Saiten übertragen. Das Verhältnis der Meßkraft zur Last kann durch Einstellung dieser Elemente festgelegt werden. Das Gerät weist ferner einen Lenker auf, der zur Führung eines der Übertragungselemente der Übertragungskette dient

Bei dom ersten der genannten Geräte ist die Beeinflussung einer einzigen Saite durch die Last mit zwei Nachteilen verbunden. Zunächst erfordert die Ermittlung des Resultates eine recht komplizierte Rechnung. Weiter ist die Justierung des Gerätes (zur Kompensation der Herstellungstoleranzen) nicht für alle Parameter möglich. Diese Nachteile weist das Gerät nach schweizer Patent 4 47 653 dank der Verteilung der zwei Kräfte auf die zwei Saiten nicht mehr auf. Dafür ist das Gerät um den notwendigen Kraftverteiler aufwendiger. Die Anordnung der Saiten ist so getroffen, daß beide Saiten an einem Ende mit dem Gestell, während sie an ihrem anderen Ende mit zwei Kraftübertragungsorganen für die Vorspannung und die Last sternförmig verbunden sind. Bei der Anordnung der Saiten im schweizer Patent 4 74 752 ist eine Saite zwischen Gestell und Lastträger, die andere zwischen Lastträger und Vorspannmasse angeordnet Somit ist die schwingungstechnische Isolierung der zwei Saiten von ihren Anschlußteilen im Bereich ihrer Frequenzen in beiden Fällen umständlich: im ersten Fall müssen zwei Saitenanschlüsse, im zweiten Fall alle vier Saitenanschlüsse mit Filtern versehen werden. Diese Filter, die an sich bekannt sind, bilden einen großen Teil des Gesamtaufwandes des Meßgerätes. Dazu erhöhen sie die elastische Nachgiebigkeit des Meßsystems, was mit statischen und dynamischen Nachteilen verbunden ist Es ist also wünschenswert, diese Filter zu vermeiden, oder aber sie mit anderen, sonst notwendigen oder nützlichen Organen (z. B. zum Zwecke der Übersetzung oder zur statisch bestimmten Führung des Systems) zu kombinieren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war die Schaffung eines Massen- und Kraftmessers, bei welchem die zwei Kräfte auf die zwei Saiten über einen großen Bereich einstellbar für jede Saite verteilt werden können, das System statisch bestimmt ist, der Aufwand an Saitenfillern, sowie der Gesamtaufwand klein sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst daß das erste Übertragungsorgan zwei Zweige aufweist daß die erste Saite an dem Ende, an welchem sie an dem einen Ende der zweiten Saite befestigt ist noch Ober mindestens einen Lenker mit dem Gestell und mit einem Zweig des ersten Übertragungsorgans verbunden ist, daß das andere Ende der zweiten Saite über mindestens einen Lenker mit dem Gestell, mit dem zweiten Übertragungsorgan und mit dem anderen Zweig des ersten Übertragungsorgans verbunden ist

Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt Es zeigt

F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel, F i g. 2 eine Variante zu F i g. 1, F i g. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel, und F i g. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel.

In Fig. 1 ist als erstes AusfUhrungsbeispiel ein Massenmeßgerät, d. h. eine Waage dargestellt. Sie weist ein Gestell 1 auf, an welchem ein Lastträger 2 mittels Lenker 3 befestigt ist. Diese Lenker 3 führen den Lastträger 2 parallel und senkrecht. An einem als Tiefpassfilter ausgebildeten Halter 4 ist am Gestell 1 eine erste, vertikal angeordnete Saite 5 befestigt. An ihrem unteren Ende ist sie an einem Gelenk 6 befestigt.

