DE2627044A1 - Analysenwaage - Google Patents

Description

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München 80, Schumannstr. 2

16. Juni 1976

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Mettler Instrumente AG, Greifensee (Schv/eiz)

Analysenwaage

Die Erfindung betrifft eine Analysenwaage mit einem schwenkbar gelagerten Waagbalken und mit einem an dessen einem Ende angeordneten Gehänge, welches eine Waagschale sowie schaltbare Substitutionsgewichte umfasst.

Der Zeitbedarf für das Wägen mit solchen Waagen wird stark von Pendelungen der Waagschale und des Gehänges beeinflusst. Diese Pendelungen können zufälliger Natur, z.B. infolge unzentrischer Wägegutauflage, oder aber systembedingt sein, z.B. hervorgerufen durch die Anordnung und Betätigung der Schaltgewichte. So führt beispielsweise eine unsymmetrische Anordnung von Schaltgewichten bei Pendelgehängen zwangsläufig

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bei jedem Schalten zu Gehängependelungen (abgesehen von eventuellen Eckenlastfehlern). Dies führte dazu, dass man zu symmetrischen Anordnungen überging, obwohl diese mit grösserem Aufwand verbunden sind. Eine Möglichkeit hierzu besteht darin, konzentrisch zur Gehängeachse liegende Ringgewichte zu verwenden (siehe z.B. die schweizerische Patentschrift 349.808). Eine weitere Möglichkeit ist die klassische Methode, die Schaltgewichte nebeneinander auf einer horizontalen Achse durch die Gehängemitte anzuordnen, wobei dann alle Gewichtsstufen durch gleichzeitiges Abheben bzw. Absenken zweier symmetrisch zum Gehängzentrum positionierter Gewichtsstücke geschaltet wurden (allenfalls ein einziges, vorzugsweise das grösste, Gewichtsstück kann dabei gen au^!'im Gehängezentrum angeordnet werden). Es müssen also alle Schaitgewichte in Form zweier Teilgewichte vorhanden sein, allenfalls mit Ausnahme der grossten Schaltstufe. Mit dieser Massnahme kann die Neigung zu Pendelschwingungen wenigstens in einer Richtung, z.B. quer zur Längsachse des Waagbalkens, stark reduziert werden. Um jedoch auch in Längsrichtung des Waagbalkens diese Wirkung zu erzielen, muss auch in dieser Richtung eine definierte Position mindestens der abgesenkten Schaltgewichte gegeben sein, d.h. sie müssen zentriert werden. Dies bedingt wiederum zusätzlichen Aufwand, sei es bei den Schaltgewichten selbst, sei es bei ihrer Halterung oder beim Schaltmechanismus oder bei mehreren dieser Bauteile.

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Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, bei einer Waage der eingangs erwähnten Art die systembedingte Neigung zu .Pendelschwingungen auf wirtschaftliche Art zu verringern und insbesondere die Zentrierung der Schaltgewichte in bezug auf eine gewählte Achse durch das Gehängeζentrum mit einfachen Mitteln zu bewirken. Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass am Gehänge eine Halterung mit einem Anschlag vorgesehen ist, an dem die im wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Schaltgewichte geneigt zur Horizontalen selbsttätig zur Anlage kommen. Die gewählte Achse durch das Gehängeζentrum wird dabei regelmässig diejenige quer zum Waagbalken sein, da sich über die unerwünschten Pendelungen hinaus bei bezüglich dieser Achse mangelhaft zentrierten Schaltgewich'ten.bei bestimmten Waagenarten merkliche Wägefehler ergeben können.

Die erfindungsgemässe Lösung ermöglicht die Verwendung sehr wirtschaftlich herstellbarer gerader Zylinder als Schaltgewichte bei gleichzeitiger Erfüllung der Forderung nach einfacher Zentrierung.

