DE2707083B1 - Personenwaage - Google Patents
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Description
eine maximale Nutzung des Lichtflusses für die Anzeige vorsehen, indem die Lichteintritte der plattenförmigen
Lichtleiter, die sehr preisgünstig gefertigt und mit nur sehr geringen Lichtverlusten ausgebildet werden
können, die funktionsmäßig mögliche Breite, nämlich die eines Kodeschrittes, der seinerseits mit einem
Magnetraststift übereinstimmt, erhalten können. Diese relativ große Abmessung des Lichteintritts in Richtung
der Kodebewegung wiederum erlaubt, die Abmessungen dazu klein zu halten, so daß die Platten
übereinandergestapelt angeordnet werden können, was die Montage erheblich erleichtert, ohne daß Platzprobleme insbesondere hinsichtlich der Bauhöhe der
Personenwaage auftreten.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und/oder Weiterbildungen des Gegenstandes der Erfindung sind in den
Unteransprüchen definiert, wobei die Bedeutung von deren Merkmalen sich aus der nachfolgenden Erläuterung von Ausführungsbeispielen ergibt. Dabei sei darauf
hingewiesen, daß plattenförmige Lichtleiter umfassende optische 7-Segmente-Anzeigen an sich bekannt sind,
nämlich aus der DT-OS 25 28 574 doch müssen bei dieser jedem Segment eigene Lichtquellen zugeordnet
werden.
F i g. 1 zeigt weitgehend schematisiert eine Draufsicht
auf eine Waage gemäß der Erfindung bei abgenommener Wägeplattform,
Fig.4 zeigt einen Radialschnitt durch eine bewegliche Baugruppe in gegenüber Fig. 1—3 abgewandelter
Ausführung,
F i g. 5 ist eine Teildraufsicht in Richtung von Pfeil 5 in F i g. 4 auf die Baugruppe nach F i g. 4,
F i g. 6 zeigt perspektivisch einen Ausschnitt aus dem bei F i g. 4 und 5 verwendeten Sperrstück, bzw. einen
Ausschnitt im Bereich VI der F i g. 5,
F i g. 7 und 8 stellen in teilweise geschnittener Seitenansicht bzw. in Draufsicht in Richtung des Pfeiles
8 aus F i g. 7 eine dritte Ausführungsform für die bewegliche Baugruppe dar,
Fig.9 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht
auf eine vierte Ausführungsform einer beweglichen Baugruppe,
Fig. 10 zeigt in Seitenansicht, teilweise geschnitten,
eine fünfte Ausführungsform einer beweglichen Baugruppe,
F i g. 11 ist eine Draufsicht in Richtung des Pfeiles 11
in F i g. 10 auf einem Umfangsausschnitt der Baugruppe,
Fig. 12 stellt perspektivisch das in der fünften Ausführungsform verwendete Druckstück dar,
Fig. 13 zeigt perspektivisch einen Ausschnitt am Umfang einer beweglichen Baugruppe in einer sechsten
Ausführungsform,
Fig. 14 zeigt eine stark schematisierte und teilweise
geschnittene Seitenansicht durch die beweglichen Teile einer Waage,
Fig. 15 stellt einen Querschnitt der Fig. 14 nach
Linie 15-15 dar,
Fig. 16 ist ein Teilschnitt nach Linie 16-16 der Fig. 14,
F i g. 17 bis 20 zeigen Einzelheiten des Magnetrastgesperres mit für die Funktion wesentlichen Abmessungen,
Fig.21 und 22 zeigen in Draufsicht bzw. im
Radialschnitt eine zweite Ausführungsform des Rastgesperres,
drittes Rastgesperre dar,
Fig.25 und 26 zeigen analog Fig.21 bzw. 22 eine
vierte Ausführungsform eines Rastgesperres,
Fig.27 und 28 zeigen analog Fig. 21 bzw. 22 eine
fünfte Ausführungsform eines Magnetrastgesperres,
Fig. 29 und 30 zeigen analog Fig. 21 bzw. 22 eine
sechste Ausführungsform eines Magnetrastgesperres,
Fig.31 und 32 zeigen im Schnitt bzw. in Draufsicht
ein siebentes Ausführungsbeispiel des Rastgesperres,
Fig.33 und 34 stellen Abwandlungen der Rastgesperre gemäß der Erfindung dar,
F i g. 35 zeigt ein Plattenelement eines ersten Typs in Perspektive,
F i g. 36 stellt eine Draufsicht auf ein Plattenelement zweiten Typs dar,
Fig.37 ist eine perspektivische Darstellung eines
kompletten Plattenstapels mit einem Kodeausschnitt und einer Lichtquelle,
F i g. 38 und 39 zeigen in Frontansicht bzw. Draufsicht eine erste Ausführungsform einer mehrstelligen Anzeige,
Fig.40 und 41 stellen in Draufsicht zwei Plattenelemente aus der Anordnung nach F i g. 38 und 39 dar,
F i g. 40 und 41a sind zu den F i g. 40 bzw. 41 analoge
Darstellungen von zwei entsprechenden Plattenelementen aus
F i g. 42 und 43, die eine zweite Ausführungsform einer mehrstelligen Anzeige in zu Fi g. 38 bzw. 39
analoger Darstellung zeigen,
F i g. 44 zeigt eine Weiterbildung des Plattenelements nach F i g. 35,
F i g. 45 ist eine Teildarstellung des Plattenelements nach F i g. 44 in abgewandelter Ausführung,
F i g. 46 bis 48 zeigen in Draufsicht, Seitenansicht bzw. Frontansicht ein kombiniertes Plattenelement zur
Anzeige einer bestimmten Ziffer,
Fig.49 stellt ein Plattenelement mit integrierter
Komma-Anzeige dar,
F i g. 50 bis 52 zeigen im Schnitt senkrecht zur Lichtflutrichtung die Lichtaustritte bei abgewandelten
Ausführungsformen der Plattenelemente,
F i g. 53 zeigt einen Längsschnitt durch eine Waage ähnlich F i g. 2, jedoch in größerem Maßstab und
teilweise weggebrochen,
F i g. 54 ist ein Schnitt nach Linie 54-54 der F i g. 53,
F i g. 55 zeigt stark schematisiert einen Teil einer alternativen Waagenbauart in Draufsicht,
F i g. 57 ist ein Schnitt nach Linie 57-57 der F i g. 56,
F i g. 58 ist ein Schnitt nach Linie 58-58 der F i g. 56,
F i g. 59 und 60 stellen in Seitenansicht bzw. im Axialschnitt eine erste Lichtquellenanordnung dar,
Fig.61 zeigt analog Fig.60 ein abgewandeltes
Ausführungsbeispiel für das Ende des Lichtwandlers aus Fig.59,60,
F i g. 62 und 63 zeigen in zu F i g. 59 bzw. 60 analoger Darstellung eine weitere Lichtquellenanordnung,
F i g. 64 stellt eine Abwandlung des Lichtaustrittsendes aus F i g. 62 dar,
w) F i g. 65 und 66 zeigen analog zu F i g. 59 bzw. 60 eine
vierte Lichtquellenanordnung mit anderer Lichtquelle,
Fig.67 und 68 sind zu Fig.65 bzw. 66 analoge
Teildarstellungen eines abgewandelten Lichteintrittsendes,
rr. F i g. 69 zeigt analog zu F i g. 59 das Lichteintrittsende
einer fünften Lichtquellenanordnung,
Fig.70 und 71 zeigen im Schnitt nach Linien 70-70
bzw. 71-71 eine Lichtquellenanordnung für das Anwen-
dungsbeispiel nach F i g. 42,43 und
F i g. 72 zeigt im Teilschnitt perspektivisch eine Maske für die Platten nach F i g. 44 oder 45.
Die Waage nach Fig. 1, 2 und 3 umfaßt eine Wägeplattform 100 mit schalenartig an den Seiten s
heruntergewinkelten Seitenplatten 102, die teleskopartig über die von einem Fußteil 104 hochgezogenen
Seitenwände 106 greifen. Mit der Plattform sind vier nach unten ragende Ständer 108 verbunden, die mittels
Schneidenlagern UO an Hebeln 112 angreifen. Die Hebel 112 können um Lagerpunkte (Schneidenlager
114) kippen und deformieren dabei die Rückstellfeder 116, bis die Plattform, die Hebelanordnung und die
Feder wieder eine stabile Gleichgewichtslage einnehmen.
Die Auslenkungen der Hebel 112 werden miteinander
gekoppelt, so daß sie gemeinsam auf die Feder wirken können. Zu diesem Zweck ist eine Traverse 118 etwa
parallel zur Standfläche 120 des Fußteils 104 vorgesehen,
die gelenkig mit beiden Hebeln bei 122 bzw. 124 verbunden ist. An einer aus der Traverse 118
herausgebogenen Nase 126 ist die Feder 116 eingehangen.
Ihr anderes Ende ist mit einem Justierknopf in noch zu beschreibender Weise gekoppelt.
Die parallel zur Waagenstandfläche erfolgenden Auslenkungen der Traverse 118 werden in eine
Drehbewegung eines Ritzels 128 umgesetzt. Zu diesem Zweck ist eine Zahnstange 130 im Eingriff mit dem
Ritzel 128 vorgesehen, die jedoch nicht starr mit der Traverse gekoppelt ist, sondern über zwei Druckfedern
132, 134. Die Druckfeder 132 greift einerseits an der Zahnstange 130, andererseits an einem Auge 136 an, das
ebenso wie ein Auge 138 aus der Traverse 118 herausgebogen ist. Die Druckfeder 134 ist ebenfalls
zwischen der Zahnstange 130 und dem Auge 138 eingespannt. In dem Auge ist eine Führungsstange 140,
auf der die Zahnstange sitzt, gelagert.
Die insoweit beschriebene Konstruktion benutzt man auch, zumindest in äquivalenter Form, bei konventionellen,
analog anzeigenden Waagen, insbesondere Badezimmerwaagen. An die Stelle der sonst drehfest mit dem
Ritzel gekuppelten Skalenscheibe tritt jedoch nun der nachfolgend beschriebene Aufbau:
Das Ritzel 128 ist auf eine sorgfältig gelagerte Hauptwelle 148 aufgekeilt. Deren Lageranordnung
umfaßt ein Radial/Axial- Kugellager 150 nahe dem oberen Hauptwellenende und ein Radialgleitlager 152
dicht unterhalb des Ritzels 128. Es versteht sich, daß die Traverse 118 einen langlochähnlichen Ausschnitt
aufweist, durch den hindurch die Welle in das Lager ragt. Oberhalb des Lagers 150 sitzt drehfest auf der
Hauptwelle 148 ein Teller 154, von dessen Umfang koaxial zur Achse der Hauptwelle 148 zylindermantelartig
ein Sperrstück 156 und ein Kodestreifen 158 frei nach unten ragen.
