DE2850094A1

DE2850094A1 - Digitale standwaage

Info

Publication number: DE2850094A1
Application number: DE19782850094
Authority: DE
Inventors: Frederick Tibett Meeks
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1977-11-21
Filing date: 1978-11-18
Publication date: 1979-05-23
Also published as: AU516794B2; NL7811323A; JPS5489662A; FR2409496A1; US4173263A; GB2008261A; AU4057978A; IT1100233B; IT7829744A0

Description

GENERAL ELECTRIC COMPANY, 1 River Road, Schenectady,

New York 12305 (USA)

Digitale Standwaage

Die Erfindung betrifft eine digitale Standwaage mit einem Sockel und einer auf diesem beweglich gelagerten, das Wiegegut aufnehmenden Abdeckung, deren Vertikalbewegung durch ein in dem Sockel untergebrachtes Hebelsystem in eine horizontale Hebelbewegung umsetzbar ist, welche durch eine zwischen dem Sockel und dem Hebelsystem angeordnete entgegenwirkende Gewichtsausgleichs-Federeinrichtung aufnehmbar ist, wobei mit dem Hebelsystem ein Differentialtransformator gekuppelt ist, der an eine das Gewicht des auf der Abdeckung stehenden Wiegeguts anzeigenden Anzeigeeinrichtung angeschlossen ist.

Die üblichen Baderaum-Haushaltsstandwaagen weisen einen Sockel und eine das Wiegegut aufnehmende Abdeckung auf und enthalten ein innenliegendes Hebelsystem, das durch eine Schraubenfeder vorgespannt ist und eine Anzeigeeinrichtung betätigt, die normalerweise in Gestalt einer drehbar gelagerten Anzeigescheibe oder -trommel ausgebildet ist. Bei Waagen mit digitaler Anzeigeeinrichtung, wie etwa in der US-PS 4 041 289, sowie bei Waagen mit elektronischer Betätigung der Anzeige-

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einrichtung durch Spulen oder Differentialtransformatoren wurden schon Verbesserungen hinsichtlich des allgemeinen Aufbaues bekannt, wobei die Ablesung sowohl unmittelbar auf der Waage oder an entfernter Stelle angeordnet sein kann. Typisch für solche Wicklungen ist die US-PS 3 469 645, während die Verwendung eines Differentialtransformators in der US-PS 3 887 797 beschrieben ist. Bei all diesen Waagen ist das eigentliche Fühlglied entweder an einer von der Stelle maximaler Hebel-Auswanderungsbewegung entfernten Stelle angeordnet oder sie verwenden einen Fühler und/oder eine Anzeigeeinrichtung, die für die Bewegung des Hebelsystems einen gewissen Reibungswiderstand bedingt, in dembeispielsweise ein Anzeigemechanismus oder eine Zahnstangen-Ritzel-Konstruktion verwendet wird, der bzw. die unmittelbar von dem Hebelsystem angetrieben ist. Die Verbesserungen bei diesen Waagen beziehen sich im allgemeinen auf die Erhöhung der Empfindlichkeit und die Herabsetzung der systembedingten Reibung, um damit genauere Ablesungen zu erzielen. Dies zu erreichen, ist auch Aufgabe der Erfindung.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die eingangs genannte digitale Standwaage durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gekennzeichnet.

Bei dieser Waage ist die Gewichtsausgleichsfeder .horizontal in dem Sockel angeordnet und unmittelbar sowie einstellbar mit dem horizontalen Hebelsystem an dessen Stelle maximaler Auswanderungsbewegung verbunden, die im allgemeinen die Mitte des symmetrischen Hebelsystems darstellt. Der Differentialtransformator ist in Gestalt eines hohlen Spulenzylinders ausgebildet, in dem ein

