DE2703155A1

DE2703155A1 - Waegevorrichtung mit einem auf dem moire-effekt beruhenden optoelektronischen umwandler

Info

Publication number: DE2703155A1
Application number: DE19772703155
Authority: DE
Inventors: Bosco Wu
Original assignee: Pitney Bowes Inc
Current assignee: Pitney Bowes Inc
Priority date: 1976-01-30
Filing date: 1977-01-26
Publication date: 1977-08-04
Also published as: JPS52101072A; CA1053270A; NL7700878A; US4044847A; GB1521021A; DE2703155C2

Description

LEiNWEBER & ZIMMERMANN

ο Dipl.-Ing. H. Leinweber

Dipl.-Ing. Heinz Zimmermann Dipl.-Ing. A. Gf. v. Wengersky

Rosental 7, 8000 München 2

2. Aufgang (Kustermann-Paseage) Telefon (089) 2603989 Telex 528191 lepatd Telegr.-Adr. Lelnpat München

d«. 26. Januar 1977

UnMr Zeichen geg/C

u-öü4 Pitnej-Bowes, Inc. Stamford, Connecticut USA

Wägevorrichtung mit einem auf deu nOire-Effekt berulienden optoelektronischen Umwandler

Die Erfindung besieht sich auf eine Wägevorrichtung mit einer Iloire-Optik und einer Leseeinrichtung zur Anzeige der Auslenkung der Waage.

Aus dem US-Patent 3 Öb1 4öO ist eine automatische Hoch geschwindigkeits-Postverarbeitungsanlage zum Sortieren und Frankieren großer Mengen gemischter Postsendungen bekannt. In dieser Anlage wird eine optische Leseeinrichtung zur Anzeige der Auslenkung der Waage bzw. deren Tarriereinrichtung verwendet, wenn ein Poststück zur Bestimmung der Postgebühr aufgefegt wird. Diese bekannte Einrichtung weist eine Keihe Photodetektoren am Ende eines Lichtweges auf. Eine von der Tariereinrichtung getragene Blende kann dahingehend betätigt werden, daß sie schrittweise den Lichtweg zu den aufeinanderfolgenden

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Photodetektoren in der Reihe blockiert. Auf diese Weise wird ein Signal erzeugt, das der Anzahl der im Licatweg verbleibenden photodeteKtoren und damit der Auslenkung der Tariereinrichturig entspricht, und dieses Signal wird zur Festsetzung des auf aas Postsiick aufzudruckenden Portos verwendet.

kit der bekannten optischen Leseeinriohtung sind mehrere ^ac.itüilu verbunden. Z.13. werden für einen kleinen Wägebereich bereits sehr viele Photodetektoren benötigt, deren Anzahl mit Vergrößerung· des Wägebereichs zunehmen muß. Ferner; muß de^' jeweilige Übergangspunkt, an welchen der PhotodeteK-tor schaltet, z.B. vorn leitenden Zustand in den nichtleitenden Zustand, fur die aufeinanderfolgenden Portoabstuiungen individuell eingestellt werden. Diese Übergangs- bzw. Schaltpunicte sina sear Kritisch, und die gestellten Anforderungen an die Toleranz machen die endgültigen Einstellarbeiten schwierig und zeitraubend.

Ein anderer Kachteil betrifft den relativ großen Projeiütionsweg, beis_Fie]a/eise Ad bis bü cm ("iö bis 24 inches), die iai iiinblick auf die notwendige optische Vergrößerung benötigt wird. Ein derartig großer Projektionsweg und die kritischen Schaltpunkte fuhren dazu, daß¹ die Genauigkeit "der Anzeige gegenüber Erschütterungen und anderen Umgebungseinflüssen setir empfindlich ist.

Eine ähnliche optische Anzeigeeinrichtung zur Gewichtsbestimmung ist ferner in dem US-Patent 3 L)2ö yV( beschrieben, wonach eine Kodierte Karte durch einen lastabhängigen Hebel bewegt wird, wobei aie kodierten Markierungen der Karte auf eine Reihe Photozeilen projeziert werden. Diese Einrichtung hat u.a. auch den liachteil, daß sehr viele Photozellen zur Gewichts bestimmung benötigt werden, wobei der Übergangspunkt einer jeden Ptiotozelle kritisch ist.

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υ der US-PS ο -^o ;l j Kommer, ein üs/eglicnes und ein stationäres Stabgitter in optischer Ausrichtung zur Anwendung. J)b.s bewegliche Gitter wirkt als Verschluß, um nacheinander einen Lichtstrahl durcu die Gitter zu blockieren. Die von den aufeinanderfolgenden Licntimpulsen erzeugten trischea Signale werden üann zur Erzeugung ei not, gewichtsansigenden Signals verarbeitet, Ein markanter _i(acnteil optischen Systems iie^t üarin, daij kleine Verscuieuun^en (weniger als die Austü.nde zwischen den aufeinanderfolgenden Gitterstäben) praktiscn nicht zur Anzeige ^elar^gen iiönneu.