Vorzugsweise wird die Halterung die Schaltgewichte in einer Neigung von etwa 15 Grad zur Horizontalen halten. Ein solcher Neigungswinkel gewährleistet genug Bestreben der Schaltgewichte, beim Auflegen an den Anschlag zu gleiten, und ermöglicht andererseits noch einen nahezu vertikalen Angriff der Abhebemechanik beim Schalten der Gewichte. Zur Verdeutlichung der Angabe "etwa 15 Grad" sei erwähnt, dass eine

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Verringerung des Winkels spätestens bei 10 Grad ihre Grenze finden dürfte, da dann das zuverlässige Gleiten der Gewichte an den Anschlag infrage gestellt wird; andererseits ist eine Erhöhung des Winkels über 20 Grad im Hinblick auf das möglichst senkrechte Abheben der Gewichte beim Schalten als unzweckmässig anzusehen. Zweckmässigerweise bildet die Längsachse der aufgelegten Schaltgewichte mit dem Anschlag einen Winkel von wenigstens angenähert 110 Grad. Diese Ausbildung gewährleistet sicheres, reibungsarmes Gleiten der Gewichte auch am Anschlag, andererseits rasches Freikommen der Gewichte vom Anschlag beim Abheben, ohne Gefahr des Anstossens bei etwaigen Pendelungen des Gehänges. Hier ist der praktisch sinnvolle Bereich etwa 10Ö bis 120 Grad.

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In einer 'vorteilhaften Ausführungsform weisen die Schaltgewichte zwischen ihren Enden eine zentrierende Verjüngung auf, in welche beim Schalten V-förmige Kerben von Gewichtsschalthebeln eingreifen, ßabei können ferner am festen Teil der Waage für jedes Gewicht zwei V-förmige Kerben vorgesehen sein, gegen welche die abgehobenen Gewichte arretierbar sind. Bei dieser Ausbildung ergibt sich der weitere Vorteil, dass eine zusätzliche Transportarretierung der Schaltgewichte entbehrlich ist: Es werden stattdessen einfach alle Gewichte in die vom Gehänge abgehobene Position geschaltet.

Bei den bisher bekannten Analysenwaagen sind sowohl der Waagbalken im Waagengestell als auch das Gehänge am Waagbalken regelmässig mit Schneiden gelagert. Es gibt daneben auch

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Waagen mit elastischer Aufhängung von Gehänge und/oder Waagbalken, z.B. mittels Biegelagern. Die Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden besonders deutlich bei einer Anwendung auf Waagen der letztgenannten Art. Demzufolge ist eine bevorzugte Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass das Gehänge mittels Biegelagern am Waagbalken befestigt ist, beispielsweise mittels Kreuzbiegelagern. Diese Anordnung bewirkt aufgrund der Einspannung des Gehänges bereits eine Führung in einer Richtung und damit unter anderem eine Reduktion der möglichen Pendelungen. Ausserdem ermöglicht sie eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung dergestalt, dass mindestens die beiden gröss.ten Schaltgewichte nur je einfach vorhanden sind. Praktisch können nahezu alle Gewichte einfach vorgesehen werden. Diese Ausbildung bedeutet eine nennenswerte · Einsparung an^: Gewichtsstücken und Schaltelementen, ohne die bei früheren Gehängeanordnungen vorhandenen nachteiligen Auswirkungen der Asymmetrie der SchaItgewichte.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert. Für das Beispiel wurde eine Neigungswaage mit Projektionsanzeige an sich bekannter Bauart gewählt. Dementsprechend wurde in den Zeichnungen der Uebersichtlichkeit halber auf die Darstellung für die vorliegende Erfindung nicht wesentlicher Details (z.B. Gehäuse, Projektionsanzeige u.a.) verzichtet.

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In den nicht massstäblichen Zeichnungen stellen dar

Figur 1 eine schematisierte Seitenansicht der Waage, Figur 2 einen Längsschnitt durch die Gewichtsschalteinrichtung längs der Linie 2 - 2 in Figur 3, und Figur 3 eine Draufsicht der Gewichtsschalteinrichtung, teilweise geschnitten längs der Linie 3-3 in Figur 2.

Die Waage gemäss Figur 1 umfasst im wesentlichen eine Konsole 10 als Bestandteil des Waagengestells 12 und einen Waagbalken 14 mit einer an seinem einen Ende pendelnd aufgehängten Waagschale 16 und einer an seinem anderen Ende angebrachten Mikroskale 18 als Bestandteil einer nicht weiter gezeigten Projektionseinrichtung zur Anzeige des Gewichts in Abhängigkeit von der lastbedingten Neigung des Waagbalkens 14. Ein Gegengewicht 20 ist nahender Mikroskale 18 am Waagbalken befestigt. Eine Schaltgewichtselnrichtung 22 ist hier nur pauschal angedeutet, sie wird unten näher beschrieben anhand der Figuren 2 und 3.

