DE2709874A1 - Lichtdetektor fuer waagen mit ausgleicher fuer federkonstantenabweichungen - Google Patents
Lichtdetektor fuer waagen mit ausgleicher fuer federkonstantenabweichungenInfo
- Publication number
- DE2709874A1 DE2709874A1 DE19772709874 DE2709874A DE2709874A1 DE 2709874 A1 DE2709874 A1 DE 2709874A1 DE 19772709874 DE19772709874 DE 19772709874 DE 2709874 A DE2709874 A DE 2709874A DE 2709874 A1 DE2709874 A1 DE 2709874A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- optical
- weighing structure
- spring
- grid
- grids
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01G—WEIGHING
- G01G23/00—Auxiliary devices for weighing apparatus
- G01G23/18—Indicating devices, e.g. for remote indication; Recording devices; Scales, e.g. graduated
- G01G23/36—Indicating the weight by electrical means, e.g. using photoelectric cells
- G01G23/361—Indicating the weight by electrical means, e.g. using photoelectric cells using photoelectric cells
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01G—WEIGHING
- G01G3/00—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances
- G01G3/08—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a leaf spring
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S177/00—Weighing scales
- Y10S177/06—Photoelectric
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
Patentanwälte
Leinweber 6 Zimmermann
Leinweber 6 Zimmermann
Rosentr! 7!\l.A-jiQ.
D-8000 München 2
D-8000 München 2
7. Ki; 1377
/3 ZML
PITNEY-BOTIES, INC.
Stanford, Conn./USA
chungen
lie Erfindung bezieht ei oh auf Federwaagen und insbesondere
auf Federwaagen mit einer optischen Able se einrichtung zur Feststellung
des Skalenaue schlage.
Zur Herstellung von Federwaagen mit vertretbarem Aufwand sind für die Federauslegung hinsichtlich der Abmessungen bestimmte
Fertigungstoleranaen festgelegt worden. Aufgrund dieser Fertigungetoleranzen
konnten die Waagenfedern Federkonstantenabweichungen aufweisen, was die Genauigkeit der Gewichtsablesung beeinträchtigte.
So waren beispielsweise für die in Blattfederwaage η wie
etwa der in der US-Patentschrift 3 807 517 beschriebenen Waage verwendeten
Federn typische Fertigungstele ran ze η für die Blattstärke,
Blattbreite und Blattlänge festgelegt. SLe innerhalb der übleranzgrenzen
auftretenden Unterschiedlichkeiten in der Federlänge wurden
709837/0859
durch Einstellung der Federendklemmen ausgeglichen. Auch waren die
Längen- und Brei te η sch wankungen innerhalb der Toleranzgrenzen im Vergleich
zu den Längen- und Brei tenabme seungeη nur minimal $ die durch
die Toleranzen in diesen Abmessungen bedingten Fehler waren demgemäß also relativ klein. Stärkenuntersehiedlichkeiten konnten demgegenüber
nicht leicht kompensiert werden, was wegen der verhältnismäßig
geringen Stärke nabme seunge η erhebliche Abweichungen in den Federkonstanten
mit sich brachte. So führte eine Abweichung von 1,3 Prozent
in der Stärke der Blattfeder, wie sie im typischen Fall auftreten
kann, zu einer 5prozentigen Änderung in der Federkonstante.
Den bislang ins Auge gefaßten Bestrebungen, die auf die Schaffung einer Einstellmöglichkeit an einem Lichtdetekter zum Ausgleichen
von Schwankungen in der Federkonstante zielten, war wegen der den nach dem Stand der Technik bekannten Lichtdetektoren innewohnenden
zahlreichen Mängel in der technischen Praxis kein Erfolg beschieden.
Zur Yeransohaulichung dieser älteren Bemühungen kann die
US-Patentschrift 3 186 148 dienen, in der eine Federwaage besehrieben
ist, die zwei parallele Blattfedern in einem vertikalen Abstand voneinander aufweist und in einem Poetabfertigungesystem eingesetzt
wurde. Ein zu der Waage gehörender Lichtdetektor umfaßte einen Satz
von mehreren Photodetektoren am Ende eines Lichtstrahlengange. Ein von der Tariereinrlohtung getragener niedergehender Verschluß konnte
zum fertechreitenden Bleekieren des Lichtwege· su den aufeinanderfolgenden
Photo detektor« η des Photodetektersatzes betätigt werden. Die
noch im Liehtweg verbleibenden Photo detektor· η lieferten ein für den
Tarierausschlag bezeichnendes Signal, das sum Einstellen des Pertoaufdrucks
auf der Pestsache diente.
Der Photo detektor sat s war an einem allgemein vertikalen
Arm angeordnet, der zur Änderung des senkrechten Abstandes zwischen
den aneinandergereihten Photo detektor· η des Satsee, bezogen auf die
Sichtung der Terschlußbewegung, verschwenkt werden konnte. Durch die
Einstellung des Photodetektorarms konnton Abweichungen in der Federkonetante
kompensiert werden.
Beim Gebrauch dieser bekannton optieehen Ableseeinriehtung
traten gewisse Mangel zutage. So bedurfte ·· beispielsweise zahlreicher
709837/0859
eher Photodetekteren, damit auch nur für einen schmale η Bereich der
Gewiohtelaeten die entsprechenden Gewi oh teanze ige signale erzeugt werden
konnten. Auch erhöhte sich die Zahl der Photo detektoren mit steigender
Waagenkapazität. FUr die fortlaufenden Gewichteporteaufschlage
war zu de β eine Si nzeleinste llung des jeweiligen Umschlagpunktes erforderlieh,
an de· der betreffende Photodetektor umschaltet, beispielsweise
vom leitenden in den nichtleitenden Zustand. Biese Umechlagpunkte
waren überaus kritisch und die ToIe ranze rf· rderniase
machten die Vornahme der Ende ins te llung schwierig und zeitraubend.