Das Gleitlager 152 ist in den Boden des Fußteiles 104
eingesetzt, während das Lager 150 in einem Support 160 angeordnet ist, der Formschlüssig mit dem Fußteil 104
ausgefluchtet ist, wie bei 162 angedeutet.
Das Sperrstück ist hier ein Weicheisen-Blechstreifen, der von einer Vorratsrolle abgelängt wurde und mittels
einer Spannklammer 164 auf den achsparallelen Flansch 166 des Tellers 154 aufgezogen ist. Dem Weicheisen-Sperrstück
ist ein Permanentmagnetkreis 168 zugeordnet, der mit zwei Polstücken auf das Sperrstück so
abgestimmt und ausgerichtet ist, daß die Baugruppe aus Hauptwelle 148, Teller 154, Sperrstück 156 und
Kodestreifen 158 jeweils inkrementweise von dem Magnetkreis in Vorzugslagen kraftschlüssig arretiert
wird. Da erfindungsgemäß die Anpassung von Magnetkraft und Charakteristik der Federn 132, 134 erforderlich
ist, diese Bauteile mit nicht unbeträchtlichen Toleranzen behaftet sein werden, kann man die
Federkraft und/oder die Magnetkraft innerhalb gewisser Grenzen einstellbar machen. Für die Federn ist dies
dem Fachmann geläufig; für den Magnetkreis kann man durch Versetzen des Magneten den kraftbestimmenden
Luftspalt verändern. Die Mittel zum Versetzen des Magneten in Radialrichtung bezüglich der Achse von
Welle 148 sind hier ebensowenig dargestellt wie die Mittel für eine eventuell notwendige Umfangsversetzung.
In Axialrichtung braucht der Magnetkreis nicht justiert zu werden; er sitzt fest auf einem Sockel 170, der
seinerseits formschlüssig im Boden des Fußteils 104 aufgenommen ist. An dem Sockel 170 ist noch eine
Blattfeder 172, radial ausgerichtet, vorgesehen, die als Anschlag für eine Nase 174 oder dergleichen dient und
den Teller bei Überschwingungen und bei Erreichen des Vollastausschlages weich abfängt.
Innerhalb des vom Kodestreifen 158 umschriebenen zylindrischen Raumes ist eine Lichtquelle — hier eine
Soffittenlampe 176 — mit einem parabolischen Reflektor 178 angeordnet, deren im wesentlichen parallel zu
dem durch die Symmetrieebene der Waage verlaufenden Radius des Kodestreifens 158 verlaufende Lichtstrahlen
auf die Lichteintrittsfläche 180 eines aus transparentem Kunststoff gespritzten Lichtquerschnittswandlers
182 treffen und mittels dessen Verzweigungen 184 durch die öffnungen einer Maske
186 auf den Kodestreifen treffen. Der Kode auf dem Kodestreifen läßt das Licht entweder durchtreten, so
daß es auf die Lichteintrittsflächen von flachen, ebenen Segmentanzeige-Lichtleitern 188 fällt, oder er schirmt
die Lichteintrittsflächen gegen das Licht ab. Die Lichtleiter 188 weisen totalreflektierende Kanten 190
und ebenfalls totalreflektierende, das Licht um 90° aus der Plattenebene nach oben auf eine Anzeigeplatte 192
spiegelnde Prismenflächen 194 auf, wobei jeweils sieben übereinandergestapelte Lichtleiterplatten eine Ziffer
bilden; die erste Stelle braucht nur zwischen »0« und »1« zu unterscheiden (Meßbereich 120 kp) und benötigt
daher nur zwei Lichtleiterplatten 188.
Die Elemente Lichtleiterplatten 188, Maske 186, Lichtwandler 182, Reflektor 178 und Lampe 176 sind auf
einem gemeinsamen Träger 196 vormontiert, der bei 196 im Boden des Fußteils 104 eingeklemmt ist und
mittels einer Justierschraube 199 und einer Druckfeder 200 axial bezüglich der Hauptwelle 148 justierbar ist,
d. h. auf die Höhenlage des Kodestreifens 158 einstellbar ist, derart, daß jeweils eine öffnung der Maske
ausgefluchtet steht mit einem Kodeband, für je ein Segment je einer Ziffer.
Die Versorgungsspannung für die Glühlampe 176 wird vier handelsüblichen Monozellen 202 entnommen,
die in einer von unten mittels eines abnehmbaren Deckels 204 zugänglichen, an das Fußteil 104 angeformten
Kammer untergebracht sind. Die Zuleitung zu der Glühlampe erfolgt einerseits über Masse, andererseits
über einen Schalter 206, der durch Belasten der Plattform 100 mit mindestens dem kleinsten anzuzeigenden
Gewicht geschlossen wird, so daß die Glühlampe nur bei einem Wägevorgang die Monozeilen belastet.
Die Zuleitungen sind hier nicht im einzelnen dargestellt; sie lassen sich vom Fachmann ohne weiteres vernünftig
gestalten und unterbringen.
Da mithin die Lampe 176 im unbelasteten Zustand der
Da mithin die Lampe 176 im unbelasteten Zustand der
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Waage nicht brennt, erfolgt auch keine Anzeige des Nullstands auf der Anzeigeplatte. Deshalb weist die
Plattform 100 ein Sichtfenster 210 auf, durch das hindurch man auf den Teller 154 blickt. Dieser trägt
einen Markierungsstrich 209, der — wenn die Kodeplatte in Nullstellung steht — mit einer ortsfesten
Marke 211 fluchtet. Die Justierung erfolgt mittels des Stellknopfes 212, dessen Drehung die Vorspannung der
Feder 116 verändert.
Der Kodestreifen 158 ist hier mittels des Sperrstückes 156 festgeklemmt. Es versteht sich, daß die Kodes mit
den öffnungen der Maske 186 und den Lichteintritten der Lichtleiter 188 ausgefluchtet stehen müssen immer
dann, wenn das Rastgesperre die Drehung der Hauptwelle und aller mit ihr verbundenen Teile stoppt.
Man kann daher entweder das Sperrstück bei der Vormontage der Baugruppe unmittelbar mit dem
Kodestreifen ausfluchten oder aber den Magnetkreis in Umfangsrichtung verschieblich anordnen.
Alternativ zu der Anordnung für die Null-Tarierung, die hier gewählt ist, könnte man einen weiteren, zum
Schalter 206 parallelliegenden Schalter vorsehen, der nur bei Betätigen des Knopfes 212 geschlossen ist.
Um auch die Glühlampe auswechseln zu können, kann man sie ebenfalls, ähnlich wie die Monozellen 202,
von unten zugänglich machen oder aber auch in einem getrennten Lampengehäuse anordnen.
Schließlich ist, um die zu drehenden tragen Massen zu
verringern, der Teller 154 — wie in F i g. 1 angedeutet — vorzugsweise auf wenige Speichen 214 mit Umfangsreif
216 reduziert.
F i g. 4 bis 6 stellen eine abgewandelte Ausführungsform des beweglichen Kodeträgers dar. Die Hauptwelle
220 ist mit dem Kugellager-Innenring 222, einem Versteifungsflansch 224, Speichen 226 und dem
Außenreif 228 einstückig im Spritzgußverfahren aus Zinkdruckgußlegierung oder auch aus Kunststoff
gefertigt. Das transparente, durch Bedrucken oder Beschichten teilweise opak gemachte Kodeband 230 ist
mittels des weichmagnetischen Sperrstücks 232 auf den Außenreif aufgezogen. Das Sperrstück kann ein im
Folgeprägeverfahren gefertigtes, abgelängtes Streifenstück sein; man kann aber auch einen einstückigen,
elastischen Polymer mit eingelagerten magnetisierbaren Partikeln verwenden.
Bei der Ausführungsform nach F i g. 7 und 8 ist auf die massive Hauptwelle 240 ein gestanzter und geprägter
Leichtmetall-Teller 242 aufgebördelt. Am Tellerumfang sind einige — hier fünf — Stege 244 nicht
umlegbar, sondern durch Sicken 246 versteift; ihre abwärts gekehrte Oberfläche dient als Positionieranschlag für das Kodeband 248, das auch hier mittels des
weichmagnetischen Sperrstücks 260 festgespannt ist. Das Sperrstück ist ein schraubenlinienförmig gewundener Draht, dessen Enden nahe der Vollausschlag-Position angegebene Haken aufweisen, die einfach ineinandergehängt sind. Die Hauptwelle 240 kann aus einer
Eisenlegierung gesintert oder kaltfließgepreßt sein oder auch von einem Kunststoffspritzteil gebildet werden.
F i g. 9 stellt eine weitere Möglichkeit für die rationelle Fertigung des beweglichen Kodeträgers dar.
Hier ist ein einstückiges Kunststoffspritzteil vorgesehen, das Hauptwelle 260, Laufring 262, Teller 264 mit
Versteigungsspeichen 266 und Kodeplatte 268 umfaßt. Verwendet man opakes Material, so kann man — wie
dargestellt — die transparenten Bereiche des Kodes durch Aussparungen 270 bilden; alternativ kann man
einen glasklaren Kunststoff verwenden und die opaken
Bereiche aufdrucken oder in Form einer Folie aufziehen
oder auch unter Druck und Hitze von einem Trägermaterial übertragen. Das Sperrstück ist hier
ähnlich wie in F i g. t — 3 gestaltet. Man kann aber auch, insbesondere wenn ohnehin ein Druckvorgang vorgesehen ist, das Sperrstück 272 aufdrucken oder von einem
Trägermaterial zusammen mit den opaken Bereichen unter Druck und Hitze übertragen.
ίο Teller 280 und das Sperrstück 282 einstückig aus einem
weichmagnetischen Blech gestanzt, geprägt bzw. gebogen und dann nochmals im Bereich der Aussparungen des Sperrstücks gestanzt sind. Das Kodeband 284
wird mittels eines Federringes 285 von innen an den das
Sperrstück bildenden Umfangsflansch gepreßt. Da
dieser Umfangsflansch nicht scharfkantig abgewinkelt werden kann, muß eine eindeutige axiale Positionierung
für das Kodeband auf andere Weise bewirkt werden. Zu diesem Zweck weist der Teller 280 z. B. fünf sich radial
auswärts verengende und bis in den Umfangsflansch reichende Aussparungen 288 auf, in die von unten
Druckstücke 290 im erweiterten Bereich der Aussparungen eingesetzt werden. Die Druckstücke weisen eine
Schwalbenschwanzführung 292 auf, die komplementär
zur verengten Aussparung 288 bemessen ist, sowie eine
radial auswärts ragende, an ihrer Unterseite eine Anlagefläche für das Kodeband bildende Nase 294. Die
Abschrägungen 2% lassen Raum für den Biegeradius zwischen Teller 280 und Sperrstück 282. Ein Zapfen 298
greift jeweils durch eine komplementäre Ausnehmung
300 des Kodebandes, und eine innere Umfangsnut 302
positioniert den Federring 286. Die Drehstücke 290 sind
vorzugsweise Kunststoffspritzteile.