Die Konsole 10 mündet in einen Ausleger mit einem Querträger 24, dessen Querschnitt ein auf einer angefasten Spitze stehendes Quadrat ist. Ein gleichartiger Querträger 26 durchsetzt den Waagbalken 14. Ferner mündet dieser an seinem lastseitigen Ende auch in einen solchen Querträger 28, und schliesslich wird das oberste Ende der Gehängeanordnung ebenfalls von einem Querträger 30 gebildet. Auf beiden Seiten des Waagbalkens 14 (in der Zeichenebene vor und hinter ihm) sind jeweils zwei dieser Querträger (24 und 26 bzw. 28 und 30) durch je zwei

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Paar Biegelager 32, welche jeweils zusammen ein Kreuzbiegegelenk bilden, verbunden.

Die Biegelager 32 bestehen aus schmalen, dünnen Metallstreifen, die mit Schrauben 34 an den Querträgern befestigt sind und in ihren Kreuzungsstellen je eine virtuelle Drehachse definieren, welche die Schwenkrichtung des Waagbalkens 14 relativ zur Konsole 12 bzw. diejenige des Gehänges relativ zum Waagbalken 14 festlegt.

Am Querträger 30 ist mittels zweier (in Figur 1 hintereinander angeordneter) Biegebändchen 36 die Schaltgewichtseinrichtung schwenkbar befestigt, und an letzterer ist an einem Aufhänger 38 die Waagschale 16 pendelnd aufgehängt.

Durch zu^grosse-oder stossartig auftretende Belastungen der Waagschale kann es zu Beschädigungen der Bieglager kommen. Um dies zu vermeiden, ist der Aufhänger 38 über wenigstens ein vertikal elastisch deformierbares Zwischenelement, z.B. eine Haarnadelfeder - zeichnerisch nicht dargestellt - in der Schaltgewichtseinrichtung 22 gehaltert. Dieses Zwischenelement bewirkt bei Ueberlast nach kurzer Auslenkung die Anlage des Aufhängers 38 an der Konsole 12, ohne dass es zu einer Ueberbeanspruchung der elastischen Lager (32 bzw. 36) kommt.

In den Figuren 2 und 3 ist die Schaltgewichtseinrichtung 22 detailliert gezeigt. Die Gewichtsstücke 40 sind gerade kreiszylindrische Abschnitte aus Stahl, mit einer Eindrehung 42 in

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der Mitte. Sie ruhen im ungeschälteten Zustand in Kerben 44, 44' eines Rahmens 46 aus Blech, der an den beiden Bändchen 36 am Querträger 30 hängt. Die Bändchen 36 sind unten in je einem Block 48 und oben in je einem Block 50 eingespannt. Die gleichartigen Blöcke 48, 50 sind mit Schrauben am Rahmen 46 bzw. am Querträger 30 befestigt, wobei die oberen Blöcke (50) zum Justieren der Parallelität der Aufhängung höhenverschieblich sind (vertikaler Doppelpfeil in Figur 2).

Die Kerben 44, 44' sind in seitliche Rahmenteile eingelassen, die gegenüber dem "Lot um 15 Grad geneigt sind. Auf der zum Hauptlager (24, 26) weisenden Seite ist der Rahmen 46 mit einem wannenartigen, durchlaufenden Ansatz 52 versehen, der gegenüber dem benachbarten Rahmenteil um wiederum 15 Grad in Riehtung auf die Horizontale geneigt ist. An diesem Ansatz 52 kornmen die nach'einem Schaltvorgang abgesenkten Gewichte selbsttätig zur Anlage, ihre Position ist damit relativ zur Achse durch die Gehängemitte senkrecht zur Zeichnungsebene eindeutig festgelegt.

Die Schaltgewichte sind in zwei Gruppen aufgeteilt, denen je ein Schaltmechanismus zugeordnet ist. Letztere umfassen je eine Sechskantachse 54, 54' mit drehfest aufgesetzten, durch Distanζstücke 55, 55' voneinander getrennten Nockenscheiben 56, 56" und an ihren Ende aufgeschobenen Drehknöpfen 58, 58¹. Auf einer gemeinsamen Welle 60 sitzen drehbeweglich Hebel 62, welche an ihren gewichtsseitigen Enden je eine Abhebegabel· 64

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aufweisen, die beim. Schalten in die Nut 42 der Gewichte 40 eingreift. Am anderen Ende münden die Hebel 6.2 in Finger 66 bzw. 66', welche im Zusammenspiel mit den Nocken 56 bzw. 56' die Bewegung der Hebel 62 steuern.