Nachteilig war bei diesem bekannten System außerdem auch die relatir lange Projektionsstrecke, die sieh beispielsweise auf
eine Distanz von 45 bis 60 em belaufen mochte, was erforderlich war,
um die nötige optische Vergrößerung zu erzielen. Wegen dieser langen
Projektionestrecke und wegen der kritischen Um schaltpunkte konnten
sieh Erschütterungen und sonstige Einflüsse aus der Umgebung sehr stark auf die Genauigkeit der Ablesungen auswirken.
Zusammenfassend ist festzustellen, daß die Erfindung eine
Federwaage betrifft, die einen Lichtdetektor aufweist, der dazu dient, den Tarieraus sohl ag zu ertasten, indem ein Moire streifenmuster erzeugt
und dieses Huster als verstärkte direkte funktion des Tarieraue
schlage verschoben wird. BLe Erzeugung des Husters erfolgt durch
Modulation eines Lichtstrahls mit Hilfe zweier paralleler Strichgitte
reätze. Der durch einen Tarieraus sohl ag hervorgerufene Ausschlag
des einen der Gittersätze bewirkt eine AbI auf bewegung der aneinandergereihten
Moire"streifen oder -bänder über eine Anordnung von Photodetekterpaaren.
Ein fester Gittersatz ist in dem einen von zwei getrennten Armen eines Wandlergehäuse β angeordnet, während in dem anderen
Arm eine Lichtquelle montiert ist. In einer zwischen den Armen
liegenden Vertikalebene ist ein beweglicher Gittersatz vergesehen.
Eine Halterungsanordnung verbindet den beweglichen Gittersatz
mit dem Tarieraufbau und ermöglioht gemeinsame Bewegungen des Tarieraufbaue und des Gittersatzes in einer Vertikalebene. KLe Halterungeanordnung
ermöglicht ferner eine Winkelstellungskorrektur der Gitter in bezug auf die Vertikal richtung des Tarieraue schlage, so
daß die Toleranzuntersohiede der jeweils zur Verwendung in der Waage
vorgesehenen
709837/0859
vorgesehenen Federn kompensiert werden können.
Die Lichtquelle umfaßt eine Glühlampe mit einem einzigen, im wesentlichen geraden Faden, wobei diese Lampe in dem betreffenden
Wandlerarm drehbar gelagert ist, so daß ihr Faden mit dem eingestellten Gitterwinkel des beweglichen Gittersatzes in Obereinstimmung gebraoht
werden kann, wodurch ein günstiges Signal-Störverhältnis verbürgt
wird.
Aus dem obigen Abriß geht hervor, daß die Erfindung die Schaffung einer Waage der genannten allgemeinen Art zur Aufgabe hat,
die einen Lichtdetektor aufweist, der aber nicht mit den erwähnten Mängeln der naoh dem Stand der Technik bekannten Detektoren behaftet
ist.
Erfindung hat weiterhin zur Aufgabe, eine Waage der genannten allgemeinen Art zu schaffen, die einen Lichtdetektor aufweist,
der genau, zuverlässig, in seiner Bauweise einfach und zur Herstellung nach Massenfertigungen»thoden geeignet ist.
Des weiteren hat die Erfindung zur Aufgabe, eine Waage der
genannten allgemeinen Art zu schaffen, die einen Lichtdetektor aufweist, der mühelos so eingestellt werden kann, daß Federkonstantenabweichungen
kompensiert werden.
Des weiteren hat die Erfindung zur Aufgabe, einen Lichtdetektor
der genannten allgemeinen Art zu schaffen, der zur Anwendung in Federwaagen geeignet ist und der aufgrund der Möglichkeit
der Vornahme einer kompensierenden Einstellung größere ToIeranzbreiten
der Federn zuläßt.
Des weiteren hat die Erfindung zur Aufgabe, ein Verfahren
zum Bau einer Federwaage der genannten allgemeinen Art zu schaffen, bei dem der Fertigungsaufwand wesentlich herabgesetzt ist, da größere
Federtoleranzen zulässig sind.
Des weiteren hat die Erfindung zur Aufgabe, ein Verfahren
zum Bau einer Federwaage der genannten allgemeinen Art zu sohaffen, ■it der eine genaue Gewichtsbestimmung vorgenommen werden kann, wobei
diese* Verfahren je do oh im Rahmen rationeller Methoden der Massenfertigung
einzusetzen ist.
709837/0859
Ferner
Ferner hat die Erfindung zur Aufgabe, ein Verfahren zu
sohaffen, das die Möglichkeit der Vornahme einer Einstellung des Lichtdetektors einer Federwaage zur Kompensation von Federkonetantenabweichungen
bietet.
Weitere Erfindungsziele ergeben sioh z.T. aus dem Gesagten von selbst und sind teils im folgenden auoh ausdrücklich genannt.