Kodeband und das Sperrstück einstückig ausgebildet, z. B. als Polyesterfolie 304 mit aufgedrucktem Kode und
Sperrstück (Weicheisenpigment). Die Folie 304 weist Aussparungen 306 — z. B. sechs — auf, deren Form und
Größe komplementär ist zu nicht umgebogenen
Fingern 308 des Tellers 310, der seinerseits aus
Leichtmetallblech besteht. Die Finger 308 positionieren die Folie 304 axial und in Umfangsrichtung radial wird
sie von außen mittels Spannring 312 an den Umfangsflansch 314 des Tellers 310 angepreßt.
Weitere Details des Rastgesperres werden nachstehend unter Bezugnahme auf F i g. 34 erläutert. Dabei
wird eine Personenwaage mit einem Vollausschlag bei 100 kp vorausgesetzt. Die Wägeplatte (nicht dargestellt)
lenkt bei Belastung ein stangenartiges Meßorgan 1032
gegen die Kraft der (nicht dargestellten) Rückstellfeder
aus, so daß die Auslenkung proportional der Belastung wird. Die Auslenkung des Meßorgans 1032 wird in noch
zu beschreibender Weise auf ein Ritzel 1034 übertragen, das am unteren Ende einer Welle 1036 aufgekeilt ist. Die
mittels Kugellager 1038 abgestützte Welle 1036 trägt eine als Zylindermantel ausgebildete Kodeplatte 1030.
Das Kodemuster 1040 ist in Fi g. 1 links angedeutet; es besteht aus transparenten Bereichen 1042 und opaken
Bereichen 1044, die je nach der Stellung der Platte das
Licht von einer Lichtquelle 1046 sperren bzw.
durchlassen, wonach es mittels einer Lichtleiteranordnung 1048 dekodiert und auf einer Sieben-Segment-Anzeige 1050 eine oder mehrere Ziffern entsprechend dem
Kode aufleuchten läßt. Lichtquelle 1046, Lichtleiter 1048
und Anzeige 1050 werden weiter unten erläutert.
Der Kodeträger 1030 ist hier eine Kunststoffolie, die auf einen Teller 1052 aufgespannt ist. Es sei angenommen, daß das Ritzel 1034 bei Vollast eine volle
Umdrehung von 360° durchläuft und daß die Anzeigeinterpolation zwischen Gewichten erfolgen soll, die
sich um 0,5 kp unterscheiden, was bedeutet, daß der Anzeigefehler maximal 250 kp beträgt.
Der Kodeträger soll demgemäß 100:0,5 diskrete Stellungen einnehmen können, so daß der Rastschritt
des Gesperres 1,8° beträgt. Man wird wegen dieses kleinen Winkels das Rastgesperre möglichst auf einem
großen Durchmesser anordnen, beispielsweise bei 15 cm Durchmesser. Dann entspricht der Winkel im ι ο
Bogenmaß einer Strecke von ca. 2,5 mm. Bevor auf die Möglichkeiten eingegangen wird, wie das Rastgesperre
ausgebildet werden kann, soll aber zunächst die Übertragung der Bewegung von Meßorgan 1032 auf
Ritzel 1034 erläutert werden.
Das Meßorgan 1032 trägt gleitbeweglich einen Zahnstangenabschnitt 1054, dessen Verzahnung möglichst
spielfrei mit dem Ritzel 1034 kämmt. Die Ruheposition des Zahnstangenabschnitts 1054 wird
festgelegt durch zwei Druckfedern 1056, 1058, die sich einerseits an dem Organ 1032, andererseits an dem
Zahnstangenabschnitt 1054 abstützen; gegebenenfalls könnte man auch eine einzige, an beiden befestigte
Feder verwenden. Die Vorspannung der beiden Druckfedern 1056,1058 ist sehr gering.
Wird nun die Waage plötzlich belastet, so wird wegen
der Elastizität der (nicht dargestellten) Rückstellfeder des Wägesystems ein schwingungsfähiges gedämpftes
System angeregt, das zu einer Pendelung des Meßorgans 1032 um eine Endlage führt, wobei diese
Pendelschwingungen verzögert durch die Federn 1056, 1058 auch auf den Zahnstangenabschnitt 1054 übertragen
werden. Das Magnetrastgesperre wirkt nun in noch zu beschreibender Weise auf das Ritzel 1034 zurück und
sucht dieses in den Rastlagen festzuhalten; die Rastlagen, entsprechen dabei natürlich solchen Relativpositionen
von Kodeträger 1030 und Lichtleitern 1048, daß diesen jeweils eindeutig entweder opake oder
transparente Beziehe der Kodeplatte gegenüberliegen,
nicht aber gerade eine Grenzlinie zwischen beiden. Die Federn 1056, 1058 — oder ein äquivalentes elastisches
System — sind nun in ihrer Kraft-Weg-Charakteristik so ausgelegt, daß sie gerade innerhalb eines zu
interpolierenden Inkrementes nachgeben, so daß das Ritzel sich auf eine Rastlage einstellen kann, jedoch die
Rastung bei einer davor- oder dahinterliegenden Raststellung unterbinden. Innerhalb des Einstellinkrementes
könnte man auch einen losen Gang zwischen Zahnstangenabschnitt 1054 und Meßorgan 1032 vorsehen,
begrenzt durch Anschläge. Dann würde aber das so Anzeigeergebnis dadurch bestimmt werden, von welcher
Seite her der Kodeträger schließlich beim Einpendeln zum Rasten kommt, womit sich eine
vermeidbare Fehlervergrößerung ergäbe.
F i g. 16 zeigt, daß die Überschwingung beim Einpendein
zweckmäßigerweise elastisch abgebremst wird, wenn der Träger 1052 um mehr als 360° überschwingen
will; eine Anschlagfeder, hier eine Blattfeder 1060, ist orstfest in einem Halter 1062 oberhalb des Trägers 1052
eingeklemmt, an ihr schlägt eine Nase 1066 an.
Vernachläßigt man einmal den Einfluß dieser zusätzlichen Störung, so liegen immer noch zwei
gekoppelte schwingungsfähige Systeme vor, nämlich einmal der Wägemechanismus mit der Rückstellfeder
als Elastizität und — im wesentlichen — der zu wiegenden Person als Masse und zum zweiten das
Anzeigesystem mit den Federn 1056, 1058 und dem Teller 1052 und den mit ihm verbundenen Teilen 1030,
1034 und 1054 als Drehpendel. Damit das Anzeigesystem nicht wesentlich langsamer zur Ruhe kommt als
das Wägesystem, das ziemlich stark gedämpft ist, ist es von Bedeutung, das durch das Rastgesperre eingeführte
zusätzliche Trägheitsmoment so klein wie möglich zu machen.
Zusammenfassend gelten also für das Rastgesperre die folgenden Forderungen:
Es soll nur geringe bewegte Massen umfassen, seine Rückstellkraft soll innerhalb gewisser Toleranzgrenzen
bestimmbar sein, seine Baumaße müssen klein sein, es muß innerhalb enger Toleranzen mit dem Kode
ausgefluchtet werden können, und nicht zuletzt müssen seine Herstellungskosten gering sein.
Unter Berücksichtigung dieser Forderungen entworfene Ausführungsbeispiele werden nachfolgend erläutert.
F i g. 17 bis 20 stellen die in der Waage nach
Fig. 14—16 verwendete Anordnung dar. Der die Belastung bewirkende Dauermagnetkreis (hier und im
folgenden als »Sperre« bezeichnet) wirkt mit einem leiterartig ausgebildeten Weicheisenreif zusammen, der
hier und im folgenden als »Sperrstück« bezeichnet wird. Der das Sperrstück bildende Reif ist mittels einer
Spannklammer 1064 auf dem Teller 1052 festgespannt und hält zugleich die Kodeträger 1030. Die Ausfluchtung
läßt sich bei der Montage mittels optischer Hilfsmittel hinreichend genau vornehmen.
Der Sperrer umfaßt einen Dauermagnet 1070 in Quaderform, der in Richtung seiner Dicke d magnetisiert
ist Zwei Polstücke 1072 aus Weicheisen dienen dazu, den Magnetfluß auf den Luftspalt a zu
konzentrieren, der zwischen den dem Sperrstück 1076 zugewandten Kanten der Polstücke 1072 vorhanden
sein muß, damit sich die Kodeplatte unbehindert drehen kann. Jedes Polstück 1072 ist ein Blech mit einer Dicke
von s, so daß der Abstand ρ von Polstückmitte zu Polstückmitte d+s beträgt.
Das in Fig. 19 in Seitenansicht, in Fig. 17 im
Horizontalschnitt und in Fig. 18 im Vertikalschnitt dargestellte Sperrstück mit leiterförmiger Konfiguration
weist Sprossen 1080 mit Breite s und mit einem Mittelabstand ρ sowie Längsholme 1082 mit einer
Breite b auf, die mindestens gleich s/2 ist. Die Gesamtbreite h der »Leiter« ist zweckmäßigerweise
größer als die Abmessung m der Polstücke im Bereich des Luftspalts a, damit sich der Magnetkreis —
ausgehend von den Kanten der Polstücke 1072 — weniger über die Holme 1082 als vielmehr über die
Sprossen 1080 und erst dann über die Holme schließt.
Fig. 17 zeigt eine Rastposition mit minimalem Gesamtluftspalt von 2 a, während die F i g. 20 einen
Ungleichgewichtszustand darstellt, bei dem die Größe des wirksamen Luftspaltes ausgezogen bzw. gestrichelt
angedeutet ist. Je kürzer der Luftspalt, desto größer die Anziehungskraft: Demgemäß wird eine Relativbewegung
in Richtung der Pfeile 1084 erfolgen. Die Wahrscheinlichkeit, daß der Kodeträger bzw. das
Sperrstürk genau »auf Mitte« in einer Position labilen Gleichgewichts stehenbleibt, ist sehr gering, da bei der
minimalen Reibung im Anzeigesystem bereits die geringste Erschütterung genügt, um das labile Gleichgewicht
zu zerstören und in eine stabiles kippen zu lassen.