Optische Mei3- und Steuersysteme, weiche ^oire-Interferenz'iiuster verwenden, sind bereits im Zusanniennang mit Werkzeugmasctiinen vorgeschlagen worde.:.. Me-ugeräte dieser Art sind in den US-Patenten ζ ϋυα ?Ί7, ^ bdu /K, ί_ ou'i -j<\^vj und 'j YoA bod beschrieben unü rneasen die bewegung des Werktisches der Maschine im HinblicK auf das nah^e

Eine weitere Positionsanzeigeeinrichtung, die mit noiremustern arbeitet, ist in dem üS-Pfctent j> ("yj v^c offenbart. j Diese Einrichtung Genötigt mindestens ν pnotoeleKtrioOho /,eilau Der Ausgang der Photozeilen wird in zyklischer Folge durch j Abtastimpulse ausgewählt, u^rn ein zusammengesetztes Ausgaugüsignal zu erzeugen, das mit einem jesugssignal ver^licixCLL wird. Die vielen Photozellen machen jedocti die Einriühtung Kompliziert und teuer und erhöhen die Gefahr einer Fenlleis tung.

Die US-Patente -j T\'j 13S¹ und 3 7Oo uoi zeigen typiscne Einrichtungen mit einer hoire-Optik zur Feststellung vor: Verschiebungen und weisen auf einen der i.acnteile der früheren mit uilfe des lioirfe-Effekts arbeitenden iießtechniiien hin. Dort werden mehrere Streifen-photodetuktoreti verwendet, deren L-inge jeweils etwa der ureite deb indexgitters entsprio ht.

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ORIGINAL INSPECTED

Zur Abstimmung des Abstaudes der photodetektoren mit dem Aüstoad der Moire-Streifen wird äor schiefe Winkel zwischen detj Gittern verstellt, um den Abstand der Moire-Streifen zu verändern. Unglücklicherweise ergeben kleinste Änderungen diesem Winkels groi^e Änderungen im Abstand der Moire-Streifen üo daυ eint diffizile, präzise Winkeleinstellung vorgenommen werden nuij, sollen die Moire-Muster mit den Abstanden der pliotodetektoren übereinstimmen.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine Wägevorrichtung mit einer optischen Leseeinrichtung zu schaffen, die nicht die oben genannten Nachteile der bekannten Systeme aufweist.

Zur Losung dieser Aufgabe besitzt die erfindungsgemäße Wägevorrichtung ein optisches System zur Erfassung der Auslenkung der Tariereinrichtung, indem ein Moire-Muster erzeugt wird und das Muster in verstärkter, direkter Abhängigkeit von der Auslenkung bewegt wird. Das Muster der Moire-Streifen wird durch Modulation eines Lichtstrahls erzeugt, der durch ein paar parallele Strichgittersätze geworfen wird. Sowie der Tarieraufbau der Waage belastet wird, hat die damit verbundene Auslenkung des einen Gittersatzes eine Bewegung der aufeinanderfolgenden Moire-Streifen über eine Reihe Photodetektorpaare zur Folge. Die Grobeinstellung zur Synchronisation zwischen den Photodetektorpaaren und dem Moire-Musuter wird durch Einstellen des schiefen Winkels

angle;
(shew zwischen den Gittersätzen bewirkt. Die Feineinstellung wird durch Änderung der effektiven Photodetektorabstände innerhalb der Heihe und bezüglich des Moire-Musters vorgenommen. Eine Belastung mit einem gegebenen Gewicht erzeugt eine bestimmte Auslenkung der Tariereinrichtung, und die daraus resultierende lineare Bewegung einer gegebenen Anzahl

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i-iOire-Streileu aber einen Bezugspunkt, d.h. einen photodetector, tic t eine übstimmte Anzatil von auie ...uaridcrfoigeiiden,
day G-ewici.it anzeigenden Impulsen zur FoLjO, die üur Weiter- I verarbeitung una ntcuiolgenuen Verwendung geeignet sinct.

Die erf indungs_bemäije WägeeiuriuntdiL, aat den Vorteil, ecu "i.nre üptoeie^trouitiCiiu uete^tortinricutunt; wirtüchaitlioti Hergestellt werden kaim, einiacn im Auioau ist und zur
sctinellen, aber genauen G-ewicat j bestimmung ye^ignet is.t.