Im Blick auf die Lösung dieser Aufgaben verkörpert sich die Erfindung in bestimmten Kombinationen von Bauelementen und in
Anordnungen von Bauteilen, mit denen sioh die obigen und gewisse weitere Ziele erreichen lassen, wie dies im einzelnen anhand der beigegebenen
Zeichnungen beschrieben und insbesondere in den Ansprächen abgegrenzt ist. In den beigegebenen Zeichnungen ist eine der verschiedenen
möglichen Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Es zeigern
Fig. 1 eine in einem größeren Maßstab gehaltene perspektivische
Teilansioht eines die Erfindung verkörpernden Lichtdetektor
β , wobei in der zeichnerischen Darstellung zur Veranschaulichung
der Erfindungseinzelheiten Teile weggebrochen sind»
Fig. 2 eine Seitenansicht einer typisohen Waage mit erfindungsgemäßem
Aufbau, wobei der Lichtdetektor im teilweise aueeinandergebauten
Zustand dargestellt ist, um die Halterungsanordnung deutlicher
zu zeigen, die dazu dient, ein op ti sehe β Gitter unter Wahrung der Verstellmögliohkeit mit einem Tarieraufbau in der Weise zu verbinden,
daß die Winkelstellung der Gitter zur Kompensation ve η Unterschiedlichkeiten
in den Federkonstanten korrigiert werden kann»
Fig. 3 eine im Ausschnitt dargestellte Schnittansicht der
Waage in einem im wesentlichen entlang der Linie 3-3 der Fig. 2 gelegten Sohnitt»
Fig. 4 eine in einem größeren Maßstab gehaltene sehe ma tische
Darstellung des typischen Erscheinungsbildes eines Moire-Interferenzmusters,
wie es von dem erfindungsgemäßen Lichtdetektor
erzeugt werden kann» und
Fig. 5 eine in einem erheblieh größeren Maßstab gehaltene
schematisierte Darstellung eines Meirtf-Interferenzmusters zur Ve ran-
schauliohung
709837/0859
Bchaulichung der Federkonstanten-Kompeneatienewirkung von Änderungen
im Gitterwinkel des beweglichen Gittersatzes.
Zur Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform sei nun
auf die Einzelheiten der Zeichnungen eingegangen, in denen die Bezugssahl
10 eine Blattfederwaage bezeichnet (in PLg. 2 dargestellt), wie sie in der US-Patentschrift 3 877 513 su einem am 15. April
1975 erteilten Patent beschrieben ist.
Es sei bemerkt, daß die Waage entsprechend ihrer baulichen Eigenart einen im wesentlichen linearen Ausschlag liefert, wenn auf
eine von einem Wage aufbau 12 getragene (nicht dargestellte) Schale
unterschiedliche Gewichte aufgelegt werden. Der Wägeaufbau 12 ist an den äußersten Randkanten zweier waagerecht angeordneter, vertikal getrennter
breiter Blattfedern 14 und 16 gehaltert. Sie Blattfedern sind jeweils am andern Ende an einem geneigten Tragrahmen 18 freitragend
gehalten, wie dies in der bereite genannten Patentschrift 3 877 513 und in der Patentschrift 3 807 517 «u einem am 30. April
1974 erteilten US-Patent näher ausgeführt ist.
In der Waage 10 ist zwischen den Blattfedern 14 und 16 ein
Lichtdetekter 20 mit einem Aufbau gemäß der Erfindung angeordnet, damit der senkrechte Ausschlag des Wäge aufbaue festgestellt werden
kann, wenn auf den Aufbau 12 eine Last aufgebracht wird. Wie bereits erwähnt wurde, dient das Auswandern eines Moire*Streifenmusters im
Hahnen der Erfindung zur Feststellung und Messung des Lastgewichts.
Zu diesem Zweck sind zwei parallele Striohgittersätze auf transparenten
Trägern verge sehen, wobei der eine dieser Sätze festgelegt ist, während der andere Gittereatz sich mit dem Wägeaufbau 12 in einer zu
dem festen Satz parallelen Ebene bewegt. Bei spiel shalber sei erwähnt,
daß es sich bei den Gittern eines Jeden dieser Sätze um Ronohi-Strichteilungen
mit Abständen von 0,05 mm handeln kann. HLe Teilungsabstände
können für die jeweiligen Gittersätze jedoch auch unterschiedlich sein.
Der Lichtdetektor 20 umfaßt ein Wandle rge hau se 22, das an
einer Halterungsunterlage 24 verstellbar befestigt ist, die sich von
dem Tragrahmen 18 forteretreokt. Das Wandlergehause 22 weist zwei
parallele, vertikal gerichtete Arme 26 und 28 auf (fig. 3), die sieh
ve η
709837/0859
von einem allgemein ebenen Fuß )O forterstrecken. Der Fuß 30 ist seinerseits
durch übliche Befestigungsmittel mit einer schwalbenschwanzförmig
ausgebildeten Halterungsplattferm 32 verbunden.
Eine Halterungeplatte 34 verbindet die Halterungeplattform
32 mit der Rahmenhai te rungsunte rl age 24. Zur Verbindung der platte
34 mit der sohwalbensohwanzförmig ausgebildeten Plattform 32 sind
mehrere Sehrauben 35 vorgesehen (Fig. 3)> die sich durch überdimensionierte öffnungen in der Halterungsplatte 34 erstrecken und in
Gewinde öffnungen in der Plattform 32 eingeschraubt sind.
Ein auf einer ebenen Fläche eines transparenten, beispielsweise
aus GELas bestehenden Trägers 40 vorgesehener fester Gittereatz 38 ist am vorderen Ende eider zylindrischen Buchse 42 angeordnet.
SLe Buchse 42 ist in eine Querbohrung 44 aufgenommen, die sich entlang
einer Horizontalachse durch den Wandlerarm 28 erstreckt. Zum
Einstellen des Gittersatzes 38 kann die Buchse 42 innerhalb der Behrung
in der Achsrichtung verschoben werden. Ist die gewünschte Gi tterlage
erreicht, so wird das äußerste Ende der Buchse mit einer Klemmschraube 48 an einem geschlossenen Stellring 46 festgeklemmt.
Eine weitere Terschiebungseinstellung kann dank der Schwalbe
ns oh wanzhal te rung der Plattform 32 an der Hai te rungeplatte 34 erzielt
werden, die Terschiebungsbewegungen des gesamten Wandlergehäu-BSs
22 in einer Horizontalebene ermöglicht. Hierzu ist ein oberer und ein unterer sohwalbenschwanzförmiger Absatz 50 bzw. 52 vorgesehen,
die sich beide von der Halterungsplatte 34 ferte rs trecken. Die
Absätze 50 und 52 sind zum gleitenden Angreifen am oberen bzw. unteren
Sohwalbensohwanzrand der Halterungeplattform 32 in getrennten
Horizontalebenen festangeordnet.