Gemäß F i g. 21 und 22 ist das Sperrstück eine in sich geschlossene Schraubenfeder 1090 mit rundem oder
(nicht dargestellt) rechteckigem Querschnitt, gewickelt mit einer Steigung Y - s+d aus einem Draht der Dicke
si Bei rundem Querschnitt haben die Polstücke 1092
kreisbogenförmig ausgeschnittene Flußaustrittskanten.
Bei der Ausführungsform nach F i g. 23 und 24 ist der
Sperrer wie im ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet. Das Sperrstück ist hier ein gewelltes, eventuell
zickzackgewelltes Blechband 1100, wobei in den Figuren wieder die einander entsprechenden Abmessungen angegeben sind. Ein solches Band läßt sich
kontinuierlich im Kaltprägeverfahren fertigen.
Die Ausführungsform nach F i g. 25 und 26 umfaßt einen geprägten Weicheisenstreifen UOO' mit den
Polstücken zugekehrten Vorsprüngen 1102; die Breite h' braucht hier nur genauso groß zu sein wie die der
Polstücke 1072'. Die übrigen relevanten Abmessungen sind in den Figuren angegeben.
Wenn ein Kode verwendet wird, bei dem zwischen allen transparenten Bereichen 1042 opake Bereiche
1044 stehenbleiben, kann man die Kodeplatte gemeinsam mit dem Sperrstück einstückig aus einem
Weicheisenblech 1112 stanzen. Diese Ausführungsform ist in Fig.27 und 28 gezeigt, wobei der das Sperrstück
bildende Bandabschnitt 1110 entsprechend F i g. 17 bis
20 ausgelegt ist. Fig.28 läßt die Anordnung des Sperrers 1114 erkennen. Wenn das Stanzen nicht genau
genug ist, kann man auch ein Ätzverfahren anwenden.
Im Prinzip ähnlich ist die Ausführungsform nach F i g. 29 und 30. Hier ist der Kodeträger 1120 aus einem
transparenten Kunststoffträger und aufgedrucktem Kode 1122 aufgebaut und auch das Sperrstück 1124 ist
im Druckverfahren aufgebracht und besteht aus einer magnetisierbaren Pigmentschicht. Der Druck erfolgt
zweckmäßigerweise von einem Polyesterträger unter Einwirkung von Hitze, wobei gleichzeitig Kode 1122
und Sperrstück 1124 gedruckt werden. Die Position des Sperrers 1126 ist in F i g. 30 angedeutet.
Bei allen Ausführungsformen muß darauf geachtet werden, daß der Permanentmagnet nicht durch äußere
Felder entmagnetisiert wird, weshalb man ein hochkoerzitives Material, etwa auf Bariumferritbasis,
verwendet. Das Sperrstück dagegen muß sich immer sofort selbst entmagnetisieren, sobald es aus dem
Wirkungsbereich des Sperrers herausgedrückt wird; das läßt sich durch entsprechende Wahl des Materials
(niedrige Koerzitivkraft) und des Längen-Querschnitt-Verhältnisses erreichen.
Bei den Ausführungsformen nach F i g. 17 bis 26 wurde das Sperrstück als gesondertes Bauteil hergestellt, das allerdings leicht mit dem Kode ausgefluchtet
werden kann. Vorteilhaft ist dabei die rationelle Herstellung in einem kontinuierlichen spanlosen Verformungsverfahren.
Die Herstellung der Bauteile nach F i g. 27 bis 30 ist diskontinuierlich. Dafür entfällt aber die Notwendigkeit
der Ausfluchtung, die durch die Druckvorlage gegeben ist.
Schließlich ist es auch möglich, das Sperrstück einstückig mit dem Teller 1052 auszubilden. Beispiele
zeigen F i g. 31 und 32, wo am Umfang eines Tellers 1130 das Sperrstück in Form von Zähnen 1132 ausgestanzt
ist; die Zähne 1132 werden dann z.B. rechtwinklig umgebogen und bilden das Widerlager für den
Kodeträger 1134, der von innen mittels z. B. eines Federrings 1136 angepreßt ist. Die relativen Abmessungen der Sperrstückzähne 1132 und des Sperrers 1138
entsprechen denen der vorherigen Beispiele. Alternativ kann man Teller, Sperrstück und Kodeträger insgesamt
einstückig herstellen — aus weichmagnetischem Blech beispielsweise — und die Kodeöffnungen vom Umfang
her ausstanzen oder -ätzen.
Es versteht sich, daß in kinematischer Umkehr auch das Sperrstück ortsfest angeordnet sein könnte,
während der Sperrer mit der Kodeplatte beweglich ist, die ihrerseits nicht unbedingt eine Rotationsbewegung,
sondern in anderen Konstruktionen auch durchaus
translatorisch bewegt sein kann. Ferner kann der
ίο notwendig sein, die Lagerung des mit dem Sperrstück
verbundenen Organs durch die Magnetkräfte nicht zu belasten oder/und eine Deformation des Sperrstückes
durch die Magnetkräfte zu unterbinden.
einander diametral gegenüberliegenden Sperrern 1140,
1140', die symmetrisch auf ein Sperrstück 1142
einwirken und dessen (nicht dargestellte) Lager keinen
einseitig wirkenden Kräften mehr unterworfen werden.
1150', die beidseitig des Sperrstücks 1152 in gleichem Abstand angeordnet sind; es versteht sich, daß man hier
gegebenenfalls auch mit einem einzigen Permanentmagneten auskommen kann, dessen Polstücke dann das
Sperrstück von beiden Seiten umgreifen.
Weitere Abwandlungen sollen hier nur angedeutet werden. Man kann zwei Sperrer vorsehen, die um eine
halbe Sperrstückteilung zueinander versetzt sind, wobei man die Zahl der Raststeliungen verdoppelt, wenn die
Sperrer wechselweise zur Wirkung kommen. Ferner
kann man z. B. von einem bestimmten Meßbereich ab
die Zahl der Sprosssen halbieren und den Abstand der Polstücke gleich der dann doppelt so weiten Teilung
machen; in diesem Meßbereich werden dann nur noch doppelt so große Meßwertänderungen angezeigt.
Weitere Ausführungsformen für das Sperrstück usw. lassen sich den oben bereits erläuterten Fig.8, 9, 13, 4
und 5 sowie 6 entnehmen. Einzelheiten und Anzeigeanordnung und der zugehörigen Lichtquelle werden
nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig.35 bis 71
erläutert.
F i g. 35 zeigt ein »Grundelement« oder eine einzelne Lichtleiterplatte in ihrer einfachsten Form. Die Platte ist
aus einem transparenten, gegebenenfalls gefärbten Kunststoff einstückig vorzugsweise im Spritzgußverfah
ren gefertigt, wobei die Formen hinreichend genau und
glatt gearbeitet sein können, daß keinerlei Nachbearbeitung erforderlich ist.
Die Platte umfaßt eine Lichteintrittsfläche 2100, die an einer Plattenkante vorgesehen ist und konkav
so gekrümmt ist. Das Licht wird in noch zu beschreibender Weise nur auf diese Eintrittsfläche gelenkt, deren
Krümmung zu einer Divergenz des Lichtes führt. Die einzelnen Lichtstrahlen verlaufen aber zu einem weit
überwiegenden Anteil unter so kleinen Winkeln zu den
Deckflächen 2102 und zu den seitlichen Kanten 2104 der
Platte, daß sie an diesen optischen Grenzflächen total reflektiert werden. Im allgemeinen ist daher eine
Verspiegelung nicht erforderlich, doch wird auf diesen Punkt weiter unten noch eingegangen. Die Totalrefle
xion wird begünstigt durch die Konfiguration der Platte,
die sich ausgehend von der Lichteintrittsfläche 2100 unter einem Keilwinkel 2106 erweitert, der vorzugsweise kleiner als 30° ist.
An dem der Lichteintrittsfläche 2100 gegenüberlie
genden Ende der Platte ist diese unter 45° abgeschrägt,
so daß die sich in der Platte ausbreitenden Lichtstrahlen im wesentlichen ebenfalls unter einem Winkel von 45°
auf diese Fläche auftreffen und in Richtung der oberen,
der »Prismafläche« 2108 gegenüberliegenden Deckfläche 2102 reflektiert werden. Es wird also auf einem
Anzeigefeld 2110 ein Strich 2112, hier und im folgenden
als »Balken« bezeichnet, der eine Länge entsprechend der Länge der Prismenfläche und eine Breite gleich der
Dicke der Platte aufweist, wenn das Anzeigefeld parallel zu der Platte steht; der Balken ist entsprechend breiter,
wenn — wie in Fig. 35 angedeutet — beide zueinander geneigt stehen.
Dieser Balken 2112 bildet ein erstes Segment der to Sieben-Segment-Anzeige; zu einer kompletten Ziffer
gehören drei Segmente dieses Typs, die sich nur durch ihre Länge von Lichteintrittsfläche 2100 bis zur
gegenüberliegenden Endkante unterscheiden, bei denen also der Verbindungsabschnitt 2114 unterschiedlich lang
ist.
Der zweite Grundtyp von Platte ist in Fig.36 in
Draufsicht dargestellt. Er unterscheidet sich von der Platte nach F i g. 35 dadurch, daß ein Lichtaustrittsbereich 2116 seitlich in Segmentform vorgesehen ist, unter
dem natürlich wieder eine Prismenkante abgeschrägt ist. Damit das bei 2100' eingestrahlte Licht hier
reflektiert wird und nach oben austritt, ist die Platte unter dem Winkel von 45° abgeschnitten, so daß die so
entstandene Reflexionskante 2118 das Licht senkrecht 2s abknickt, wie durch die Pfeile 2120 angedeutet. Zu einer
kompletten Ziffer gehören neben den obenerwähnten drei Platten vom ersten Grundtyp zwei Platten vom
Grundtyp nach F i g. 36, die sich wiederum nur durch die Länge ihres Verbindungsabschnitts 2114 unterscheiden.
Die letzten beiden Segmente werden durch Platten vom zweiten Typ gebildet, die dann jedoch spiegelbildlich zu
F i g. 36 ausgebildet sind, so daß sich der Lichtaustritt, vom Lichteintritt 2100' her gesehen, nicht »rechts«,
sondern »links« befindet.