Ferner schafft die Erfindung eine Waage mit einer

i-ioire-Optiiv zur Erzeugung von Interferenzstreifen und mit !

einer Photodetektoreinrichtung zur Erfassung der Bewegung \

der Interferenzstreifen, die durch eine Belastung der Waage j

bewirke wird.

i Ein anderer Vorteil ist darin zu sehen, dati die op-

t is ehe Detektoreinrichtung unabhängig vom Wägebereicn mit einler minimalen Anzahl Photodetektoren auskommt. j

ferner zeigt die optische Detektoreinrichtung die j Auslenkung der Tariereinrichtung dadurcn an, daü die Bewegung eines vergrößerten Hoire-ilusters erfaßt wird, das direittj quer zu einem relativ kurzen optischen Weg projiziert wird. '

Ferner ist ein Vorteil, daß die Feineinstellung zwi- ι

sehen dem Pnasenwinkeiabstand der Moire-Streifen und dem J

Photodetektorabstand durch Änderung des wirksamen Abstandes | zwischen den photodeteictoren erreicht wird.

Die Erfindung wird nun an einem Ausführungsbeispiel
und anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In
der Zeicanurig stellen dar;

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709831/070A " ORIGINAL INSPECTED

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ί·¹ ig. Ί eine Seitenansicht einer aufgeschnittenen

erfindungsgemäßen Wägevorrichtung, wobei die hier nictit interessierenden Teile zwecks grünerer Klarheit weggelassen sind, jedoch die optische Detektoreinrichtung, mit der eine Änaeigeeinricütung Detätigt werden kann, gezeigt ist,

Fig. 2 eine vergrößerte vorderansicnt der optischen Detektoreinrichtung einscniieulich aes pnotoeleütrischen Umwandlers, der für eine Vertikal bewegung ait aor Waagschale entsprechend

j angeordnet ist,

Fig. ~-j einen Schnitt durcn den umwandler entlang ^{; r} der Linie IH-III der Fig. 2, wobei eine '■ Ueleuchtungslampe und eine Sammellinse gezeigt

uitiü, die einen Lichtstrahl α ure η ein Paar paralleler Strictigittersätze auf transparenten Substraten projizieren, von denen der eine

ι bezüglich zum anderen fixiert ist, der am ■

! Umwandler angeordnet ist una dessen Bewegung

' mitmacht,

Fig. 4 eine vergrößerte Rückansicht der Detektoreinrichtung, wobei eine vertikale U-fÖrmige Schiene gezeigt ist, innerhalü welcher der fixierte Gittersatz festgeklemmt ist,

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AL /NSPECTEO

Fig. U eine vergrüuerte bcaeuttische Ansiont des Hoire-i-iusttrü, wie es auf einer Reine Pnotoüeteiitoren projiziert wird, die auf einer dretiuaren Seneioe im. Umwandler angeordnet sind, und

Fig. ο eine fragmentariscue perspektivische Ansicat des paotoüeLeKtorträgers.

In dur Zeichnung ist Mit der uezugszahl 10 eine typische Wägevorrichtung τιΐΐ einer optischen De theatereinrichtung Xa bezeichnet, die gemäü der tiriindun._. ist. Sofern nichts anderes gesagt wird, iiann die rientung 1ü iiinsichtlicn des Aufuaaes und inrer Arbeitsv;eise bekannt sein. Zwecks Darstellung der Erfindung ist hier eine Briefwaage des Trommelt,/ps ähnlich den in der Pitney Lowes α. Corporation Serias 'j>'(OO erfaßten Waagen gezeitjL Die Wägevorrichtung IU weist eine Waagscnale oder Plattform 14 auf, die von einem T'araplunger Io getragen wird, jjie Waagscnale 14 itann sicn mit xiiife eines Gestänges in vertii^ior dichtung üewegen, QuS mit dem Plunger Io drenoar verbunden ist und einen ooeren und einen anteren Anlenkarm Io und cO welcue parallel zueinander verlaufen. In diener;! Zi ULUiJ, wird bemerkt, daij aie uägevorricatung derart ausgelegt j ist, dciü sicn im wesentlicnen eine lineare Auslenkung aer ' Waagsctiale 14 üoer ihren arueits-näLiigen VerseuieDungsbereicn | beim Aufsetzen unterscniedlicaer Gewicnte auf die Waagschale : 14 ergibt. j

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'" 'SklQINAL INSPECTED

In Übereinstimmung ant der vorliegenden Erfindung iüt eine optiscue üete^toreiiiriciituiig in das Genäuse der V/u.^xvorrLCutung untergebrc.cat und betriebsmäßig swiücueii ue\. ,laupiramen der Waage una der Tariereinrichtung derart ungeordnet, dab sie meCiiuLiirica durch die Bewegung der Tariereinr'.ciitimg gesteuert wird, wodurch die Verschiebung der V/aagschale 14 aufgrund einer Belastung erfaßt werden kann. Dio optische Detektoreinricntung 12 der vorliegenden Erfindun, kann praktisch in jeder Wägevorrichtung Anwendung finden, die das Gewicht durch Messung der Auslenkung einer Tarierüiuricntung feststellt.