Sie Halterungeplattform 32 wird federnd gegen eine Kugel 51
gedrückt, die in eine ausgehöhlte konische Spitze 53 am Ende einer
Stellschraube 54 aufgenommen ist. BLe Stellschraube 54 ist in eine
Horizontalbohrung eingeschraubt, die sieh durch einen senkrechten
Flansch 56 hindurcherstreokt, der von einer vertikalen Randkante der
Halterungeplatte 34 fortragt. An der entgegengesetzten vertikalen
Randkante der Halterungsplatte 34 ist ein weiterer Flansch 58 vorgesehen,
der zur Aufnahme einer Spannfeder 60 dient. Durch Drehen der
709837/0859
Stellschraube 54 wird also eine Ve rschi ebungsbe we gung des gesamten
Wandlergehäuses 22 entlang einer Horizontalebene bewirkt.
Ein auf einer ebenen Fläche eines transparenten Trägers vorgesehener beweglicher Gittersatz 62 ist zur Ausführung von Bewegungen
in einer Vertikalebene zwischen den Wandlerarmen 26 und 28 angeordnet. Erfindungsgemäß ist der bewegliche Gittersatz 62 durch
eine Halterungeanordnung 66 an dem Wäge aufbau zur Ausführung gemeinsamer
Bewegungen befestigt, wobei der Gitterwinkel, d.h. der Winkel zwischen den Strichteilungen des Gi tte reatze β 62 und einer Horizontalebene,
-«erstellt werden kann, um so einen Korrekturausgleich für Abweichungen in der lederkonstante zu schaffen, wie dies im folgenden
noch erläutert werden soll.
In der Barstellung der Fig. 1 ist zu beachten, daß der die
ebene Fläche mit den Teilungen des Gittersatzes 62 aufweisende Trä- '
ger 64 mit der Halterungeanordnung 66 durch eine allgemein rinnenförmig
ausgebildete Klammer 68 verbunden ist, die einen oberen und einen unteren Fuß aufweist, der in der Längenerstreckung jeweils kürzer
ist, als es der Stärke des Trägers 64 entsprechen würde. Die
Klammer 68 und mit dieser der Träger 64 werden durch zwei Befestigungsschrauben
70 an eine ebene Wand eines Zahnradsegments 72 angedrückt.
Zwischen die Klammer 68 und den Träger 64 ist eine elastomere Beilage 74 eingefügt. Der Träger 64 wird in die Klammer 68 eingeschoben,
bis er gegen zwei Anschlagstifte 75 anliegt, die von dem
Zahnsegment fortragen. Werden anschließend die Schrauben 70 festgezogen, so drückt die Klammer 68 die Beilage 74 gegen den Träger 64.
Das Zahnsegment 72 ist seinerseits an einem Unterbau 76 verstellbar befestigt, der mit einem Fußflansch 78 in herkömmlicher Weise an
einer Halterungserhöhung 80 des Wägeaufbaus 12 montiert ist.
Eine in Achsfluohtung mit der Bohrung 44 vorgesehene Behrung
82 erstreckt sich durch den Arm 26 des Wandlergehäuses 22, damit
der Durchtritt eines Lichtstrahls ermöglicht wird, der mit Hilfe der Gi tte reätze moduliert werden kann. Eine si ohe rungeartige Lampenfassung
dient zur Halterung einer Glühlampe 84 mit einem im wesentlichen geraden Einzelfaden 86 und einem Beflektorplättohen 88. Die
Lampenfassung ist ihrerseits in einer Trage ehe i be 90 gehaltert, die
an dem Wandlerarm 26 drehbar befestigt ist, wobei sich die Bohrung
709837/0859 §2
82 sowohl durch den Arm 26 als auch durch die Scheibe 90 erstreckt.
Die Scheibe 90 wird durch zwei Schrauben 91 in einer gewählten Stellung festgelegt, die sich durch entgegengesetzte begenförmige Schlitze
in der Scheibe hindurcherstreoken und in Gewindeöffnungen in dem
Arm 26 eingesehraubt sind. In der Bohrung 82 ist innerhalb des Arms 26 zwischen der Lampe 84 und dem beweglichen Gittereatz 62 eine Kondensorlinse
92 angeordnet, die den Lichtstrahl senkrecht auf die beiden Gitter Sätze 62 und 38 wirft, durch die er hindurch tritt.
Da die Gitter des festen Gittersatzes 38 mit einem geringfügigen
Schrägungewinkel zu den im Idealfall horizontalen Gittern des beweglichen Gittersatzes 62 angeordnet sind, wird der Lichtstrahl
durch die Interferenz zwischen den beiden Gittersätzen so moduliert,
daß eine Vielzahl von zyklisch-parallele η Moirestreifen entsteht.
Der Wägeaufbau 12 bewegt sich beim Aufbringen einer Last nach unten und folglich wird dann auch der bewegliehe Gittersatz 62
nach unten geführt. Infolge der ausgedehnten seitlichen Breite der Blattfedern 14 und l6 bleibt der Seitenaus sohl ag des beweglichen Gitter
eat ze β 62 bei dieser Abwärtsbewegung minimal. Die Gittersätze 38
und 62 verbleiben also in einer im wesentlichen parallelen Anordnung in einem Abstand voneinander, so daß die Lichtprojektion des Moire musters
mit hoher Auflösungsgüte erfolgen kann. Die feineinstellung der anfänglichen parallelen Nebe neinandere te llung der Gitter wird
durch eine drehende Bewegung des gesamten Wandle rge hau se β 22 um einen
Befestigungsstift 94 bewirkt, der end sei tig mit einem Federring
96 versehen ist. Der Stift 94 erstreckt sieh zwischen dem Wandlerfuß
30 und der Halterungeplattform 32. Nachdem die parallele Auerichtung
der Gitter sät ze durch die Drehungseinstellung des Wandlergehäuses um
den Stift 94 ersielt ist, wird die Wandlerstellung durch Anziehen der Befestigungsschrauben 36 festgelegt.