Ein drahtförmiger. horizontal angeordneter Lenker 7 ist einerseits am Gestell 1 und andererseits am Gelenk 6 befestigL Das obere Ende einer zweiten, vertikal angeordneten Saite 8 ist ebenfalls am Gelenk 6 befestigt, ihr unteres Ende ist mit einem zweiten Gelenk 9 verbunden. Ein zweiter, horizontal angeordneter, drahtförmiger Lenker 10 ist einerseits am Gestell 1 und andererseits am Gelenk 9 befestigt. Unterhalb dieses Gelenkes 9 ist am Gestell 1 eine Vorspannmasse IJ mittels Lenker 12 parallel und senkrecht geführt. Ihr Gewicht wirkt über einen a!s Übertragungsorgan dienenden, am Gelenk 9 befestigten Draht 13 als Vorspannung auf die beiden Saiten 5 und 8. Diese sind somit bezüglich der Vorspannung in Serie montiert. Die beiden Saiten 5, 8 sind ferner gleichmäßig von der Vorspannung belastet. Falls aber eine unterschiedliche Vorspannung der Saiten 5, 8 erwünscht ist. kann die Größe der Vorspannung jeder Saite 5, 8 durch entsprechende Verstellung der Lenker 7, 10 e.ngestellt werden.

Neben den Saiten 5, 8 sind in bekannter Weise am Gestell 1 Erreger- und Abnehmerköpfe 14 angebracht, die mit einer Auswertungs- und Anzeigevorrichtung 15 verbunden sind.

Der Lastträger 2 ist über zwei Drähte 16, 17 und ein Gelenk 18 mit dem Gestell 1 verbunden. Ein horizontal angeordneter Draht 19 verbindet das Gelenk 18 mit einem Gelenk 20, das mittels Drähte 21 bzw. 22 mit den Gelenken 6 bzw. 9 verbunden ist. Das Gewicht der zu bestimmenden Masse 23 wirkt als MeBkraft im Draht 19. Dieser, zusammen mit den beiden Drähten 21, 22 bildet das Übertragungsorgan für dies Meßkraft, die nur von dem Gewicht der Masse 23 abhängt. Die Saiten 5,8 sind von der Vorspannkraft gleichmäßig belastet. Sie werden durch diese Vorspannkraft gestreckt und von den Lenkern 7 und 10 geführt. Die beiden Saiten 5,8 und die beiden Lenker 7, 10 bestimmen somit die Lage der Gelenke 6 und 9, und zwar auch bei vorhandenen Zugkräften in den Drähten 21,22. Somit ist die Lage des Gelenkes 20 und folglich diejenige des Gelenkes 18 bestimmt Der Lastträger 2 ist somit vom von den Saiten und Drähten gebildeten System statisch bestimmt getragen.

Die im Draht 19 wirkende Meßkraft, d. h. die von der zu bestimmenden Masse 23 abhängige Kraft, ist über die je einen Zweig des Übertragungsorgans dieser Meßkraft bildenden Drähte 21, 22 ungleichmäßig auf die Saiten 5,8 verteilt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel belastet der Kraftanteil im Draht 21 die Saite 5 zusätzlich zur Vorspannung. Der Kraftanteil im Draht 22 entlastet in kleinerem Maße beide Saiten 5, 8. Das Verhältnis dieser Kraftanteile entspricht dem Verhältnis der Winkel der Drähte 21, 22 mit der Horizontalen. Diese Winkel bestimmen die Über- bzw. Untersetzung mit welcher die Meßkräfte auf die Saiten 5,8 übertragen

Die Saiten 5, 8 sind in bekannter Weise von den Erreger- und Abnehmerköpfen 14 erregt und ihre Frequenzen sind der Auswertungs- und Anzeigevorrichtung übertragen. Die Wirkung der Meßkraft verursacht eine Variation dieser Frequenzen, die in der Vorrichtung 15, zwecks Ermittlung und Anzeige der Größe der Masse 23 verwertet wird.

In Fig. 2 ist eine Variante des Gerätes der Fig. 1 dargestellt. An Stelle der Vorspannmasse 11 ist eine Zugfeder 24 einerseits am Gestell 1 und andererseits am Ende des Drahtes 13 befestigt. Das Gerät ist dann grundsätzlich ein Kraftmesser, es kann aber auch als Waage verwendet werden.