Geji'dJj der vorliegenden Erfindung wird die Bewegung eines i-ioire-ilusters zur Anzeige und nessung der Belastung der Waagscnale verwendet. Für diesen Zweck ist ein Paar paralleler Strichgittersätze vorgesehen, die auf transparenten Suostraten aufgebracht sind, wobei der Aufbau und die iiU,üüSühuiten solcher Substrate einscnlie^lich der damit verbundenen Gitter in der Hoire-Optik wohlbekannt sinu. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist der eine der Gitter-Scttze, nämlich 22, starr mit dem Hauptrahmen der Wägevorrichtung verbunden, während der andere Gittersatz 4ü mit der Tariereinrichtung verbunden ist und sich mit dieser eng am fixierten Gittersatz 22 vorbei in einer ' zu diesem Gitter- SiM parallelen Ebene bewegt. Die Gitter eines jeden Satzes

, und <tU kürnien z.B. üUO lionchi-Gitterstriche pro Zentimeter

' Qzw. 20UÜ pro inch aufweisen; jedoch kann die Dichte der

^! Gitterstriche eines jeden Satzes variieren und muß nicht notwendigerweise bei beiden Gittern die gleiche sein. Es wird

; nun Bezug auf die Fig. 2, j> und 4 genommen. Der fixierte re-

' tikuläre Gittersatz 22, der auf der ebenen Oberfläche einer

j transparenten Platte oder eines Substrats 23, beispielsweise

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_t|njijg»GUNAL INSPECTED

aus Glas, aufgebracht ist (frig. 3), ist in einer im wesentlichen vertikalen Lager innerhalb einer U-förmigen Halteschiene 24 angeordnet. Die Schiene 24 erstreckt sich zwischen einem oberen und einem unteren Halter 26 und 2b (Fig. 1) und ist daran jeweils befestigt. Der untere Halter 28 ist an einem Abschnitt des Hauptrahmens 29 befestigt (Fig. 1). Ein Randabschnitt der ebenen Oberfläche des Substrats 23 liegt an einer flachen Innenwandung eines Flansches der Schiene 24 an, so daß dieses Substrat in einer nicht drehbaren, fixierten Lage am Hauptrahmen mittels mehrerer Klemmschrauben 30 (Fig. 3 und 4) befestigt werden kann, die einen Klemmdruck gegen ein Futter 32 ausüben.

Ein paralleles Paar vertikaler Führungsstangen 34 und 36 (Fig. 3) erstreckt sich zwischen dem oberen und dem unteren Halter 26 und 2b der Detektoreinrichtung 12 und ist an diesen Haltern befestigt. Dabei erstreckt sich jede Führungsstange parallel sur Ebene deü Substrats 23. Kin optoelektronischer Umwandler 3b nach der Moire-Technik ist verschiebbar an den Führung^stangen 34 und 3o angeordnet und weist ein Gehäuse auf, das aus zwei Teilen 3öa, 3Öb (Fig. 3) zusammengesetzt ist, welche durch geeignete Mittel, wie Schrauben (3bc in Fig. 4), aneinander befestigt sind. Das Gehäuse des Umwandlers weist zwei parallele, vertikale Bohrungen für einen Gleiteingriff mit den Führungsstangen 34 und 3b auf, so daJa der bewegliche Gittersatz 40 genau parallel zum fixierten, retikulären Gittersatz 22 bei einer Verschiebung ausgerichtet bleibt. Das Geuäuse des Umwandlers ist mit einer zylindrischen Bohrung 4o versehen, die sich durch das Gehäuse erstreckt und deren Achse senkrecht zur Ebene des Gittersatzes 22 verläuft. Innerhalb der Bohrung befindet sich eine rohrförmige Hülse 44, an derein

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innerWEnde ein scheibenförmiges Substrat 42, beispielsweise aus Glas, befestigt ist, auf dem der Gittersatz 40 aufgebracht ist. Um den Abstand zwischen den Gittersätzen und die Teilung bzw. die Abstände zwischen den Streifen des Moire-Interferenzmusters einstellen zu können, ist die Hülse 44 durch geeignete, bekannte Mittel, wie z.B. eine Schraube 44a, in der Bohrung 46 einstellbar befestigt, so daß die Hülse sowohl axial als auch winkelmäßig innerhalb der Bohrung eingestellt werden kann.