Zur Einstellung des Ab stände β der Gittersätze 38 und 62
kann sowohl die Verschiebungebewegung des Wandlergehäuses dienen,
die alt Hilfe der Stell sehraube 34 herbe ige führt wird, als auoh die
axiale Einstellung der Buchse 42 in bezug auf den Hing 46.
Ee sei min auf Fig. 4 Bezug genommen, eine in einem gröieren
MaBs tab gehaltene schema ti sehe Darstellung der Erzeugung einte
«. - m typischen
709837/0859 -"
typisehen Moire-Interferenzmustere, in der ein Teil dee beweglichen
Gi tte reatze β 62 mit den einzelnen Gattern 98 gezeigt ist, die hier
ihre nermale, horizontal auegerichtete Stellung einnehmen. Der Horizontal
stellung bedient man sich unter Idealbedingungen, wenn der fak
tische Wert der Federkonstante mit dem gewünschten Wert zusammenfällt.
Der feste Gittersatz 38 überschneidet eich in der Darstellung
mit dem beweglichen Gittersatz 62 und hat eine kreisförmige Gestalt, da er in die zylindrische Buchse 42 aufgenommen ist (Fig.
3). Der Gittersatz 38 umfaßt eine Vielzahl einzelner Gitter 100, die
gegen die Horizontale in einem Schrägungswinkel θ ausgerichtet sind.
Der Darstellung iet zu entnehmen, daß die Gitter 98 und 100 in der
wechsel sei tigen übe rechne! dung ein Interferenzmuster erzeugen, das
eine Vielzahl von dunklen läeiristreifen aufweist, die im wesentlichen
Tertikai ausgerichtet sind. Eine vertikale Bewegung des beweglichen
Gi tte reatze β 62 in Sichtung des Pfeils 104 bewirkt ein Auswandern
der Streifenanordnungen 102 naoh linke in Richtung des
Pfeil· 106. Die räumlichen Lage Verhältnisse sind solcherart, daß
sich eine gewählte Streifenanordnung 102 horizontal über einen rollen Streifenteilungsabstand fortbewegt, während sich der Gittersatz
62 vertikal nur über einen Gitterteilungsabstand bewegt.
Die Distanz zwischen den aneinandergereihten Streifen 102
kann durch Änderung des Schrägungswinkel· θ verstellt werden und eine Feineinstellung des Streifenabetandes wird durch die kontrollierte
drehende Einstellung der Buchse 42 erzielt, die den festen
Gittereatz 38 trägt. Zur Ermögliohung einer solchen Schrägungswinkeleinstellung
weist der Ring 46 (Fig. 1 und 3) einen gerändelten Umfang auf, an dem ein elaetomerer Wulstring 106 angreift, der fest
auf einen in dem Wandlerarm 28 drehbar gelagerten Schlitzzapfen 110
aufgeschoben ist. Durch Drehen des Zapfen· 110 wird mithin der Sohrägungswinkel
θ in einer untersetzten Drehbewegung verstellt. Zum Einbauen des Stellzapfen· 110 ist in den Arm 26 eine Zugangeöffnung
vorgesehen.
Die Streifenbewegung wird festgestellt und ausgesählt, so
daß man für die Last, beispielsweise einen Briefumschlag, ein
709837/0859
Gewichtsanzeigesignal erhält. Im Rahmen beispielsweise eines automatisoh
arbeitenden Postabfertigungssystems kann dieses Signal dann
verarbeitet werden und dazu dienen, die an einer nachgeschalteten
Betriebsstelle auf eine Postsache aufzudruckende Portogebühr festzulegen und den Druckvorgang zu steuern.
BLe Bewegung des Moire-Interferenzmusters wird von mehreren
Photo detektoren II4, II6, 118 und 120 erfaßt (flg. 3). Es sind
hier vier solcher Photo detektoren dargestellt, doch konnten befriedigend·
Ergebnisse auch schon mit zwei Photo detektoren erzielt werden,
die auf die Größe und Richtung der BiIdmueterverSchiebung ansprechen.
Sie Photo detektoren sind in einer nichtleitenden Scheibe
122 angeordnet. Sie haben voneinander jeweils den gleichen Abstand und sind entlang einer Achse vorgesehen, die sich mit der Scheibendiagonalen deekt.
BLe Scheibe 122 ist in der Anlage gegen einen Randanschlag
in der Innenbohrung der Buchse 42 festangeordnet. Es sei bemerkt,
daß jeder der Photo detektor· η von dem jeweils benachbarten Photodetektor
in bezug auf das Moiτ6-Interferenzmuster, das sich über die
Reihenanordnung hinwegbewegt, optimal um 90 Grad versetzt ist.
BLe Photo detektoren 114 und 118 sind so aufgebaut, daß sie
ein einziges Ausgangs signal liefern, während zum andern vergesehen
ist, daß auoh die Photo detektor· η 116 und 120 nur ein Ausgangs signal
liefern. BLe untereinander verbundenen Photodetektorpaare sind räumlich
jeweils um 90 Grad gegeneinander versetzt, so daß das kombinierte
Ausgangs signal eines jeden Paares in bezug auf das des anderen
Paares um 90 Grad phasenverschoben ist und ein Bekräftigungssignal
darstellt.
BLe Ausgangs signale der Photo detektorpaare werden mit
Hilfe einer nach dem Stand der Technik bekannten Schaltungsanordnung
wie beispielsweise der in den US-Patentschriften 2 886 718 oder 3 713 139 beschriebenen verarbeitet und ausgezählt, so daß man ein
zur op ti sehen Anzeige geeignetes Signal erhält, welches das von dem Wäge aufbau getragene Lastgewicht ausdrückt.