F i g. 37 zeigt die Anordnung zur Anzeige einer einzelnen Ziffer. Man erkennt den aus insgesamt sieben
ebenen Plattenelementen bestehenden Stapel mit den Platten 2122,2122' und 2122" vom ersten Typ (F i g. 35)
und den Platten 2124, 2124', 2124a und 2124'a vom zweiten Typ (F i g. 36). Die Platte 2122' ist um die Länge
eines Lichtaustrittssegments 2116 einer Platte zweiten Typs länger als die Platte 2122, und entsprechendes gilt
für das Längenverhältnis der Platte 2122' zur Platte 2122". Analog ist die Platte 2124' bzw. 2124'a um eine
Segmentlänge 2116 plus eine Segmentbreite (gleich der
Plattendicke) länger als die Platte 2124 bzw. 2124a. Die Platte 2124 entspricht der Darstellung nach Fig.36,
während die Platte 2124a spiegelbildlich zu dieser ausgebildet ist, und entsprechendes gilt für die Platten so
2124'und2124'a.
Die Stapelbildung erfolgt nun so, daß vom Betrachter (Anzeigenfeld 2110) ausgesehen die längste Platte vom
ersten Typ ganz unten liegt, danach folgen die längsten Platten vom zweiten Typ in beliebiger Reihenfolge,
dann die Platte mittlerer Länge vom ersten Typ, dann — wieder in beliebiger Reihenfolge — die beiden kurzen
Platten vom zweiten Typ und schließlich die kürzeste Platte vom ersten Typ. Im Ergebnis sind die
Lichtaustritte aller Platten frei dem Anzeigefeld zugewandt, und das austretende Licht braucht nicht
quer eine darüberliegende Platte zu durchlaufen.
Der Deutlichkeit halber ist in F i g. 37 die Plattendicke übertrieben im Verhältnis zu den übrigen Abmessungen.
Vom Betrachter aus sind die Differenzen der Abstände Auge-Balken innerhalb einer Ziffer kaum wahrnehmbar
und jedenfalls nicht störend. Wie weiter unten noch erläutert, kann man aber auch Anordnungen treffen, bei
denen alle Lichtaustritte in dieselbe Ebene geführt sind.
In Fig.37 ist ein Ausschnitt eines Kodeträgers 2126
zwischen den Lichteintrittsflächen der Platten und einer Lichtquelle 2128 dargestellt. Dieser Kodeträger wirkt
als Blende und kann mittels eines nicht dargestellten Mechanismus in Pfeilrichtung bewegt und dabei in
festgelegte Positionen gebracht werden, in denen »kodierte« Blendenöffnungen 2130 den Lichteintritten
der Platten gegenüberstehen. Die in der Figur gezeigte Stellung läßt das Licht zu den Platten 2122,2124a, 2122',
2124'a und 2122" durchtreten, so daß auf dem Anzeigefeld die Ziffer »3« erscheint. Bei Verschiebung
nach links erscheint dann der Blendenkode für die Ziffer »2«, bei Verschiebung nach rechts die Ziffer »4«, deren
Blendenöffnungen allerdings in der Zeichnung zum größten Teil verdeckt sind.
Man erkennt, daß die Blende der Kodeträger höchst einfach ausgebildet werden kann, wenn — was
bevorzugt ist — die Lichteintritte aller zu einer Ziffer gehörigen Platten ausgefluchtet übereinanderstehen
und im wesentlichen in einer zur Blendenfläche parallelen Fläche. Unter diesen Bedingungen benötigt
man nämlich nur eine einzige Lichtquelle für die Darstellung aller Ziffern.
Das Prinzip der reflektierenden Kante nach F i g. 37 kann man sich nun zunutze machen, um auch die Platten
aller Ziffern einer mehrstelligen Anzeige ausgefluchtet übereinander anzuordnen. Eine solche, insgesamt
vierstellige und demgemäß aus 28 Platten aufgebaute Anzeigeanordnung ist in Fig.38 in Frontansicht, in
F i g. 35 in Draufsicht dargestellt; die zugehörigen Stellenwerte von 10° bis 103 folgen von oben nach unten,
die Konfiguration der beiden beispielsweise herausgegriffenen Platten 2138 und 2140 ist in den F i g. 40 bis 41
noch einmal herausgezeichnet.
Legt man die Lichteintrittsflächen aller Platten unmittelbar übereinander, wie bei der Anordnung nach
F i g. 38 und 39, so besteht die Gefahr, daß nicht genau parallel zur Plattenebene eingestrahltes Licht aus einer
Blendenöffnung 2130 noch als Fremdlicht in die beiden unmittelbar benachbarten Platten gelangt. Dabei
spielen auch Toleranzüberlegungen eine Rolle. Es ist daher in bestimmten Fällen günstiger, den Kodestreifen
in der Höhe unmittelbar aufeinanderliegender Platten in Bewegungsrichtung des Kodeträgers um eine Strecke t
alternierend zu versetzen und entsprechend auch die Lichteintrittsflächen der Platten alternierend um diese
Strecke t zu versetzen, was jeweils zu einer seitlichen Verlängerung bzw. Verkürzung des Verbindungsabschnitts um t/2 führt. In F i g. 40a bzw. 41a sind die dann
entstehenden Konfigurationen für die zu den Platten 2138, 2140 homogen Platten 2138' bzw. 2140' der
Anordnung nach Fig.40 und 41 dargestellt. Fig.43
zeigt eine Draufsicht analog zu Fig.39. Es ist schematisch angedeutet, daß die dann sämtlich
freiliegenden keilförmigen Lichteintrittsabschnitte in öffnungen einer Halteplatte 2144 gestreckt sind. Diese
kann als Präzisionsbauteil einstückig gefertigt werden, und die freiliegenden Lichteintrittsenden können
erforderlichenfalls entsprechend maßlichen Dickenabweichungen gebogen werden, wenn die Montage
erfolgt.
F i g. 44 zeigt ein Plattenelement mit der Frundform nach F i g. 35, wobei jedoch auf den Lichtaustritt ein
zusätzliches quaderförmiges Lichtleitstück 2150 aufgesetzt, aufgekittet oder angeformt ist, an dessen oberer,
freiliegender Kante 2152 das Licht austritt. Mit solchen zusätzlichen Lichtleitstücken entsprechend unterschied-
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lieh bemessener Höhe kann man den Austritt aus dem Lichtleiter in Luft für alle Platten einer ganzen
Zahlenanzeige in die gleiche Ebene bringen, um optimalen Kontrast zu erzielen. Anstelle einer ebenen
Lichtaustrittsfläche gemäß Fig.44 kann auch diese Fläche mit die Streuung weiter verringernden konvexen
Rippen 2154 versehen, die sich in Richtung der längeren Lichtaustrittskante erstrecken. Ein derart ausgebildetes
Ende eines Lichtleiterstückes 2152' ist in Fig.45 gegenüber Fig.44 in etwas vergrößertem Maßstab
dargestellt.
Im allgemeinen wird man die Anzeigeanordnung zur digitalen Anzeige des gesamten vierstelligen analogen
Meßwertes verwenden. In manchen Fällen kann es erwünscht sein, die niedrigste Stelle nur noch in
Sprüngen von einer halben Dekade anzuzeigen, so daß dort die Anzeige zwischen »5« und »Null« wechselt. Die
Null kann man aber auch ganz weglassen, wenn es sich beispielsweise um die Stelle »hinter dem Komma«
handelt, was dann freilich sinnvollerweise kenntlich gemacht wird.
Die Fig.46 und 48 zeigen ein einziges Plattenelement,
mit dem die vollständige Zahl »5« angezeigt werden kann. Es umfaßt gewissermaßen fünf einzelne
Platten in der nun schon gekannten Konfiguration — vgl. Platten 2122, 2124, 2122', 2124a und 2122" nach
F i g. 37 -; da die betreffenden Balken aber immer gleichzeitig aufleuchten bzw. abgedunkelt sein sollen,
wird nur ein einziger Lichteintritt benötigt und infolgedessen kann man das Plattenelement einstückig
mit den notwendigen Reflexionsflächen ausbilden, was die Montage vereinfacht.
Fig.47 läßt erkennen, wie man ein Plattenelement
ausbilden kann, bei dem zusammen mit dem Balken 2160 auch ein Dezimalpunkt 2162 aufleuchten muß. Hier sind
zwei Merkmale von Bedeutung. Zum einen weist die Platte einen Einschnitt 2164 auf, der den Balken 2160
von dem Dezimalpunkt 2162 trennt; wie durch die »Lichtpfeile« angedeutet, werden die betreffenden
Prismenflächen in zueinander rechtwinklig stehenden Richtungen angeleuchtet und haben daher auch
unterschiedliche Lage im Raum. Zum andern ist die Länge der reflektierenden Kanten 2166, die das Licht
teils in den Balken 2160, teils in den Dezimalpunkt 2162 führen, derart bemessen, daß — gleichförmigen
Lichtfluß in dem Lichteintrittsabschnitt 2168 vorausgesetzt — die Anzeige gleichförmig ausgeleuchtet wird.
F i g. 50 bis 52 stellen drei weitere Möglichkeiten dar, wie der Lichtaustritt im wesentlichen senkrecht aus der
Plattenebene bewirkt werden kann. Es sei bereits an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß die bisher
zugrunde gelegte Gestaltung des Lichtaustritts mit einer unter der gewünschten Stelle vorgesehenen Prismenkante
die besten Ergebnisse erzielen läßt.
Auch bei der Ausführungsform nach F i g. 50 ist ein Prisma vorgesehen. Das in Pfeilrichtung einfallende
Licht tritt jedoch zuerst an der eingeschnittenen, zum Lichtfluß im wesentlichen senkrecht stehenden Kante
2170 aus und trifft dann auf die Außenseite der Prismenoder Reflexionsfläche 2172, die unter 45° geneigt zu der
Plattenebene und zu der Kante 2170 steht. Man erkennt, daß ein Teil des Lichtes nicht austreten kann.
Derselbe Nachteil liegt auch bei der Ausführung nach Fig.51 vor. Auch hier ist die senkrecht zum Lichtfluß
stehende Austrittskante 2180 eingeschnitten. Das austretende Licht trifft jedoch nicht auf eine reflektierende
Fläche, sondern auf eine Schrägfläche 2182, die vorzugsweise unter einem Winkel 2184 von weniger als
45° steht und mit einer Beschichtung aus einem fluoreszierenden Material, gegebenenfalls im Gemenge
mit feinstverteiltem Metall, versehen ist, wobei man beispielsweise einen farblosen Kunstharzlack als
Trägersubstanz verwendet.