Um für einen Lichtstrahl zur Modulation durch die Gittersätze sorgen zu können, Kommuniziert die Bohrung 46 mit einem erweiterten, rechteckigen Bereich bzw. Öffnung 4y (Fig. 3 und 4), der in dem Teil 3.t3& des Gehäuses ausgebildet ist. Eine geeignete L&mpe 4ö ist durch geeignete Mittel innerhalb der Öffnung 49 angeordnet, um eine Lichtquelle für die gegenwärtige Moire-Optik zu schaffen. Eine Sammellinse ist in einem Ring 51 (Fig. 3) befestigt, der seinerseits starr inerhalb der Bohrung 46 zwischen der Lampe 4b unddeia fixierten retikulären Gittersatz 22 angeordnet ist, um einen konzentrierten Lichtstrahl von der Licntquelle 48 durch die Gittersät^e 22 und 40 zu projizieren. Die Hülse 44 ist in axialer Richtung und in Drehrichtung eingestellt und in einer Lage innerhalb der Bohrung 4o derart befestigt, daß die Gitter des beweglicnen Gittersatzes 40 unter einem kleinen scniefen Winkel bezüglich zu den Gittern des fixierten oder retikulären Gittersatzes ^2 angeordnet sind und daß die optische Interferenz zwischen den zwei Gittersätzen den Lichtstrahl in parallele Moire-Streifen moduliert, wie es in der Moire-Optik bekannt ist.

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Eine Belastung der Waagschale 14 bewirkt, daß der Umwandler 38 und damit das bewegliche Substrat 42 und der Gittersatz 40 sich nach unten bewegen, wie aus Fig. 1 zu ersehen ist. Diese Abwärtsbewegung wird durch eine Betätigungsstange 52 erzielt und gesteuert, die durch geeignete Mittel am Umwandler 38 befestigt ist und sich von diesem nach oben erstreckt. Das obere Ende der Betä-tigungsstange 52 ist durch geeignete Mittel an der Unterseite der Waagschale 14 befestigt, so daß sie der Bewegung der letzteren folgt. Es versteht sich, daß das Gewicht des Umwandlers 38 undder Betätigungsstange 42 eine Vorlast schaffen bzw. einen Teil des Tarieraufbaus der Waage 10 bilden.

Wenn die Gitter desfixierten, retikulären Gittersatzes 22 in einer im weseritlicnen horizontalen Lage ausgerichtet sind, ergibt die Abwärtsbewegung des Umwandiers Oo und damit die AbwärtsDewegung des Gittersatzes 40 eine im wesentlichen horizontale Bewegung der aufeinanderfolgenden, im wesentlichen sicu vaüikal erstreckenden i-Ioire-Strei fen. Die Linienbewegung wird gemäß der Erfindung erfaßt und gezählt, um ein dem Gewicht oerauf der die Waagschale 14 aufgesetzten Last entsprechendes Signal zu erzeugen. Die Bewegung des Koire-Interferenzmusters wird durch mehrere Photodetektoren 34, 5o, i?<3, uO (Fig. 2) erfaßt. Diese Photodetektoren sind an sich bekannt und auf einer nicht leitenden Scheibe b2 angeordnet (Fig. b); die Photoleiter sind untereinander auf gleichen Abstand gehalten und in einer linearen Heihe entlang der Ortsachse angeordnet, die mit einem Durchmesser der Scheibe zusammenfällt. Die Scheibe bZ ist innerhalb der Boiirung der Hülse 44 in Anlage gegen eine innere Hiilsananschlagsschulter d3 angeordnet

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und in einer gewünschten Drehstellung bezüglich der Hülse mittels einer Kletnmansciiette 64 befestigt, die über ein Gewinae an der Innefläche des äußeren Endes der Hülse 44 angreift. Obwohl vier Photodetektoren dargestellt sind, können auch befriedigende Ergebnisse mit lediglich zwei Photodetektoren erzielt werden, die sowohl die Größe als auch die Richtung des Moire-Streifenmusters erfassen. Zwecks klarerer Darstellung ist die Scheibe 62 in Fig. 3 in einem beträchtlichen Abstand zum Substrat 42 gezeigt. In der Praxis jedoch ist die Scheibe in axialer Richtung dicht am Substrat 42 zwecks maximaler Auflösung angeordnet.

Es versteht sich, daß jeder der Photodetektoren 54, 56, 58 und 60 in optimaler Weise effektiv 90° von jedem benachbarten Photodetektor angeordnet ist, gegenüber dem zyklischen iioire-lnterferenzjiuster gemessen, das sich quer zur Photodeteiztorreihe bewegt. Diese Ortsbeziehung ist in Fig. 5 darge-/ stellt, in der die lioire-Streifen mit der Bezugszahl 65 versehen sinu und die Photodetektoren 54, 56, -jo und 60, die sehema tisch durch kleine Kreise dargestellt sind, auf der Scheibe Az in einer linearen Reihe angeordnet gezeigt sind. Wenn der Detektor 54 das Zentrum eines Iloire-Streifens sieht, bc-nen die Detektoren 5b und υθ die voneinander abgewandten Seitenränäer anderer derartiger Linien währ ent der Detektor ;>*_■ das Zentrum einesjhellen Zwischenraums zwischen derartigen Linien sieht, wi.ö in Fig, 5 gezeigt ist. Die Photodetektoren ;K und i;o sind elektrisch miteinaner verbunden und zur Erzeugur eines einzigen Ausgangssignals entsprechend angeordnet, wobei die Photodetekteren 5o und 60 in ähnlicher Weise zur Erzeugung eines einzigen Ausgangssignals angeordnet sind. Jedes verbundene Paar Photodetektoren ist um 90° vom anderen getrennt, gegenüber dem zyklischen Linienmuster gemessen, so daß das Kombinierte Ausgangssignal eines jeden Paars zum anderen Paar