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Differentialtransformatorkern axial beweglich ist,
wobei die Gewichtsausgleichs-Federeinrichtung den
zwischen der Gewichtsausgleichs-Feder und dem Hebelsystem fluchtend angeordneten beweglichen Differentialtransformatorkern umfaßt, der ein unmittelbar mit der Gewichtsausgleichsfeder fluchtendes einstückiges Verbindungsglied des Gewichtsausgleichssystems bildet.
Die nahe dem Differentialtransformatorkern liegende
Spulenwicklung ist so geschaltet, daß sie eine an der Abdeckung angeordnete digitale Anzeigeeinrichtung
ansteuert. Dadurch, daß der Differentialtransformatorkern ein einstückiges unmittelbares Verbindungs- oder Anschlußglied des Gewichtsausgleichssystems an dessen Stelle größer Aüswanderungsbewegung bildet, gewährleistet es maximale Empfindlichkeit und minimale Reibung für das ganze System.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Standwaage gemäß der Erfindung, in Gestalt einer flachen Badezimmerwaage, in perspektivischer Darstellung,

Fig. 2 die Standwaage nach Fig. 1, teilweise aufgeschnitten unter Veranschaulichung eines Teils des Hebelsystems und der Verbindungsteile des Differentialtransformators in einer Draufsicht und in einem anderen Maßstab,

Fig. 3 den Gewichtsausgleichsmechanismus der Standwaage nach Fig. 2, in einer perspektivischen Teildarstellung, teilweise aufgeschnitten
und

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Fig. 4 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der digitalen Anzeigeeinrichtung der Standwaage nach Fig. 1

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In der Zeichnung ist zwar eine übliche die Erfindung benutzende Badezimmerwaage dargestellt, doch kann die Waage naturgemäß jede geeignete Gestalt aufweisen. So kann sie etwa die dargestellte rechteckige Form haben und einen Sockel 10 aufweisen, der von einer das Wiegegut tragenden Abdeckung 12 umschlossen ist, auf der eine Person Aufstellung nehmen kann. Die Abdeckung 12 ist in der üblichen Weise gegenüber dem feststehenden Sockel 10 beweglich gelagert, wobei die Gewichtsablesung in Gestalt einer digitalen Anzeige 14 durch ein geeignetes Fenster in der Abdeckung 12 erfolgt. Die Waage wird durch ein bekanntes symmetrisches Hebelsystem 16 betätigt, das in dem Sockel 10 angeordnet und im Grundsatz in den US-PSen 3 469 645 und

3 478 618 beschrieben ist. Die Vertikalbewegung der Abdeckung 12 wird in eine Horizontalbewegung des innenliegenden Hebelsystems 16 umgewandelt. Dabei ist die Bewegung des Hebelsystems 16 durch eine einstellbare horizontal angeordnete Schraubenfeder 18 aufgenonmen, die an dem Sockel 10 und an dem Hebelsystem 16 in geeigneter Weise befestigt ist. Zur Betätigung der das Gewicht anzeigenden Kennzeichen ist normalerweise die Federverbindung mit einem Zwischenhebelgetriebe ausgebildet, das ein Zapfen-Zahnstangengetriebe antreibt, welches eine gewichtsanzeigende Rolle in Umdrehung versetzt, die unter einem Fenster durchläuft, wie dies in der US-PS 3 478 618 beschrieben ist. Das Gewicht kann auch elektronisch, wie in der US-PS

4 041 289 oder durch Zwischenhebelgetriebe angezeigt werden, etwa durch ein mittels eines Zahnrades angetriebenes Potentiometer, wie es in der US-PS 3 469 zur Umsetzung in eine digitale Ablesung verwendet

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wird. Beide diese Konstruktionen verwenden zusätzliche oder eigene Hebelgetriebe, die von sich aus mit Reibung des beweglichen Systems behaftet sind, wodurch mögliche Fehler eingeführt werden; außerdem erfordern beide Konstruktionen eigene Abnahmeeinrichtungen, die nicht von sich aus den maximalen Auswanderungsweg des beweglichen Hebelsystems zur Gewichtsanzeige benutzen.