Bei der Platte nach F i g. 52 wird an der Lichtaustrittsstelle nur eine Vertiefung 2190 vorgesehen, wobei es
sogar genügt, die Stelle nur so weit aufzurauhen, daß keine Lichtreflexion mehr erfolgt. Der Streuwinkel des
ίο austretenden Lichtes wird hier zwar größer sein als bei
einem reflektierenden Prisma, doch da alle Lichtaustritte, wie oben erläutert, zum Anzeigefeld hin frei liegen
können und das Licht daher nicht durch darüberliegende Plattenelemente geschwächt wird, kann insbesondere
bei kleinen Anzeigeeinheiten dieses sogenannte Flutlichtprinzip ausreichen.
Die F i g. 53 bis 58 zeigen wieder Waagenkonstruktionen unter besonderer Berücksichtigung von Einzelheiten
der Anzeigevorrichtung.
Eine Belastung der (nicht mit dargestellten) Wägeplattform gegen die Kraft einer Rückstellfeder (nicht
dargestellt) bewirkt eine für die Federauslenkung repräsentative Drehung eines Tellers 2200, an dem, in
Form eines Zylindermantels ein Kodeträger 2202 befestigt ist. Mittels nicht dargestellter Mittel, vorzugsweise
mittels eines Magnetrastgesperres, wird die Drehung des Tellers nur in Inkrementen ermöglicht, so
daß die Kodeplatte nach Ausschwingen des Wiegesystems immer eine Position einnimmt, in der ein
Kodemuster genau vor den Lichteintritten der Anzeigeeinrichtung steht. Die Anzeige hat drei Stellen vor dem
Komma und eine Stelle hinter dem Komma. Da aber die Anzeigegenauigkeit nur 0,5 Gewichtseinheiten (im
allgemeinen kp) und der maximale anzuzeigende Wert 120 Gewichtseinheiten betragen soll, braucht man nicht
28, sondern nur 23 Plattenelemente: Das höchste Digit wechselt nur zwischen »Null« und »1«, wobei man
wiederum die Null wegfallen lassen kann und somit für die »1« nur zwei Platten benötigt.
ίο Die Stapelung und Staffelung und somit die
Anordnung der einzelnen Kodestreifen auf der Kodeplatte 2202 sind gemäß F i g. 42 und 43 gewählt.
In eine öffnung 2204 des Waagengehäuses 2206 ist
von unten eine Lichtquellenanordnung einschiebbar, bestehend aus einem in Richtung der Plattenlichteintritte
offenen Kasten 2208 zur Aufnahme von vier handelsüblichen Monozellen 2210, einer Soffittenlampe
2212, eines Reflektors 2214 und der Zuleitungen von Monozellen und Lampe. Der Reflektor ist einfach ein
so rechteckiger Blechstreifen, der zwischen zwei Ausnehmungen 2213, 2215 des Kastens eingespannt ist. Er
nimmt dabei eine parabolische Konfiguration an, in deren Brennlinie der Glühfaden der Lampe verläuft.
Der größte Teil des Lichts wird demgemäß als Parallelstrahlung in die Lichteintrittsflächen der Platten
gerichtet, denen allerdings noch zu beschreibende Lichtteiler 2216 vorgeschaltet sind. Zwischen den
Lichtaustritten der Lichtleiter und der Kodeplatte ist noch eine Hilfsblende 2218 vorgesehen, die sicherstellt,
daß kein Fremdlicht die Anzeige verfälscht. Der Plattenstapel, die Hilfsblende und die Lichtteiler sitzen
alle auf einem gemeinsamen Support 2220, der mittels Schraube 2222 im Waagengehäuse befestigt ist und in
der Höhe relativ zu dem Kodeträger mittels einer Stellschraube 2224 einjustiert werden kann. Dieser
Support umfaßt auch die Halteplatte 2226 mit den öffnungen für die Lichteintrittsabschnitte der Platten.
Wie F i g. 54 erkennen läßt, ist die Halteplatte seitlich
jeder öffnung mit hakenartigen Nasen 2228 versehen,
über die komplementär ausgebildete Krallen 2230 der Platten federn einrasten.
Über jedem Ziffernfeld liegt eine Maske 2232, abgestützt einerseits auf einer Stufe 2234 des Waagen- s
gehäuses, andererseits einer Stufe 2236 des Supports 2220. Diese Masken sind matt-dunkel und weisen
transparente Aussparungen nur im Bereich der Anzeigebalken auf, was der Kontrastverbesserung
dient. Im Gehäuse 2206 ist schließlich noch eine to gegebenenfalls eingefärbte, jedoch insgesamt transparente Sichtplatte 2238 eingesetzt. Auch sie verbessert
den Kontrast, da von außen einfallendes Umgebungslicht diese Sichtplatte zweimal, das Nutzlicht sie jedoch
nur einmal durchlaufen müssen.
Fig.55 bis 58 stellen stark schematisier*, eine
Anordnung mit zweistelliger optischer Digitalanzeige dar, bei der der Anzeige nur eine Lichtquelle zugeordnet
ist, trotzdem aber mit zwei tellerartigen Kodeplatten — je einer für jede Ziffer — gearbeitet werden kann. Die m
Kodeplatten können sich synchron oder aber unabhängig voneinander, immer aber in Rastschritten bewegen.
F i g. 55 läßt die Kodeplatte 2250 und die beiden nun schon hinlänglich bekannten Stapel 2252 und 2254 von
Platten erkennen; durch den Ausschnitt der Kodeplatte 2250 erkennt man die koaxial darunterliegende zweite
Kodeplatte 2256.
Der Aufbau der Lichtleiterplatten ist im Schnitt in Fig.56 bzw. Fig.57 verdeutlicht. Jede Platte des
Stapels ist mit einem Lichtleiterquader 2258 versehen, wie er auf der Austrittsseite in Fig.44 oder 45
dargestellt und beschrieben wurde. Zusätzlich sind hier aber auch auf der Lichteintrittsseite solche Lichtleiterquader 2260 in ähnlicher Ausbildung und zu demselben
Zweck vorgesehen. Die Lichtleiterquader 2258 und 2260 sind für alle Platten unterschiedlich lang, derart, daß alle
Lichteintrittsflächen und -austrittsflächen je einer Ziffer in einer gemeinsamen Ebene liegen und darüber hinaus
auch alle Zifferr in einer gemeinsamen Ebene stehen. Das Licht der einzigen Lampe 2262 mit Reflektor 2264
im wesentlichen parabolischen Querschnitts wird mittels der Lichtteiler 2266 gleichförmig auf die beiden
Kodeplatten aufgeteilt.
Bevor nun auf die Ausführung der Lichtteiler eingegangen wird, seien noch einige Anmerkungen zu
denkbaren alternativen Ausführungsformen der bisher beschriebenen Teile gemacht.
Anstelle der senkrecht zueinander stehenden Balken
jeder Sieben-Segment-Anzeige kann man auch die Vertikalbalken etwas schräg stellen, wobei nach den
bisherigen Darstellungen der Fachmann ohne weiteres die Abwandlungen erkennen kann, die an den
betreffenden Platten vom Typ nach 36 vorzunehmen sind. Bei einer mehrstelligen Anzeige kann man die
Abstände von Ziffer zu Ziffer gleich oder unterschiedlieh groß wählen.
Um die Anzeige auch aus größerer Entfernung besser erkennen zu können, kann man das Anzeigefeld bzw. die
Anzeigetafel 2238 in Fig.53 optisch nach Art einer Vergrößerungslinse (Zylinderlinse) krümmen. Alternativ kann man auch das Anzeigefeld nach Art einer
Mattscheibe ausbilden, wobei das Bild etwas diffuser wird, was nicht unbedingt die Deutlichkeit verschlechtert. Schließlich könnten die Lichtaustrittsflächen der
Platten bzw. der Lichtleiterquader mit einem fluoreszierenden oder auch phosphoreszierenden Belag versehen
werden, wobei im letzteren Falle die Lichtquelle nur sehr kurz aufleuchten brauchte, um ein hinreichend
lange nachleuchtendes Bild zu erzeugen; es versteht sich, daß die Lichtquelle — wenn Batteriebetrieb
vorliegt — immer nur während der eigentlichen Messung oder sogar nur dann einschaltet, wenn der
Meßwert sich eingependelt hat.
Wenn die Anordnung gegen Umgebungseinflüsse sicher geschützt sein kann, brauchen die aufeinanderliegenden Flächen der Platten nicht verspiegelt zu werden.
Wenn jedoch die Gefahr besteht, daß ein Medium anderer Brechzahl zwischen die Platten eindringt, etwa
Kondenswasser, so erfolgt dort keine Totalreflexion mehr und die Anzeige funktioniert nicht mehr. Für
solche Anwendungsfälle empfiehlt sich also die Verspiegelung wenigstens einer Plattenseite, etwa durch
Aufwalzen einer Metallfolie oder dergleichen.
Vorzugsweise wird man glasklares Kunststoffmaterial für die Platten wählen, doch kann man einzelne
Platten oder alle Platten einer bestimmten Stelle abweichend einfärben, etwa um Gefahrensignale
hervorzuheben.
Bei der Definition der Aufgabenstellung wurde angemerkt, daß einerseits die gesamte Waage mit
geringsten Kosten gefertigt werden soll, andererseits der Raumbedarf nur klein sein darf. Für die Lichtquellenanordnung bedingen diese Forderungen einerseits
die Verwendung handelsüblicher Niederspannungslampen (Batteriespeisung) für die Ausieuchtung, wobei
andererseits wegen des geringen Raumbedarfs und einer erwünschten niedrigen Belastung der Stromquelle
das erzeugte Licht möglichst vollständig genutzt werden muß, aber derart, daß trotzdem die präzise
Ausleuchtung der einzelnen Lichteintrittsflächen möglich wird, selbst dann, wenn diese (Fig.42 und 43)
räumlich versetzt sind.
Um diese Forderungen zu erfüllen, werden in Weiterbildung der Erfindung leichtleitende Elemente
mit der (einen) Glühlampe kombiniert; diese Lichtleiter sollen — zum Unterschied von den bisher erläuterten
Platten für die Anzeige — aus noch zu erkennenden Gründen als »Querschnittswandler« bzw. »Lichtteiler«
bezeichnet werden.
Das Grundprinzip ist in Fig.59 und 60 gezeigt. Die
hier verwendete Glühlampe 2300 weist eine in den Glaskolben integrierte Sammellinse 2302 auf, aus der
das Licht nur noch wenig divergierend austritt. In dieser Richtung liegt die konkave Lichteintrittsfläche 2304 des
Wandlers 2306, der das Licht in ein scharf begrenztes,
rechteckigen Querschnitt mit Höhe Λ und Breite b aufweisendes Büschel geringer Divergenz wandeln soll.