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um yu⁰ phasenverschoben ist.

Um die Abstände zwischen den Photodetektoren mit den Abständen zwischen den Moire-Streifen genau aufeinander abzustimmen, bzw. zu synchronisieren, ist es bei den bekannten Anordnungen erforderlich, einqzeitraubende und sehr präzise Einstellung des schiefen Winkeis zwischen den jeweiligen Gittersätzen vorzunehmen, um die Streifenabstände derart zu ändern, daß sie mit den Abständen der Paotodeteictoren übereinstimmen. Das ist deswegen besonders schwierig, weil die oft sehr kleinen Änderungen des schiefen Winkels zwischen den Gittern disproportionale Änderungen im Streifenabstand ergeben. Eriindungsgemäa wird die Feineinstellung zur Abstimmung der Photodetektoren mit der Streifenteilung durch Änderung der wirksamen Abstände zwischen den photodeteKtoren ersielt, um diese an die Streif entstände anzugleichen. Die jeweils vorliegende Photodeteicturteilung Kann leicnt durch Verstellen der Drehlage and Verriegeln der Scheibe bz in der Hülse 44 in der ausgewählten Lage durch Anziehen der Manschette bn geändert werden. Um diese Technik zum Einstellen des Abstandes in vorteilhafter Weise auszunutzen, hat jeder Photodetektor ^4, 2b, 5 ο und bü eine maximale Quer- bzw. diametrale Ausdehnung, die nicht gröiier als die DicKe des Interferenzstreifens ist. Dieser Umstand wirkt sicti sehr gunstig aus, weil die Einstellung der Drehlage der Scheibe bZ sich nicht in Form eines ungenauen optischen Ablesens auswirkt, wenn die Achse eines jeden einzelnen Photodetektors nicht genau senkrecht zur Bewegung des Moire-Musters verläuft.

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Unter Bezugnahme auf Fig. 5 wird die Feineinstellung der Photodetektorteilung bezüglich der Streifenteilung nun im einzelnen beschrieben. Vorausgesetzt, daß der Abstand zwiset en den gezeigten aufeinanderfolgenden Moire-Streifen im Vergleich zur Photodetektorteilung zu groß ist, dann kann zum Ausgleich eine Nachstellung in der V/eise erfolgen, daß die Scheibe 62 bezüglich der Moire-Streifen 65 im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, wodurcu der wirksame Abstand zwischen den Photodetektoren im Hinblick auf die Moirfe-Streifen erhöht wird, deren Bewegung in einer im wesentlichen horizontalen Richtung erfolgt, wie mit dem pfeil 66 in Fig. 5 angedeutet ist. Die Ausgangssignale der Photodetektorpaare werden danach in einer Schaltung verarbeitet, wie sie z.B. in den US-PSen 2 8b6 7io oder 3 713 1py beschrieben ist. Eine derartige Schaltung zählt die an den Photodetektoren vorbeilauienuen Streifen und gibt ein das Gewicht aer auf dor Waagschale 14 aui^esetztei Last darstellendes Signal ab. Ein solches, das Gewicht darstellende Signal kann zur Steuerung einer Gewichtsanzcigeeinricntung oder eines Apparates zum Aufdrucken des Gewichts der Last und/oder zum Berechnen des Preises der letzteren verwendet werden. Wenn ein Poststück gewogen werden soll, kann an solches Signal zur Berechnung des benötigten Portos verwendet werden.

Wie aus deh obigen Ausführungen hervorgeht, wurde eine neue und leistungsfähige Wägevorrichtung geschaffen, deren Detektor für den Ausschlag der Waage eine Moire-Optik besitzt, so daß die eingangs angegebenen Vortile der Erfindung erzielt werden, und die den Anforderungen der Praxis gut gewachsen ist.