Ein weiterer, unter 15 Grad zur Vertikalen geneigter Blechrahmen 68 ist mit Schrauben 70 am Waagengestell 12 befestigt. Er verfügt für jedes Schaltgewicht 40 über je eine vordere und eine, hintere Aufnahmekerbe 72' bzw. 72, in welche die durch Drehen der Hebel 62 und Einwirken der Gabeln 6 4 vom Rahmen 4J5 abgehobenen Gewichte 40 gedrückt werden.

Die beiden Gewichtsgruppen setzen sich zusammen aus je einem Gewicht, zu 80, 40, 20 und 10 Gramm bzw. je einem Gewicht zu 4 und 1 Gramm urid zwei Gewichten zu 2 Gramm, um einen Schaltgewi chts'bereich von 159 Gramm in 1-Gramm-Schaltstufen bei minimaler Gewichtsanzahl zu ermöglichen.

Die Ebene durch die virtuellen Drehachsen der Kreuzbiegegelenke (bei Halblast im Neigungsbereich bzw. bei halbem Neigungswinkel) wurde in Figur 2 mit L bezeichnet, die Vertikalebene durch das Gehänge und die virtuelle Drehachse des vorderen Kreuzbiegegelenkes mit L¹, während die Lage der vertikalen Längsebene durch das GehängeZentrum L¹' aus Figur 3 ersichtlich ist.

Aus den obigen Erläuterungen ergibt sich: Die Schaltgewichte und ihre Halterung können praktisch nur in einer Vertikalebene parallel zum Waagbalken 14 schwingen, da die Einspannung des

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Querträgers 30 in den Kreuzbiegegelenken und die Verbindung zum Rahmen 46 mittels Bändern 36 ein Schwingen in einer Querebene praktisch ausschliesst, ebenso ein Verdrehen. Das erstgenannte Schwingen (Pendeln in Längsrichtung) wird nun weitgehend vermieden durch die exakte Position der aufgelegten Gewichte 40 am Anschlag 52. Die in Querrichtung steife Einspannung erlaubt andererseits ohne nachteilige Auswirkungen die gezeigte asymmetrische Anordnung der Gewichte quer zur Ebene L".

Die erfindungsgemasse Anordnung ist sowohl für Neigungswaagen als auch für Waagen mit einer Einspiellage bzw. weglose Waagen geeignet. —

Die kleinere" Anzahl von Schaltgewichten bringt über die wirtschaftliche. Herstellung und Montage hinaus noch den weiteren Vorteil, allfällige Wägefehler beispielsweise im Hinblick auf Feuchtigkeitsfilme (Wasserhaut) zu reduzieren.

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Claims (7)

1. Patentansprüche

   Analysenwaage mit einem schv7enkbar gelagerten Waagbalken und mit einem an dessen einem Ende angeordneten Gehänge, welches eine Waagschale sowie schaltbare Substitutionsgewichte umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehänge eine Halterung mit einem Anschlag vorgesehen ist, an dem die im wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Schaltgewichte geneigt zur Horizontalen selbsttätig zur Anlage kommen.
2. 2. Analysenwaage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung die Schaltgewichte in einer Neigung von etwa 15 Grad zur Horizontalen hält.
3. 3. Analysenv/aage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse der aufgelegten Schaltgewichte mit dem Anschlag -einen Winkel von wenigstens angenähert 110 Grad bildet
4. 4. Analysenwaage.nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltgewichte zwischen ihren Enden eine zentrierende Verjüngung aufweisen, in welche beim Schalten V-förmige Kerben von Gewichtsschalthebeln eingreifen.
5. 5. Analysenwaage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am festen Teil der Waage für jedes Gewicht zwei V-förmige Kerben vorgesehen sind, gegen welche die Gewichte im abgehobenen Zustand arretierbar sind.
6. 6. Analysenwaage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehänge mittels Biegelagern am Waagbalken befestigt ist.
7. 7. Analysenwaage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die beiden grossten Schaltgewichte nur je einfach vorhanden sind.

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