In Fig.3 ist als zweites Ausführungsbeispiel auch eine Waage dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von demjenigen der F i g. 1 zunächst dadurch, daß die Saiten 5, 8, die Lenker 7, 10 und die Drähte 13, 19, 21 und 22 rein geometrisch anders angeordnet sind. Ferner ist die Vorspann/nasse 11 am längeren Arm eines zweiarmigen, im Gestell 1 schwenkbar gelagerten Hebels 25 befestigL Der andere Arm dieses Hebels 25 ist mittels des Drahtes 13 mit dem Gelenk 9 verbunden. Das Gewicht der Vorspannmasse 11 ist somit übersetzt als Vorspannkraft auf die Saiten 5, 8 übertragen. Die Vorspannkraft wirkt, wegen der gezeigten Anordnung der Lenker 7 und 10, ungleichmäßig auf die beiden Saiten 5, 8. Durch entsprechende Verstellung dieser Lenker kann die Vorspannung jeder Saite einzeln eingestellt werden. Ein zweiter Hebel 26 ist im Gestell 1 schwenkbar gelagert. Der Lastträger 2 stützt sich über eine Stelze 27 auf diesen Hebel 26. dessen Ende über den Draht 19 mit dem Gelenk 20 verbunden ist.

In Fig.4 ist eine weitere Variante sehr schematisch gezeigt, bei welcher die beiden Saiten 5, 8 in einer horizontalen Ebene liegen. Das Gewicht der zu messenden Masse 23 wird in diesem Falle über einen weiteren zweiarmigen Hebel 28 auf den Draht 19 übertragen.

In den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1—3 ist angenommen worden, daß sich alle wesentlichen Elemente (Saiten, Lenker, Übertragungsergane) in der gleichen vertikalen Ebene befinden. Aus diesem Grunde genügt ein einziger Lenker 7 bzw. 10 um die Lage des Gelenkes 6 bzw. 9 im Zusammenhang mit den anderen Elementen festzulegen. Wenn diese Elemente jedoch nicht alle in einer gleichen Ebene angeordnet sind, so müssen mehrere Lenker vorgesehen werden. Ferner wurden diese Lenker 7, 10 als unter Zug stehende Drähte beschrieben. Sie könnten bei spiegelsymmetrischer Anordnung auch als unter Druck stehende Stangen ausgebildet werden, deren eines Ende mit dem entsprechenden Gelenk verbunden wäre und deren anderes Ende sich gegen das Gestell 1 stützen würde.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Massen- und Kraftmesser mit einem Gestell, einem Lastträger und einer Auswcrtungsvorrich- s tung, bei welchem die zu messende Größe über ein erstes Übertragungsorgan auf die Spannung zweier querschwingender, über ein zweites Übertragungsorgan von einer Vorspannkraft vorgespannter, an einem Ende miteinander verbundener Saiten einwirkt, so daß die dadurch bedingten Frequenzvariationen zur Ermittlung dieser Größe in der Auswertungsvorrichtung dienen, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Übertragungsorgan (19) zwei Zweige (21,22) aufweist, daß die erste Saite (5) an dem Ende, an welchem sie an dem einen Ende der zweiten Saite (8) befestigt ist, noch über mindesfens einen Lenker (7) mit dem Gestell (1) und mit einem Zweig (21) des ersten Übertragungsorganes (19) verbunden ist, daß das andere Ende der zweiten Saite (8) über mindestens einen Lenker (10) mit dem Gestell (1), mit dem zweiten Übertragungsorgan (13) und mit dem anderen Zweig (22) des ersten Übertragungsorgans (19) verbunden ist.

2. Massen- und Kraftmesser nach Anspruch 1, 2$ dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Saiten (5,8) senkrecht und die beiden Lenker (7, 10) waagrecht angeordnet sind.

3. Massen- und Kraftmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der beiden » Saiten (5,8) zu denjenigen der beiden Lenker (7,10) nicht parallel sind.

4. Massen- und Kraftmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Übertragungsorgan aus einem Draht (19), einem Gelenk (20) und zwei an diesem Gelenk (20) befestigten, seine zwei Zweige bildenden Drähten (21,22) besteht