Hinsichtlich der durch den Lichtdetektor 20 vermittelten Einstellmögliohkeiten zur Kompensation von Unterschiedlichkeiten in
709837/0859
270987A
den Fe der konstante η ist zu bemerken, daß eine gewählte Feder, die
in die Toleranzgrenzen fällt und hierbei aber neon unterhalb eines
optimalen Stärke werte verbleibt, mithin weicher ist und sich pro
Gewichtseinheit also über eine größere Distanz durchbiegen wird als eine Feder mit einer idealen Federkonstante.
Zur Kompensation der aus den Fertigungsvorgängen herrührenden ToIe ranz Schwankungen der Federn hat sich ein Drehen der Gitter
98 als geeignetes Mittel zum Ausgleich der Federkonstantenabweichungen
erwiesen. Dies soll anhand der Fig. 5 belegt werden.
Wie bereite erwähnt wurde, müssen die Gitter 98 zur Herbeiführung
einer Horizontal verschiebung (pfeil 106) der Streifenanordnung 102 nach unten ausgelenkt werden, wie dies durch den Pfeil 105
angedeutet ist. Zum Verschieben der Streifenanordnung 102 über eine
volle Streifenteilung "d" müssen sich die Gitter 96 über eine Distanz
"a" nach unten bewegen (falls die Gitter 98 horizontal angeordnet
sind).
Werden nun die Gitter 98 um einen Winkel "φ" aus der Horizontalen
gedreht (pfeil 10l), so ändert sich die einer vollen Streifenteilung "d" entsprechende Vertikal verschiebung der Gitter 98 in
der Weise, daß a/2 sin θ/2 = d.
! C8C
Bei kleinen Winkeln, d.h. θ < 8° wird "d" annähernd
gleich a/θ:
d Z a/θ
worin θ in Radianten ausgedrückt ist.
Aus den obigen Darlegungen geht hervor, daß Abweichungen in der *'ederkonstante der Waagenfedern kompensiert werden können,
indem man den Gitterwinkel φ gegen die Vertikalaohse ändert. Mit anderen
Worten, die einer Bewegung über eine volle Streifenteilung "d"
entsprechende Ausschlaget«eke ist nunmehr a«, eine Distanz, die
größer ist als die Ve rschie bungs strecke "a"j
709837/0859 jLl
a' > a. A ^
Au β Fig. 1 und 2 ist zu entnehmen, daß die gewünschte Gi tterwinkeleinstellung
mechanisch dadurch ermöglicht wird, daß man das Zahnradsegment 72 gegen eine ebene Fläche der Sockelbaugruppe 76 anliegen
läßt und in einer gewünschten Stellung durch eine Klemmbacke 124 festhält, die in einem bogenförmigen Sohlitz 126 des Zahnsegmente
72 angeordnet ist. Ein treibendes Zahnrad 128 und ein Zwischenzahnrad 130 sind zur Ausführung von Drehbewegungen im Eingriff mit
den Zähnen des Zahnsegments 72 in der Baugruppe 76 gelagert. Zur Vermittlung
eines Zahneingriffs zwischen dem Zahnsegment 72 und den
Zahnrädern 128 sowie 130 sind zwei Rollen 132 in der Baugruppe 76
gelagert und greifen jeweils in radialer Gegenüberstellung zu dem betreffenden der Zahnräder 128 und 130 an einer Wand des Schlitzes
126 an. SLe Rollen 132 können zum Heranführen an die Zahnräder 128
bzw. 130 im Sinne einer Hinderung dee Spiels beim Zahneingriff kurve
nverstellbar sein.
Von dem Unterbau oder der Sockelbaugruppe 76 erstreokt
eich ein Absatz 134 nach vorn gegen das Zahnsegment 72 und weist
nahe dem Zahnsegment einen bogenförmigen Umfang auf. Der Absatz 134
stellt eine Montagefläche dar, an der eine Deckplatte 136 befestigt ist. Die Deckplatte 136 weist eine Bohrung auf, in der eine mit dem
Zahnrad 128 verbundene Welle 138 gelagert ist.
Ein in der Deckplatte 136 gelagerter Ge trie be zug I40 dient
zur Herbeiführung einer drehenden Bewegung des Zahnrades 128. Ein Antriebeknopf I42 des Getriebezuges weist eine Vielzahl von Bezugsmarkierungen 144 auf, die in Verbindung mit einem Anzeigearm 146
zum Einstellen eines geeigneten Gitterwinkels 4 Bur Kompensation von
Abweichungen in den Federkonstanten behilflich sind. Nachdem der gewünschte
Gitterwinkel eingestellt ist, werden zwei zur Befestigung der Klemmbacke 124 an dem Unterbau 76 vorgesehene Schrauben angezogen,
so daß ein Handflansch I48 der Klemmbacke 124 das Zahnsegment fest an den Unterbau 76 andrückt.
Hierauf wird die Lampe 84 so gedreht, daß ihr Faden 86 annähernd mit dem Gitterwinkel φ übereinstimmt, um ein günstiges
Signal-Störverhältnis zu gewährleisten. Diese Einstellung wird durch
709837/0859
Drehen der Lampenhai te rungs scheibe 90 vorgenommen, worauf die Spannschrauben
91 festgezogen werden, wenn die gewünschte Ausrichtung erzielt ist.
Es liegt auf der Hand, daß durch die kompensierende Gitterwinkeleinstellung
der Fertigungsaufwand schon insoweit gesenk* wird, al β dies eine größere Breite der Federauslegungen ermöglicht, doch
läßt sieh der Aufwand auch darüber hinaus noch verringern, wenn man
den Zahnteil des Zahnradsegments 72, das Zwischenzahnrad 130, das
Antriebszahnrad 12Θ und den Getriebezug I40 in ein Einbauwerkzeug
einbezieht. Das Werkzeug wäre bei der Montage der Waage 10 mit dem
Segment "]2 und der Baugruppe 76 verbunden und wäre abzunehmen, nachdem
die Einstellung zur Federkonstantenkompensation erfolgt und der
Gittersatz 62 in dem gewünschten Gitterwinkel festgelegt ist.