Auch hier macht man von der Totalreflexion an den Grenzflächen eines glasklaren Kunststoffkörpers Gebrauch. Der Wandler erweitert sich demgemäß
keilförmig in Richtung h und verengt sich etwas in Richtung b. Das an seiner dem Lichteintritt 2304
gegenüberliegenden Kante 2308 austretende, divergierende Licht wird mittels einer vorgesetzten Zylinderlinse 2309 wieder gebündelt, vorzugsweise so, daß es in
dieser Ebene etwa konvergiert, mit einer Brennlinie, die jedenfalls jenseits der bei 2310 liegenden Lichteintrittsflächen der Anzeigenplatten liegt Dazwischen liegt die
Kodeplatte 2312; die Maske 2218 aus Fig.53, 54 ist nicht mit dargestellt.
Wie F i g. 6 erkennen läßt, kann die Zylinderlinse als
konvexe Austrittsfläche 2314 mit in den Wandler integriert werden.
Fig.62 zeigt eine Verbesserung für den Fall, daß
anstelle eines rechteckigen Querschnitts hxb eine
Mehrzahl von übereinanderliegenden Lichteintritten
von Anzeigeplatten auszuleichten ist. Anstelle der einen Zylinderlinse ist hier ebenfalls eine konvex gekrümmte
Lichtaustrittsfläche 2318 des Wandlers 2320 vorgesehen, jedoch mit einer Krümmungsmittellinie senkrecht
zu der nach Fig.61. Davor steht ein Lichtteilerblock
2322 mit ebenem, dem Wandler zugekehrtem Lichteintritt und einer integrierten Zylinderlinse 2324 für je eine
Lichtleiterplatte. Fig.63 zeigt den entsprechenden Schnitt. Im mittleren Bereich des Wandlers 2320, wo das
Licht ohnehin im wesentlichen achsparallel gerichtet ist, kann man gemäß Fig.64 den Wandler 2320' mit dem
Lichtteilerblock 2322' durch ein Verbindungsstück 2326 einstückig machen, was die Montage und die Fertigung
erleichtert. Alternativ kann man Wandler und Block auch etwa in der Mitte lichtleitend miteinander
verkleben.
Auch auf der Lichteintrittsseite des Wandlers sind Abwandlungen möglich, die eine weitere Verbilligung
und Leistungssteigerung erlauben. So ist die Fassung für ein Glühlämpchen mit integrierter Linse teurer als für
eine Soffittenlampe, die auch leistungsfähiger und langlebiger ist. Will man diese verwenden, so ist der
Lichteintritt wie in Fig. 65 und 66 dargestellt, abzuwandeln. Die Glühlampe 2330 ist mit einem
Reflektor 2332 kombiniert, wie dies ähnlich in Fig.53—58 angedeutet wurde. Der Glühfaden steht
parallel zu den Kanten h. Der Wandler 2334 weist einen in der Glühfadenebene konkav und in der dazu
senkrechten Ebene konvex gekrümmten Lichteintritt 2336 auf, wodurch die angestrebte Sammelwirkung
erzielt wird.
Wie F i g. 67 und 68 zeigen, kann die Anordnung auch so getroffen werden, daß der Glühfaden der Soffittenlampe 2340 senkrecht zur Hauptebene des Wandlers
2342 steht; dabei ist die Länge des Glühfadens etwa ebenso groß wie die Breite B des Wandlers am
Lichteintritt 2346. Der Reflektor 2348 ist entsprechend lang und schmal bemessen; die Eintrittskrümmung des
Wandlers bewirkt die Konvergenz in Richtung auf den schmaleren Lichtaustritt.
In Fig.69 ist nur angedeutet, wie man durch
Verwendung einer Billigst-Glühlampe (Taschenlampenbimchen) 2350, kombiniert mit einem Reflektor 2352,
den Lichteintritt 2354 eines Wandlers 2356 ausleuchten kann.
Die verschiedenen Ausführungsformen der Lichteintritte, Lichtquellen und Lichtaustritte sind, wie man ohne
weiteres erkennt, untereinander kombinierbar.
F i g. 69 und 70 schließlich zeigen, wie mittels einer solchen Lichtwandler- und -teileranordnung die Lichteintritte von gestaffelt gestapelten Anzeigeplatten
ausgeleuchtet werden können, wie sie in F i g. 42 und 43
dargestellt sind.
Dabei wird von einer Ausführungsform der Lichtquelle ausgegangen, wie sie in F i g. 67 und 68 dargestellt ist,
kombiniert mit einem Wandleraustritt nach Fig.66. Hinter dem Lichteintritt 2360 des Wandlers 2362
verzweigt sich dieser alternierend nach beiden Seiten in Form von »Ästen« 2364 untereinander gleicher Höhe,
wobei die Kanten 2366 totalreflektierend ausgebildet sind. Jeder »Ast« 2364 weist eine eigene Zylinderlinse
ίο 2368 auf, mittels der das Licht konvergierend auf die
Lichteintritte der Anzeigerplatten gerichtet wird. Ein solcher Wandler ist ein einstückiges Kunststoffspritzteil,
das mit geringen Kosten hergestellt werden kann. Für die gleichmäßige Ausleuchtung ist es vorteilhaft, wenn
die Summe der Austrittsquerschnitte gleich dem Eintrittsquerschnitt ist.
Von dem Prinzip der Totalreflexion an unter 45° stehenden Flächen und/oder Kanten kann man natürlich
überall dort Gebrauch machen, wo man mit einem
Lichtfluß im wesentlichen parallel zu den Hauptebenen
rechnen kann. Auf diese Weise wird das Licht auch mittels des Wandlers in beliebigen unter rechten
Winkeln zueinander stehenden Ebenen geführt oder auch in zueinander parallele Ebenen, wie bei der
Je nach den vorliegenden Anwendungsbedingungen ist es nicht einmal zwingend, eine eigene Lichtquelle
vorzusehen. Die mit der Anzeigeanordnung bestückte Waage kann einen Eintritt für Umgebungslicht aufwei
sen, das mittels Lichtleitern ähnlich den beschriebenen
Wandlern, kombiniert mit Reflektoren, gesammelt und gerichtet den Lichteintritten der Anzeigeplatten zugeführt wird.
Die — gegebenenfalls verspiegelten — Platten
können durch einen optisch isolierten Kleber miteinander zu einem Block verklebt werden; entsprechendes
gilt für die Lichtwandler, wenn man diese in den Verzweigungsebenen aufgetrennt fertigt, was spritztechnisch einfacher sein kann.
Fig. 74 zeigt in teilweise geschnittener Perspektive
eine Ausführungsform der Maske (in F i g. 53 mit 2232 bezeichnet) für eine Anzeige mit Platten nach F i g. 44.
Die Lichtleiter 2150 sitzen mit ihren Lichtaustritten 2369 in einer komplementären Ausbuchtung 2370 der
Maske 2372. Die Maske mit allen Ausnehmungen läßt sich einteilig fertigen und positioniert die Lichtaustritte.
Die Maske 2372 ist aus transparentem Kunststoff gespritzt, der gegebenenfalls kontraststeigend eingefärbt ist. Auf einer Seite, vorzugsweise der dem
Betrachter zugewandten, ist das Maskenfeld 2374 aufgeklebt oder aufgedruckt, das die Segmente frei läßt.
Claims (18)
1. Personenwaage mit einer Hebelbrückenanord- ■>
nung, die die Wägeplattform trägt, mit einer bei Belastung der Plattform proportional deformierten
Rückstellfeder, mit einer Getriebeanordnung zur Übertragung der Federdeformation auf einen
drehbeweglichen Kodeträger, mit einer optischen to Sieben-Segment-Anzeige für das Wägeergebnis, mit
einer Lichtleiteranordnung, deren Lichteintritte je nach der Position des Kodeträgers durch dessen aus
transparenten und opaken Kodebereichen gebildeten Kode von einer Lichtquelle ausgeleuchtet bzw. is
dieser gegenüber abgeblendet sind, während die Lichtaustritte der Lichtleiter die Segmente der
Anzeige bilden, und mit einer Richtvorrichtung zum Ausfluchten der Lichtleitereintritte mit dem jeweils
einem Wägeergebnis nächstzugeordneten Kode, gekennzeichnet durch ein magnetisches
Rastgesperre (156, 1070, 1076) für den Kodeträger (284), durch ein in der Getriebeanordnung (118,120,
130,128) vorgesehenes, elastisch nachgiebiges Glied
(132, 134), das innerhalb des Inkrements zwischen zwei Magnetrastschritten eine der ausgeübten
Magnetkraft entgegengerichtete relativ zu dieser geringe Kraft speichert, und durch plattenförmige
Lichtleiter (188), deren Lichtaustritt (2102) im wesentlichen senkrech ι zu der Plattenebene vorgesehen
ist und die eine Lichteintrittsfläche (2100) aufweisen, deren Abmessung in Richtung der
Kodeträgerbewegung im wesentlichen gleich einem Kodeschritt und einem mit diesem übereinstimmenden
Magnetrastschritt ist, wobei die die mehrstellige Anzeige bildenden Lichtleiterplatten parallel zu den
Plattenebenen übereinandergestapelt sind und das gesamte optische System außer dem Kodeträger
ortsfest angeordnet ist.
2. Personenwaage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Rastgesperre
einen einstellbaren, jedoch im Betrieb ortsfesten Dauermagneten (1070,1072) und ein weichmagnetisches,
mit dem Kodeträger (1052) mitbewegtes Sperrstück (1076) umfaßt.
3. Personenwaage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrstück (1076) von
einem gestanzten Weicheisenstreifenmaterial abgelängt ist, das mit einer Klammer (1064) auf dem
Kodeträgerumfang festgespannt ist und dabei ein Kodeband (1040) hält
4. Personenwaage nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kodeträger (2202)
hohlzylindrisch ausgebildet ist, an einem axialen Ende mit einem Teller (2200) verbunden ist, der auf
einer mit dem Kodeträger im wesentlichen gleiche Axialabmessungen aufweisenden Welle angeordnet
ist, und mit seiner Achse im wesentlichen senkrecht zur Waagenstandfläche ausgerichtet ist, und daß die
Lichtquelle (2212—2216) in dem vom Kodeträger bo
umschlossenen Zylinderraum untergebracht ist.
5. Personenwaage nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Finger (308) am Tellerumfang, die
formschlüssig in Durchbrüche (306) des Kodebandes (304) greifen. h5
6. Personenwaage ηβςη Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen der Lichtquelle (2216) und dem Kodeträger (2202) eine Maske (2218)
ORlQtNAL JNSPECTEO
stationär angeordnet ist, deren Offnungen mit den Lichteintritten der radial außerhalb des Kodeträgers
liegenden, axial bezüglich dessen Welle gestapelten Lichtleitern ausgefluchtet sind.