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Claims

Patentansprüche :

MJ Wägevorrichtung mit einem Hauptrahaien, einem Tarieraufoau einscaließlich eines Lastträgers, einer Einrichtung, welche für eine Verschiebung des Tarieraufbaus

• in direkter Abhängigkeit von der Hasse der zu wiegenden Last sorgt, und einer optischen Detektoreinrichtung zur Bestimmung des Ausmaßes der Tarierbewegung·, dadurch gekennzeichnet, dab die üetektoreinrichtung (12) eine erste optiacne Gittereinrichtung (22, 23) aufweist, die am Haupt-

! rahmen (29) fixiert ist, eine zweite optische Gittereinrichtung (40, 42), eine Befestigungseinrichtung (2b, 28, 34, 3o, 3ob, 44) für aie zweite Gittereinrichtung derart, daß sicn die zweite Gittereinrichtung mit dem Tarieraufbau be-

s wegt, eine Einrichtung (4o, DU) zur Erzeugung eines Licht-

: strahls, wobei die Gitter (22, 40) der Gittereinrichtungen zueinander derart angeordnet sind, daß sie den Lichtstrahl modulieren und ein optisches Interferenzmuster von auf Abstand zueinander gehaltenen Moire-Steifen bzw. Linien erzeu-

! gen ,und die Bewegung der zweiten Gittereinrichtung eine Bewegung der I'ioire-Linien bewirkt, und eine photodetektorein-

', richtung (i?4) bis (ö2), die deckungsgleich mit dem Interferenzmuster ist und die Linienbewegung erfaßt, um zur Weiterverarbeitung geeignete gewichtsanzeigende Signale zu er-

; zeugen.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurcn gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung für die zweite
Gittereinrichtung (4Ü, 42) eine Führungseinrichtung (34,
3b) aufweist, um die Bewegung dt-r zweiten Gittereinrichtung (40, 42) in einer zur Ebene der ersten Gittereinrichtung
(22, 23) parallelen Ebene festzulegen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die führungseinrichtung ein Paar paralleler
Führungsstangen (34, 3b) aufweist, die parallel zur Ebene
der ersten Gittereinrichtung (22, 23) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurcü gekennzeichnet, daß die photodeteKtoreinrichtung mehrere Photodetektoren (M bis bü) aufweist, die derart angeordnet
sind, daß sowohl die Größe als auch die Richtung der Tarierverschiebung erfaßt wird.

5. Vorrichtung nach Ansprucn 1, dadurcu gekennzeichnet, daß die Photodetektoreinrichtung zwei Paare j

Photodetektoren (M, 5b; ^b, bO) aufweist. {

b. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn- j

zeichnet, daß eine Einricntun_ü (44, 62, 64) zur Präzisions- !

i einstellung der Ptiotodetektorteilung in Bezug auf die |

Moire-Linienteilung vorgesehen ist. \

7. Vorrichtung nach Anspruch b, dadurch gekenn- j zeichnet, daß die maximale, lichtempfindliche Ausdehnung einei jeden Photodetektors (M bis bü) nicht großer als die Breite; einer Linie (b5) des Interferenzmusters ist, daß alle Photo-j

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detektoren entlang einer Ortsachse fluchtend ausgerichtet sind und daß die Präzisionseinstelleinrichtung eine Einrichtung (64) zur Einstellung der Verschwenkung der Ortsachse gegenüber der Richtung der Linienbewegung aufweist, wodurch die effektive Photodetektorteilung derart eingestellt werden kann, daß sie der Teilung der Moire-Linien entspricht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Photodetektoreinrichtung eine Vielzahl einzelner Photodetektoren (54 bis 60) aufweist, die auf einem Träger (62) angeordnet sind, und daß der Träger (b2) zur Einstellung seiner Drehlage gegenüber dem Linienmuster derart, daß die Moire-Linienteilung mit der Photodetektorteilung in Wechselbeziehung steht, entsprechend abgestützt ist.

y. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (62) mit dem Tarieraufbau verschiebbar angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Drehlage der einen Gittereinrichtung (40, 42) des optischen Detektors (12) einstellbar ist, während die andere Gittereinrichtung (22, 23) nicht drehbar angeordnet ist.

11. Wägevorrichtung mit einem Hauptrahmen, einem Tarieraufbau zur Aufnahme der zu wiegenden Last und einer Einrichtung für eine nachgiebige Anordnung des Tarieraufbaus auf dem Hauptrahmen für eine Verschiebung in einem

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Ausmaß entsprechend des Gewicats der auf den Tarieraufbau aufgebrachten Last, gekennzeichnet durch:

eine Einrichtung (12) mit einer Moire-Optik zur Erzeugung eines optischen Interferenzmusters von Moire-Linien,

eine Einrichtung zum betriebsmäßigen Anschließen der optischen Einrichtung zwischen dem Hauptrahmen und dem Tarieraufbau derart, daß eine Last auf dem Tarieraufbau eine Bewegung der Moire-Linien in einem dem Gewicht der aufgebrachten Last entsprechenden Ausmaß bewirkt, und

eine Detektoreinrichtung (54 bis 60) zur Erfassung der Ver- j Schiebung der Moire-Linien (65) und zur Abgabe von das j Gewicht der aufgebrachten Last darstellenden Signalen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurcti gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung mehrere Photodetektoren (54 bis 60) aufweist, die auf einem Träger (62) angeordnet sind, und daß der Träger (62) vor Einstellung seiner Drehlage gegenüber dem Linienmuster derart, daß der effektive Abstand der Photoleiter entsprechend dem effektiven Abstand der Linien ausgerichtet werden kann, entsprechend abgestützt ist.