Es sei betont, daß das beschriebene erfindungegemäße optische
Ansprechsystem praktisch in jeder beliebigen Federwaage in Anwendung
kommen kann und daß seine Anwendungsmöglichkeiten keineswegs
auf die beispielhaft beschriebene Ausführungeform einer Blattfederwaage
begrenzt sind.
ils ist also festzustellen, daß somit eine Waage und ein
optisohes Ansprechsystem geschaffen werden, die der Aufgabenstellung
der Erfindung gereoht werden und die den im praktischen Gebrauoh auftretenden Bedingungen in jeder Weise entsprechen.
Da an dem obenbeschriebenen Lichtdetektor verschiedene Abänderungen
vorgenommen werden können, ist davon auezugehen, daß die
beschriebenen oder in den Zeichnungen dargestellten Einzelheiten lediglich der Veranschaulichung dienen sollen und nicht in einem die
Erfindung einschränkenden Sinn aufzufassen sind
709837/0859
Claims (5)
- Pa tentansprücheWaage mit einem Gestell, einem von dem Gestell getragenen verschiebbaren Wägeaufbau, einer der Verschiebung des Wägeaufbaus nachgiebig entgegenwirkenden Federanordnung, wobei diese Federanordnung eine innerhalb eines ToIeranzbereiche fallende Federkonstante aufweist, und einem Lichtdetektor ays tem zur Ermittlung der Aussehlagweite des Wägeaufbaus, umfassend ein Mittel zur Erzeugung eines Lichtstrahls, einen ersten und zweiten optischen Gitter satz, wobei jeder dieser Gittersätze ein optisches Gitter aufweist, wobei der erste Gittersatz von dem Gestell getragen wird und der zweite Gittersatz zur Ausführung von Bewegungen mit dem Wägeaufbau gelagert ist, wobei die optischen Gitter des ersten und des zweiten Gitter sat ze s im Sinne der Ermöglichung einer Modulation des Lichtstrahls und der Erzeugung heller und dunkler optischer Signale gegeneinander einstellbar sind und wobei diese optischen Signale im Zuge der Bewegung des mit dem Wägeaufbau beweglichen Gittersatzes erzeugbar sind, und eine Photodetektoranordnung zum Feststellen der op ti sehen Signale, gekennzeichnet durch Mittel (66) zur Lagerung des einen der Gi t te reätze (38, 62) zur Vornahme einer Winkellageeinstellung in bezug auf den Wägeaufbau (12) im Sinne der Gewährleistung eines optischen Kompensationsvermögens zum Ausgleich für die in den Toleranzbereich fallenden Abweichungen in den Federkonstanten der in der Waage (lO) zu verwendenden Federanordnung (14, l6) und Mittel (32, 42) zur Lagerung des anderen der optischen Gi t te reätze (38, 62) zur Vornahme einer gegenseitigen Einstellung der optischen Gitter (98, lOO) im Sinne der Erzeugung de r op ti sehe η Si gnale.
- 2. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitter (98, lOO) des ersten und zweiten Gittersatzes (38, 62) im Sinne der Erzeugung eines lioiremusters von optischen Interferenzstreifenlinien in einer Winkelstellung zueinander angeordnet sind, wobei die photo de tektoranordnung (II4» II6, 118, 120) zum Ansprechen auf eine Bewegung der Interferenzstreifenlinien betätigbar ist.
- 3· Waage nach Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, daf? das Mittel (84, 92) zur Erzeugung des Lichtstrahls eine Glühlampe (84) mit einemeinzelnen709837/0859einzelnen, im wesentlichen geraden Faden (86) einbegreift, wobei dieser Faden (86) im Sinne der Erzielung eines günstigen Signal-Störverhältnisses der Pho to de tek to rano rdnung (114, 116, 118, 120) in eine dem einen der Gitter (98, lOO) im wesentlichen parallele Ebene bringbar ist.
- 4. Waage naeh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine der Gittersätze (38, 62) mit dem Wägeaufbau (12) beweglioh ist.