7. Personenwaage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Waage
ein teleskopartig in der Plattform (100) sitzendes Fußteil (104) aufweist, in dem der Kodeträger (158)
um eine senkrechte Achse (148) drehbar gelagert ist, und auf dem als Baugruppen die Lichtquelle (182) mit
einem Lichtwandler (184) und einer Maske (186) einerseits, die Lichtleiter (188) andererseits montiert
sind, und daß die Lichtquellen-Lichtwandler-Baugruppe relativ zum Kodeträger axial höhenjustierbar
ist.
8. Personenwaage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils mindestens zwei der
Bauelemente Kodeträger (230, 248, 268, 284, 304), Teller(220-226,242,264,280,310) und Sperrstücke
(232,250,272,282) einstückig ausgebildet sind.
9. Personenwaage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtaustritt jedes plattenförmigen
Lichtleiters (F i g. 35, 36) durch eine unter etwa 45° gegen die Plattenebene geneigte reflektierende
Schrägfläche (2108) gebildet ist.
10. Personenwaage nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß alle die Anzeige
bildenden plattenförmigen Lichtleiter (2122, 2124) eben ausgebildet sind.
11. Personenwaage nach Anspruch 10, gekennzeichnet
durch mit den Lichtaustritten ausgefluchtete, ihrerseits plattenförmige Lichtleiterabschnitte
(2150), deren Lichtaustritte (2152) für alle Segmente der Anzeige in einer gemeinsamen Ebene liegen.
12. Personenwaage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenförmigen Lichtleiter
einen, auf die Plattenhauptebene gesehen, etwa keilförmigen Lichteintrittsabschnitt aufweisen
(F ig. 35).
13. Personenwaage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichteintritte (2100) aller
Lichtleiter (2122,2124) im wesentlichen in einer zum Kodeträger (2126) parallelen Zylindermantelfläche
lieger und daß die Lichteintritte (2100) aller Lichtleiter (2122,2124) gleich groß sind.
14. Personenwaage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichteintritte (2100) mindestens
eines Teils der Lichtleiter in einer Mantellinie übereinander angeordnet sind.
15. Personenwaage nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die Lichteintritte (2100) der Lichtleiter (2123, 2124) alternierend in zwei nebeneinanderliegenden
Mantellinien übereinander angeordnet und in einer Halteplatte (2144) formschlüssig
fixiert sind (F i g. 43).
16. Personenwaage nach einem der Ansprüche 1, 4, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lichtquelle eine elektrische Glühlampe (2212) und einen das Licht bündelnden, auf die Lichteintritte der
Lichtleiter durch eine Maske (2218) und die Kodeträgeröffnungen hindurch richtenden Lichtwandler
(2216) umfaßt.
17. Personenwaage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler (2362) als
einstückiges Kunststoffteil mit geometrisch totalreflektierenden Außenflächen ausgebildet ist.
18. Personenwaage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichteintritte (2100) der
Lichtleiter (F i g. 36) wesentlich kleiner sind als ihre Lichtaustritte (2116).
Herkömmliche Personenwaagen für den Haushalt sind im allgemeinen als Federwaagen aufgebaut. Die
Wägeplattform lenkt bei Belastung eine Hebelrückanordnung gegen die Kraft einer proportional deformierten Rückstellfeder aus, deren Deformation — ausgehend von der Nullstellung — angezeigt wird. Zur
Anzeige bedient man sich beispielsweise einer translatorisch entsprechend der Federdeformation ausgelenkten
Zahnstange, die mit einem Ritzel kämmt. Dieses trägt eine Skalenscheibe, deren Relativlage bezüglich einer
ortsfesten Marke ablesbar ist.
Die Skalenscheibe z. B. in Intervallen von 0,5 kp geteilt; bei Zwischenwerten muß der Betrachter
interpolieren, was natürlich mit Unsicherheiten verbunden ist. Man hat daher versucht, die Interpolation
bereits in der Waage zu bewirken und nur noch den dem Wägeergebnis nächstliegenden Zahlenwert, etwa in
Sprüngen von 0,5 kp, digital anzuzeigen.
So ist in der DT-OS 23 30 416 eine Waage beschrieben, bei der die Skalenscheibe einen Kode aus
transparenten bzw. opaken Bereichen trägt, die die Ausleuchtung von Fototransistoren ermöglichen bzw.
sperren. Mittels der Fototransistoren wird dann eine Leuchtzifferanzeige gesteuert, wobei der Kode natürlich entsprechend eingerichtet ist Bei dieser bekannten
Waage erfolgt aber keine eindeutige Anzeige, wenn die Scheibe gerade zwischen zwei Kodes stehenbleibt, so
daß es je nach den gewählten Abmessungen mehr oder weniger dem Zufall überlassen bleibt, ob der Kode
gerade genau genug zwischen Lichtquelle und Fototransistor steht.
Die Waage nach der DT-OS 24 29 059 arbeitet mit Motornachlauf und Zählung der Motorwellenumdrehungen, wobei das Zählergebnis elektronisch digital
angezeigt wird. Oiese Lösung scheidet für Haushaltswaagen schon aus Kostengründen aus.
Ein Wandler zum Umformen des mechanischen Wegsignals in ein elektrisches, digital anzeigbares
Signal ist bei der Personenwaage nach der FR-OS 73 24 097 vorgesehen, die ebenfalls für eine Badezimmerwaage unzulässig hohe Kosten verursachen
würde; bei dieser Konstruktion ist die Stromquelle für die Anzeigeneinheit in die Waage eingebaut
Die Waage gemäß DT-OS 23 33 195 weist eine Kodeplatte anstelle der Skalenscheibe auf, wobei der
Kode durch elektrisch leitende bzw. isolierende Flächenabschnitte gebildet wird. Nach Stillstand der
Kodescheibe am Ende eines Wägevorgangs wird der Kode von einem Satz elektrisch leitender Bürsten
abgetastet und dann, nach elektrooptischer Umsetzung mittels geschalteter Glühlampen und Fototransistoren,
auf einer Sieben-Segment-Anzeige sichtbar gemacht. Hier ist der Kodescheibe ein z. B. magnetisches
Rastgesperre zugeordnet, derart, daß diese nur bestimmte Vorzugslagen einnehmen kann, in denen der
Kode eindeutig abtastbar ist Wenn die von der bo Rastsperre ausgeübten Kräfte hinreichend groß sein
sollen, daß sie auch bei einer ungünstigen Ausgangslage der Kodescheibe diese noch in eine Raststellung
bewegen können, so müssen sie mindestens in der Größenordnung der einem lnkrement zwischen zwei t>5
Raststellungen entsprechenden Waagenbelastung liegen. Dabei würden aber durch das Rastgesperre
wiederum so hohe Reibungsverluste eingeführt - selbst
bei einem Magnetrastgesperre —, daß die Funktionsfähigkeit der Waage insgesamt fragwürdig wäre.
Schließlich ist aus der DT-OS 23 49 764 eine Personenwaage bekannt die eine funktionierende
Digitalanzeige des Wägeergebnisses ermöglicht, und da gemäß der dort zu lösenden Aufgabe die Konstruktion
einfach und billig sein soll, wird auf elektronische Bauteile für die eigentliche Anzeige verzichtet. Vielmehr wird das Wägeergebnis in die Drehung einer
Kodeplatte oder Kodetrommel mit optischem Kode umgesetzt, der abgetastet wird, und die Position des
Kodeträgers relativ zu seiner Ruheposition wird digital angezeigt Der Kodeträger wird mittels einer einzigen
Lichtquelle beleuchtet und jedem Segment einer mehrstelligen Sieben-Segment-Anzeige ist ein z. B.
faseroptischer Lichtleiter zugeordnet, der in das betreffende Segment ausläuft. Eine Rastung des
Kodeträgers ist nicht vorgesehen; dieser folgt also proportional der Auslenkung des Wägesystems. Um
Zwischenlagen bei der optischen Abtastung auszuschließen, ist der Kodeträger zusätzlich mit einem
Hilfskode versehen, entsprechend einer gewünschten Rasterung. Auch der Hilfskode wird optisch abgetastet
und liefert, wenn die Position des Kodeträgers eine unmittelbare Ablesung nicht erlaubt, ein Stellsignal für
einen Nachlaufregler, mittels dessen die Lichteintritte der Lichtleiter relativ zu dem Waagengehäuse und dem
Kodeträger in die nächstgelegene Rast«-Stellung entweder analog oder mit einem Schritt verschoben
werden. Ein solcher Stellmotor bedeutet natürlich zusätzlichen Aufwand, und es ist zu befürchten, daß die
Konstruktion im Dauerbetrieb störanfällig ist. Der Regelmechanismus erfordert in jedem Fall eine
zusätzliche Energiequelle, und die flexiblen faseroptischen Lichtleiter bieten montagetechnische Schwierigkeiten; zwar kann man auch einstückig gespritzte
Lichtleiter verwenden, doch müssen diese gleichwohl flexibel sein.
Ausgehend von einer Personenwaage mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen, die auch bei der zuletzt diskutierten bekannten
Waage vorgesehen sind, liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, die Waage so auszubilden, daß allenfalls für die Lichtquelle der Anzeigeeinrichtung eine Spannungsquelle benötigt wird, zusätzliche Verbraucher - wie
Stellungsregler — also nicht vorhanden sein dürfen; die Spannungsquelle soll darüber hinaus nur minimal
belastet werden, um mit einer im Waagengehäuse unterbringbaren handelsüblichen Batterie die Funktionsbereitschaft der Waage über einen maximalen
Zeitraum, z. B. ein Jahr, zu gewährleisten.
Der erfmdungsgemäßen Lösung, die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 definiert ist, liegen
die folgenden Überlegungen zugrunde:
Die Vermeidung von Nachführregelungseinrichtungen ist möglich, wenn man die Digitalisierung des
Meßwertes, hier also des Wägeergebnisses, bereits auf
mechanischem Wege mittels eines Rastgesperres, das -wie oben erläutert — bei einer Personenwaage bereits
an sich bekannt ist vornimmt wobei jedoch die Ausbildung so abzuwandeln ist daß die obenerwähnten
Nachteile der bekannten Ausführung nicht eintreten. Hierzu dient die elastische Kopplung zwischen Wägesystem qnd Anzeigesystem· uJhteT korrekter Abstimmung
der Kräfte aufeinander. Wegen/geringerer Reibung wird man ein magnetisches Rastgesperre verwenden.
Da demgemäß außer dem 'optischen Kode alle optischen Bauelemente stationär sind, kann man auch
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