Erfindungsgemäß wird ein Differentialtransformator 20 , wie er als sog. linearer Spannungsdifferentialtransformator oder -wandler bzw. LVDT bezeichnet wird, als unmittelbare und ausschließliche Verbindung in dem Gewichtsausgleichssystem verwendet; er liegt zwischen dem Hebelsystem 16 und der Gegengewichts-Ausgleichsfeder 18, wobei er diese beiden Elemente als einziges Verbindungsglied miteinander verbindet. Die Verwendung von Differentialtransformatoren zur Bewegungsmessung ist als solche aus der US-PS 3 887 7 97 bei einer Hebelwaage unterschiedlicher Bauart und aus der US-PS 3 786 678 bekannt, welche eine unterschiedliche elektromagnetische Belastungskompensationseinrichtung in einer unterschiedlichen Kombination verwendet. Bei der Erfindung bildet der Differentialtransformator 20 das eine,unmittelbar fluchtend ausgerichtete und einzige Verbindungsglied zwischen der Feder 18 und dem Hebelsystem 16; er ist derart angeordnet, daß er die beiden Elemente an der Stelle maximaler Hebelbewegung miteinander verbindet, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Da der Zweck der Erfindung darin liegt,

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die Empfindlichkeit unter minimaler Reibung zu erhöhen, ist der Differentialtransformator 20 mit einer äußeren Spulenwicklung 22 im wesentlichen in Gestalt eines hohlen Zylinders ausgebildet, der an dem Sockel 10 derart verankert ist, daß _si_e gegen eine in Fluchtrichtung erfolgende Längsbewegung zwischen der Feder 18 und dem Hebelsystem 16 im wesentlichen starr verankert ist aber seitlich und vertikal sich bewegen oder ausweichen kann. Dazu kann jede geeignete Halterung verwendet werden, wie etwa Halter 24, die Ausnehmungen 25 größeren Durchmessers aufweisen und an dem Sockel 10 befestigt sind. Die Spulenwicklung 22 ist demgemäß schwimmend gehaltert, womit zum Ausdruck gebracht werden soll, daß sie sich in jeder Richtung mit Ausnahme der Fluchtrichtung selbst einstellen kann. Koaxial zu der Spulenwicklung 22 ist ein innenliegender Kern 26 vorgesehen, dessen Abmessungen kleiner sind als der Mittelteil der Spulenwicklung 22, so daß er im Abstand von der Wicklung steht und eine Berührung zwischen diesen beiden Teilen während der Kernbewegung ausgeschlossen ist. Der Kern 26 bildet das einzige und unmittelbare,ausgerichtete Verbindungsglied, er ist über Stangen 28 auf der einen Seite mit der Feder 18 und auf der anderen Seite mit dem Hebelsystem. 16 verbunden. Die Verbindung ist derart beschaffen, daß die Spulenwicklung 22 in allen Richtungen, pendelnd gehaltert ist, mit Ausnahme der Fluchtrichtung, in der sie wegen der Abnahme der Fühlerbewegung des Kernes 26 gehalten werden muß; die Spulenwicklung 22 kann sich deshalb dauernd selbsttätig auf Unvollkommenheiten des mechanischen Hebelsystems 16 und der Feder 18 einstellen, wobei der Kern 26 und das Hebelsystem 16 durch ein Verbindungselement 30 dauernd aufeinander ausgerichtet und an der Stelle maximaler Auswande-

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rungsbewegung miteinander verbunden sind, wenn eine bevorzugtes Hebelsystem, wie das in der Zeichnung dargestellte, verwendet wird, welches bezüglich einer Mittellinie symmetrisch ist, die durch die Feder 18 und den mit dieser verbundenen Kern 26 verläuft. Der Differentialtransformator 20 ist deshalb ein unmittelbares, axiales,selbstausrichtendes und im wesentlichen reibungsloses sowie einziges Verbindungsglied zwischen der Feder 18 und dem Hebelsystem 16,und zwar an der Stelle maximaler Auswanderungsbewegung des Hebelsystems. Als solches ergibt es ständig maximale Empfindlichkeit und minimale Reibung für das ganze System. Tatsächlich tritt, abgesehen von dem schneiden der magnetischen Kraftlinien zwischen dem Kern 26 und der Spulenwicklung 22^ praktisch keine Reibung auf, so daß der als Fühler dienende Differentialtransformator 20 praktisch reibungsfrei arbeitet.

Zur Betätigung der digitalen Anzeige 14 ist eine geeignete Übertragungseinrichtung 21 vorgesehen, die aber keinen Teil der Erfindung bildet und aus Windungen der Wicklung 22 bestehen kann, durch welche ein Analog-Digitalwandler 32 angesteuert wird, der seinerseits einen digitalen Impulszähler 34 auslöst, welcher die digitale Anzeige 14 betätigt, wie dies in Fig. 4 in Gestalt eines Blockschaltbildes dargestellt ist.

Bei der neuen Waage, bei der der Differentialtransformator 20 das unmittelbare und einzige Verbindungsglied in dem Kraftausgleichssystem ist und bei dem Vorsorge für die gegenseitige axiale Ausrichtung und gemeinsame Bewegung des Kernes 26 des Hebelsystems 16 und der Feder 18 längs des gemeinsamen Weges maximaler Aus-

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wanderung getroffen ist, ergibt sich eine rasche Anzeige maximaler Empfindlichkeit in einer durch das Differentialtransformator-Verbindungsglied 20 gebildeten , eine sehr niedrige Reibung aufweisenden oder praktisch reibungsfreien Einrichtung, die zu einem raschen und genauen Ansprechen auf eine Bewegung des Hebelsystems 16 bei der Einwirkung eines Gewichtes auf die Abdeckung 12 führt. Um das Gerät tragbar zu machen, kann es batteriebetrieben und dadurch lediglich unter Gewxchtseinwirkung wirksam werdend ausgeführt werden, daß eine zweckentsprechender Mikroschalter 36 vorgesehen wird, der an dem Sockel 10 befestigt ist und Betätigungsarme 38 aufweist, von denen einer unmittelbar mit der Kernstange 28 verbunden ist, so daß der Mikroschalter 36 lediglich bei einer Bewegung des Kerns 26 und der Stange 28 , wie sie von der Einwirkung eines Gewichtes auf die Abdeckung 12 herrührt, in dem Sinne betätigt wird, daß die Anzeige 14 eingeschaltet wird.

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Claims

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Palentanwälte Dipl.-Ing. W. Scherrmann Dr.-Ing. R. Riiger

7300 Esslingen (Neckar), Webergasse 3, Postfach 348

17. NOV. 1978 Telefon

Stuttgart (0711) 356539

PA 135 rüde 359619

Telex 07256610 smru

Telegramme Patentschutz Esslingenneckar

Patentansprüche

/1./Digitale Standwaage mit einem Sockel und einer auf diesem beweglich gelagerten, das Wiegegut aufnehmenden Abdeckung, deren Vertikalbewegung durch ein in dem Sockel untergebrachtes Hebelsystem in eine horizontale Hebelbewegung umsetzbar ist, welche durch eine'zwischen dem Sockel und dem Hebelsystem angeordnete entgegenwirkende Gewichtsausgleichs-Federeinrichtung aufnehmbar ist, wobei mit dem Hebelsystem ein Differentialtransformator gekuppelt ist, der an eine das Gewicht des auf der Abdeckung stehenden Wiegeguts anzeigenden Anzeigeeinrichtung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Sockel (10) eine Gewichtsausgleichsfeder (18) horizontal angeordnet ist, die mit dem horizontalen Hebelsystem (16) unmittelbar und einstellbar an dessen Stelle maximaler Auswanderungsbewegung verbunden ist, daß die Verbindung zwischen der Gewichtsausgleichsfeder (18) und dem Hebelsystem (16) einen zwischen der Gewichtsausgleichsfeder (18) und dem Hebelsystem (16) angeordneten und mit diesen Elementen verbundene^ beweglichen Differentialtransformatorkern (26) enthält, dem eine an die Anzeigeeinrichtung (14) angeschlossene Wicklung (22) zugeordnet ist, die pendelnd oder schwimmend an dem Sockel (10) verankert ist und daß der Differentialtransformator-

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kern (26) das einzige,einstückige und unmittelbare Anschluß- oder Verbindungsglied des Hebelsystems (16) an dessen Stelle maximaler Auswanderungsbewegung ist.
2. Standwaage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtsausgleichsfeder (18) und der Differentialtransformatorkern (16) gemeinsam miteinander beweglich längs des gemeinsamen Weges maximaler Auswanderungsbewegung axial zueinander ausgerichtet sind.
3. Standwaage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hebelsystem (16) bezüglich seiner Verbindungsstelle mit der Gewichtsausgleichsfeder (18) und dem Differentialtransformatorkern (26) symmetrisch ausgebildet ist.

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