1$. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Einrichtung ein Paar Gittersätze (23, 40) aufweist, von denen der eine Satz (40) in seiner Drehlage einstellbar angeordnet und der andere Satz

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(22) in seiner Drehlage nicht einsteilbar angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch Vi, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Einrichtung ein Paar Gittersätze (22, 40) aufweist, wobei ein erster Gittersatz (40) verschiebbar mit den Tarieraufbau angeordnet ist, während der zweite Gittersatz (22) mit dem Hauptrahmen (2y) der Waage fixiert ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, ädurch gekennzelehnet, daß der aweite Gittersatz auf dem Tarieraufbau zur Einstellung der Drehlage entsprechend angeordnet ist, und daii die Detetctoreinrichtung vom Tarieraufbau getragen ist und zur Einstellung der Drehlage auf dem Tarieraufbau befestigt ist.

1ö. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Photodetektoreinrichtung mit dem Tarieraufbau verschiebbar angeordnet ist.

17. Optischer Detektor zur Bestimmung des Ausmaßes und der Richtung der 3ewegung eines ersten Objekts bezüglich eines zweiten Objekt^ dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor ein erstes vom ersten Objekt getragenes optisches Gitter (40) aufweist sowie ein zweites vom zweiten Objekt getragenes optisches Gitter (22), ferner eine Einrichtung (46) (50), zur Erzeugung eines Lichtstrahls, wobei ede Gitter derart angeordnet sind, daß sie den Lichtstratil zur Schaffung eines zyklischen optischen Interierenzmusters modulieren, das mehrere auf Abstand gehaltene Moire-Linien aufweist,und die Bewegung des ersten Gitters (40) eine Bewegung der Linien bewirkt, und eine Photodetektoreinrichtung in Deckung mit dem Interferenzmuster und zur Erfassung der

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Linienbewegung, dab die PnotodeteKtoreinrichtung einen Träger (o2) und mearere auf dem Träger angeordnete Paotodeteiitoren (54 bis üO) aufweist, aaü die maximale lichtempfindliche Ausdehnung eines jecen Puotodetelvtors nictit gröüer als die Breite einer Linie (op) des Interferenzmusters ist und daü eine einrichtung zur Drehe ins teilung der Arbeitslage des Trägers gegenüber eier Linieubeweguu^ vorgesehen ist, wodurch die effektive photodetetctorteilung gegenÜDer der Linienteilung variiert werden kann.

18. Vorrichtung nacn Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daü die Pnotodetektoreinrichtung von einem Element getragen wird, das bezüglich zum ersten Gitter in seiner Drehlage einstellbar ist.

1y. Vorrichtung nacn Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daü das erste Gitter und die PhotodeteKtoreinrichtung am ersten Objekt für eine geraeinsame Dreheinstellung angeordnet ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daü doe Photodetektoren (54 bis oO) linear auf Abstand gehalten in einer Reihe auf dem Träger (62) angeordnet sind und daü der Träger (ö2) gegenüber dem Moire-Muster in seiner Drehlage einstellbar ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurcn gekennzeichnet, daß der Träger (ö2) mit dem einen Objekt verschiebbar angeordnet ist.

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22. Verfariren zum Messung des Gewi&ts einer auf einer Waage aufgebrachten Last, wobei die Waage einen

die Last tragenden Tarieraufbau und eine Einrichtung zur Erzeugung einer Auslenkung·des Tarieraufbaus in direkter Abhängigkeit von dem Gewicht der Last aufweist, gekennzeich net durch folgende Schritte:

ε) Aufbringen der Last auf den Tarieraufbau, um eine Auslenkung des Tarieraufbaus vorzusehen,

b) Anordnung eines Paars optischer Gitter derart, daß ein optisches IIoire-Huster geschaffen werden kann,

c) Fixierung der Lage des einen Gitters,

d) Verschiebung des anderen Gitters um einen Weg gleich der Tarierauslenkung, um eine Bewegung des Interferenzmusters zu erzeugen, *

e) optische Beobachtung des Ausmaßes der Verschiebung des Interferenzmusters durch Abzählen der Moire-Linien, die an einem gegebenen Punkt vorbeilaufen, und

f) Umsetzen der Zählung in ein dem Lastgewicht entsprechendes elektrisches Signal.

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