- 5. ¥aage naeh Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (32, 42) zur Lagerung des einen der Gittersätze (38, 62) eine zylindrische Buchse (42) einbegreifen, wobei diese Buohse (42) in drehbarer Anordnung von dem Wägeaufbau (12) getragen wird und wobei außerdem ein Untersetzungsantrieb (46, 108, HO) zum Drehen der zylindrischen Buchse (42) in genaue Winkel Stellungen vorgesehen ist.709837/0859
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/664,579 US4047585A (en) | 1976-03-08 | 1976-03-08 | Scale optical detector with spring constant variation compensator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2709874A1 true DE2709874A1 (de) | 1977-09-15 |
DE2709874C2 DE2709874C2 (de) | 1987-07-16 |
Family
ID=24666559
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19772709874 Granted DE2709874A1 (de) | 1976-03-08 | 1977-03-07 | Lichtdetektor fuer waagen mit ausgleicher fuer federkonstantenabweichungen |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4047585A (de) |
JP (1) | JPS52113251A (de) |
CA (1) | CA1060054A (de) |
DE (1) | DE2709874A1 (de) |
FR (1) | FR2344003A1 (de) |
GB (1) | GB1567853A (de) |
NL (1) | NL7702391A (de) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4129191A (en) * | 1977-09-26 | 1978-12-12 | Pitney-Bowes, Inc. | Optical detector which compensates for nonlinearities in a weight measuring system |
US4193687A (en) * | 1978-06-05 | 1980-03-18 | Rockwell International Corporation | High resolution alignment technique and apparatus |
US4712000A (en) * | 1983-10-21 | 1987-12-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Rotary encoder with source-adjacent light sampling and control |
US4641027A (en) * | 1984-12-18 | 1987-02-03 | Battelle Memorial Institute | Indicating positions |
NL8801656A (nl) * | 1988-06-30 | 1990-01-16 | Hoogovens Groep Bv | Weeginrichting voor het meten van het gewicht van een last. |
JP4770375B2 (ja) * | 2005-10-04 | 2011-09-14 | 富士通株式会社 | 指紋歪み検出装置を備える指紋照合装置 |
CN103459991A (zh) | 2011-01-31 | 2013-12-18 | 维泰克实验室技术股份有限公司 | 具有数字的体积显示的瓶式分配器 |
US20140002642A1 (en) | 2012-06-15 | 2014-01-02 | Elmar SWIEGOT | Absolute position detection |
US11428589B2 (en) * | 2017-10-16 | 2022-08-30 | Saf-Holland, Inc. | Displacement sensor utilizing ronchi grating interference |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3713139A (en) * | 1971-01-25 | 1973-01-23 | Bendix Corp | Apparatus and method of determining displacements |
DE2524765A1 (de) * | 1974-06-05 | 1976-01-02 | Pitney Bowes | Waage |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB921490A (en) * | 1960-11-04 | 1963-03-20 | Oertling Ltd | Improvements in or relating to balances for fine weighing |
US3867037A (en) * | 1973-08-29 | 1975-02-18 | Dynamics Res Corp | Linear motion encoder |
US3901797A (en) * | 1974-06-05 | 1975-08-26 | Pitney Bowes Inc | Automatic continuous mail handling system |
US3923110A (en) * | 1975-02-12 | 1975-12-02 | Leonard Sa Ets | Precision displacement measuring device for an electronic read-out platform scale |
-
1976
- 1976-03-08 US US05/664,579 patent/US4047585A/en not_active Expired - Lifetime
-
1977
- 1977-02-23 CA CA272,419A patent/CA1060054A/en not_active Expired
- 1977-03-04 GB GB9259/77A patent/GB1567853A/en not_active Expired
- 1977-03-05 NL NL7702391A patent/NL7702391A/xx unknown
- 1977-03-07 JP JP2398077A patent/JPS52113251A/ja active Pending
- 1977-03-07 DE DE19772709874 patent/DE2709874A1/de active Granted
- 1977-03-08 FR FR7706736A patent/FR2344003A1/fr active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3713139A (en) * | 1971-01-25 | 1973-01-23 | Bendix Corp | Apparatus and method of determining displacements |
DE2524765A1 (de) * | 1974-06-05 | 1976-01-02 | Pitney Bowes | Waage |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2709874C2 (de) | 1987-07-16 |
GB1567853A (en) | 1980-05-21 |
JPS52113251A (en) | 1977-09-22 |
NL7702391A (nl) | 1977-09-12 |
US4047585A (en) | 1977-09-13 |
FR2344003A1 (fr) | 1977-10-07 |
FR2344003B1 (de) | 1981-05-29 |
CA1060054A (en) | 1979-08-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3041743C2 (de) | Vorrichtung zur Beschleunigungsmessung | |
LU83626A1 (de) | Einstellvorrichtung fuer frankier-und wertstempelmaschinen | |
DE2735154B1 (de) | Laengen- oder Winkelmesssystem | |
DE2854824A1 (de) | Automatische ausrichteinrichtung fuer halbleiterscheiben | |
DE2709874A1 (de) | Lichtdetektor fuer waagen mit ausgleicher fuer federkonstantenabweichungen | |
DE3408565A1 (de) | Einrichtung zur regulierung der spannung und zur ueberwachung der kettfaeden an einer webmaschine, insbesondere rundwebmaschine | |
DE2703155C2 (de) | ||
DE3014821A1 (de) | Taktstation zum erzeugen von impulsfolgen fuer das erfassen von position, geschwindigkeit und bewegungsrichtung eines maschinenelementes, insbesondere fuer einen matrixdrucker | |
DE2255122B2 (de) | Verstellbarer Fahrzeugsitz | |
CH643949A5 (de) | Interferometrische kraftmessvorrichtung mit digitaler auswertung. | |
DE2703899A1 (de) | Blattfederwaage mit optischem detektor | |
DE1622577A1 (de) | Waelzgetriebe zur Darstellung der Planetenbewegung in einem Projektionsplanetarium,Sonnensystem-Projektor od.dgl. | |
DE2216413A1 (de) | Verfahren zur gleichlaufkorrektur und unruhe-feder-anordnung | |
DE3841556A1 (de) | Blechwand als traeger fuer das rueckwaertige lager einer waeschetrommel eines waeschetrockners | |
DE2626869C2 (de) | Cord-Schneidemaschine | |
DE2723262C3 (de) | Horizontalfixierung für einen Wägehebel | |
DE2655269B1 (de) | Nadelbarre fuer Kettenwirkmaschine | |
DE1088249B (de) | Spektrometer | |
CH557024A (de) | Waage. | |
DE2055243C3 (de) | Rollenzählwerk mit zwei parallelen Wellen | |
DE1941823C3 (de) | Neigungsbalkenwaage für Vergleichswägungen, insbesondere zum Bestimmen des prozentualen Wassergehaltes vor? Butter | |
DE2102450B2 (de) | Einrichtung zum nadelbettenversatz fuer flachstrickmaschinen | |
DE953C (de) | Fräsmaschine zur Herstellung von Metallzungen für musikalische Instrumente | |
AT136766B (de) | Fernrohr für optische Entfernungsmessung. | |
DE2109337C3 (de) | Spektrometer-Schlitzweiten-Steuermechanismus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |