DE2909728C2 - Meßkopf, insbesondere Kreiszeigermeßkopf für mechanische Waagen - Google Patents

Description

50

Die Erfindung betrifft einen Meßkopf, insbesondere Kreiszeigermeßkopf, für mechanische Waagen mit einem Gehäuse und einem im Gehäuse angeordneten, lastübertragenden Hebelwerk, an das ein durch eine Meßfeder belasteter, einarmiger Führungshebel zur Betätigung einer Gewichtsanzeige kraftschlüssig angeschlossen ist.

Mit bekannten Meßköpfen dieser Art (DE-AS 37 058) werden Zugkräfte bis beispielsweise 4 kg beherrscht. Mit solchen Meßköpfen zu verbindende Wiegevorrichtungen müssen daher Hebelwerke einschließen, welche das Gewicht der zu wägenden Last durch Untersetzung so reduzieren, daß sich eine im oben genannten Bereich liegende, in den Meßkopf einleitbare Zugkraft ergibt. Diese, die Meßkraft reduzierenden Zwischenhebelwerke sind üblicherweise in einem besonderen, »Kabinett« genannten Gehäuse untergebracht, welches gleichzeitig den Meßkopf trägt.

Die Zwischenhebelwerke sind von Fall zu Fall unterschiedlich dimensioniert, um die an der Waage auftretenden Lasten auf den Belastungsbereich des Meßkopfes zu reduzieren.

Den im »Kabinett« untergebrachten Zwischenhebelwerken sind ferner üblicherweise Tariereinrichtungen, Zuschalteinrichtungen für Zusatzgewichte zur Erweiterung des Wägebereiches sowie Nullpunktsreguliereinrichtungen zugeordnet die ebenfalls am »Kabinett« von einer Bedienungsperson betätigt werden.

Die bekannten Meßköpfe der in Rede stehenden Art und die mit ihnen ausgerüsteten Waagen haben im wesentlichen zwei Nachteile: Einmal müssen wegen der festliegenden, nach oben begrenzten Belastbarkeit der Meßköpfe die Zwischenhebelwerke je nach der auszurüstenden Waage unterschiedlich dimensioniert werden, was einen erheblichen Konstruktions- und Fertigungsaufwand darstellt. Zum anderen ist es üblich, die Tarier-und Zuschalteinrichtungen an einer Stelle des Zwischenhebelwerks anzuordnen, wo noch verhältnismäßig große Kräfte auftreten, so daß die Tarier- und Zusatzgewichte beispielsweise bis zu 10 kg Eigengewicht haben. Eine solche Bauweise ist ebenfalls aufwendig und wägetechnisch wegen auftretender Durchbiegungsprobleme der Übertragungshebel oft schwer realisierbar.

Ein weiteres, bei den bekannten Meßköpfen auftretendes Problem liegt in der Meßgenauigkeit. So hat beisphlssieise der die Anzeige bewirkende, federbelastete Führungshebel häufig eine starke Lagerreibung, was die Meßgenauigkeit ungünstig beeinflußt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen genau anzeigenden Meßkopf vorzuschlagen, dessen Eingangs-Zuglast zur Anpassung an Waagen unterschiedlichen Wägebereichs veränderbar ist, wobei gleichzeitig bei Bedarf die Anbringung von Zusatz- oder Vorschaltgewichten im Meßkopf selbst in einfacher Weise möglich ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:

im Hebelwerk ist ein zweiarmiger Haupthebel vorgesehen, dessen gehäusefeste Drehachse zur Veränderung des Übersetzungsverhältnisses einstellbar ist;
in den einen Arm des Haupthebels wird die zu messende Kraft eingeleitet;

der andere Arm des Haupthebels drückt über eine Druckkoppel, die mittels einer Zuschalteinrichtung mit Zusatzgewichten versehen werden kann, gegen die Kraft der Meßfeder auf den Führungshebel;
die Angriffspunkte von Druckkoppel und Meßfeder am Führungshebel liegen so dicht wie möglich beieinander.

Das Wesen der Erfindung besteht also darin, im Meßkopf selbst ein Hebelwerk mit einstellbarem Übersetzungsverhältnis anzuordnen, um hierdurch den Meßkopf an Waagen mit unterschiedlichen Wägebereichen anpassen zu können. Gleichzeitig ist dieses Hebelwerk wegen des in ihm enthaltenen, zweiarmigen Haupthebels und der diesem Hebel zugeordneten Druckkoppel so eingerichtet, daß ohne weiteres verhältnismäßig kleine Zu- oder Vorschaltgewichte angebracht werden können. Schließlich führt die möglichst dicht beieinander liegende Anordnung der Angriffspunkte von Druckkoppel und Meßfeder zu einer äußerst geringen Belastung der Lagerung des Führungshebels, wodurch eine erhöhte Meßgenauigkeit erreicht ist.

Die nachstehende Beschreibung von Ausführungsbeispielen dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der weiteren Erläuterung der Erfindung. Es zeigt

F i g. 1 eine schaubildliche Ansicht einer Waage mit Kabinett und Meßkopf:

F i g. 2 schematisch und im Prinzip den mechanischen Aufbau eines Meßkopfes;

F i g. 3 den Aufbau eines Meßkopfes mit von oben her erfolgender Krafteinleitung;

F i g. 4 einen Meßkopf mit Tarier- und Nullpunktreguliereinrichtung und

Fig.5 den Meßkopf aus Fig.4 mit Zuschaiteinrichtung für ein oder mehrere Zusatzgewichte.

Die in Fig. 1 dargestellte Auswägeeinrichtung (Waage) umfaßt in herkömmlicher Weise eine die zu wägende Last aufnehmende Lastplatte 1, ein aufrecht stehendes »Kabinett« 2 und einen auf dem Kabinett angeordneten Meßkopf 3, der als Kreiszeigermeßkopf ausgebildet ist und einen auf einer Kreisskale spielenden Zeiger umfaßt. Unterhalb der Lastplatte 1 ist ein von einem Untergestell 5 umschlossenes (nicht dargestelltes) Hebelwerk vorgesehen, in welches das Gewicht der auf der Lastplatte 1 aufruhenden Last eingeleitet wird. Die Lastplatte 1 braucht nicht unbedingt als Plattform ausgebildet zu sein, sie kann auch die Gestalt eines Behälters zum Wägen von Schüttgut oder dergleichen haben. Das Kabinett 2 enthält in seinem Gehäuse (ebenfalls nicht dargestellte) Zwischenhebel, welche die zu messende Wägekraft weiter auf einen Wert reduzieren, der in den Meßkopf 3 eingeleitet werden kann. Im Kabinett 2 sind weiterhin beispielsweise eine Tariereinrichtung mit Laufgewichten und eine Zuschalteinrichtung für Zusatzgewichte zur Erweiterung des Wägebereiches untergebracht. Da im Hebelwerk des Kabinetts noch verhältnismäßig große Lasten beherrscht werden müssen, sind dementsprechend auch die Tarier- und Zuschalteinrichtungen verhältnismäßig sperrig und aufwendig. Der dargestellte Meßkopf ist mit einer Analoganzeige versehen. Die Analoganzeige kann auch durch eine Digitalanzeige ersetzt werden, die erfindungsgemäß ebenfalls in Betracht gezogen wird. Zur Realisierung einer Digitalanzeige braucht zum Beispiel lediglich mit einem den Zeiger des Meßkopfes bewegenden Teil eine optisch projezierte Codierscheibe oder ein Potentiometer verbunden zu werden.

In F i g. 2 ist schematisch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Meßkopfes in ihrem grundsätzlichen Aufbau dargestellt. Die zu messende und anzuzeigende Zugkraft P wird über eine Zugstange 6 und eine Schneide 7 in einen Unterhebe! 8 eingeleitet, der sich über ein Schneidlager 9 am ortsfesten Gestell 10 des Meßkopfes abstützt. Die Schneide 7 isi — wie durch den Doppelpfeil A angedeutet — in horizontaler Richtung verschieblich, so daß geringe Übersetzungsfehler des vorgeschalteten, im Untergestell 5 (Fig. 1) untergebrachten Waagenhebelwerkes, mit dem das andere Ende der Zugstange 6 verbunden ist, ausgeglichen werden können. Der Unterhebel 8 ist über ein Zuggehänge 11 mit einem Mittelhebel 12 gekoppelt, der sich über eine Schneide 13 auf dem Lager (Pfanne) 14 abstützt. Der Unterhebel 8 und der Mittelhebel 12 bilden zusammen das Hebelwerk des Meßkopfes. Die Schneide 13 und das Lager 14 sind in ihrer Lage horizontal so verschiebbar, daß das Übersetzungsverhältnis des aus den Hebein 8 und 12 bestehenden Hebelwerks verändert werden kann. Hierdurch können Meßkräfte P von 4 bis 40 kg in der Weise beherrscht werden, daß der Bereich der an einer weiteren Schneide 15 des Hebels 12 abgehenden Kräfte immer gleich ist. Durch die Anordnung des aus den Hebeln 8 und 12 bestehenden, in seinem Übersetzungsverhältnis veränderlichen Hebelwerks im Meßkopf 3 kann also ein erheblich größerer Bereich von eingehenden Zugkräften beherrscht werden ais bisher. Wie weiterhin in Fig.2 angedeutet ist der Mittelhebel 12 mit einer Dämpfungsvorrichtung 16 herkömmlicher Bauart verbunden.

Über eine Druckstange 17 wird die Kraft aus der Schneide 15 in die Schneide 18 eines einarmigen Führungshebels 19 eingeleitet, der mittels eines Kugellagers 21 oder in anderer Weise gestellfest gelagert ist und an seinem dem Kugellager gegenüberliegenden Ende eine weitere Schneide 22 trägt. In die Schneide 22 ist eine als Schraubenfeder ausgebildete Meßfeder 23 eingehängt, die am gegenüberliegenden Ende bei 24 gestellfest gelagert ist. Am Führungshcbel 19 ist ferner schwenkbar eine Zahnstange 25 gelagert, die über ein Zahnrad oder Ritzel 26 den Zeiger 27 (vergleiche auch F i g. 1) antreibt Ein an der schwenkbaren Zahnstange 25 befestigtes Gewicht 28 hält die Zahnstange mit dem Ritzel 26 in Eingriff.

Zur Erzielung eines möglichst kleinen Hebelarms liegen die Druckstange 17 und die Meßfeder 23 so dicht wie möglich beieinander, so daß auf die gestellfeste Lagerung 21 des Führungshebels 19 nur sehr geringe Kräfte wirken, was für die genaue Wirkungsweise des Meßsystems günstig ist.

Im Betrieb wirkt die zu messende Kraft P auf die beschriebenen Funktionsteile des Meßkopfs ein und wird vom Zeiger 27 an der Gewichtsskale 29 (vergleiche auch Fig. 1) zur Anzeige gebracht. Alle beschriebenen Funktionsteile sind dabei im Gehäuse des Meßkopfes 3 (Fig. 1) untergebracht.

F i g. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform eines Meßkopfes, der in »hängender Ausführung« angeordnet werden kann, d. h. die Meßkraft P wird bei ihm von oben her eingeleitet. Einander entsprechende Teile sind in F i g. 2 und 3 mit denselben Bezugszeichen versehen und werden im einzelnen nicht mehr beschrieben.

Der Unterhebel 8 in Fig. 2 ist bei der Ausrührungsform gemäß Fig.3 durch einen Oberhebel 31 ersetzt. Die vom Hebelwerk der Waage ankommende Meßkraft P wird über die Zugstange 6, eine Schneide 32, den Oberhebel 31 und eine Druckstange 33 auf den Mittelhebel 12 übertragen. Im übrigen ist die Ausführungsform nach F i g. 3 ebenso wie diejenige nach F i g. 2 aufgebaut und funktioniert wie diese.

Zusätzlich zur Übersetzungsveränderung des Hebels 12 kann bei der Ausführungsform gemäß Fig.3 auch die Übersetzung des Hebels 31 durch entsprechendes Verschieben der Lagerstellen 34 variiert werden. Damit ist die Anpassungsfähigkeit des Systems nach Fi g. 3 an eine vorgegebene Meßkraft P im Vergleich mit der Ausführungsform gemäß F i g. 2 wesentlich erweitert.

F i g. 4 zeigt den grundsätzlichen Aufbau eines Meßkopfes mit zusätzlicher Tarier- und Nullpunktreguliereinrichtung. Hierzu ist die Meßfeder 23 bei 24 nicht gestellfest aufgehängt, sondern an einem Hebel 35, der um ein gestellfestes Gelenk 36 drehbar ist. Der Hebel 35 trägt eine Stellschraube 37, die sich an einem Vorsprung 38 eines weiteren Hebels 39 abstützt der ebenfalls um das Gelenk 36 drehbar ist. Der Hebel 39 findet ein Gegenlager entweder an einem gestellfesten Anschlag 41 oder an einer Stellschraube 42, die in einer gestellfesten Halterung 43 verstellbar ist. Am oberen Ende des Hebels 39 ist eine Stange 44 spielfrei angelenkt, die am freien Ende eine Verzahnung 45 aufweist. Die Zahnung 45 steht mit einem Ritzel 46 in

Eingriff und treibt einen Zeiger 47 an, der über eine Tarierskale 48 spielt und letzten Endes die Stellung des Hebels 39 anzeigt.

Durch Verdrehen der Stellschraube 42 wird über den Hebel 39 der Aufhängepunkt 24 der Feder 23 verändert. Diese Veränderung bewirkt die Kompensation von Taragewichten und wird über die beschriebenen Teile 44,45,46,47 und 48 angezeigt. Da diese Tara-Anzeigeeinrichtung praktisch kraftfrei mitgeführt wird, ist eine hohe Anzeigegenauigkeit gewährleistet.

Durch Verdrehen der Stellschraube 37 im Hebel 35 wird die Einhängestelle 24 der Meßfeder 23 ebenfalls verstellt. Hierdurch erfolgt eine Nullpunktregulierung am Zeiger 27, ohne daß der eingestellte Tarawert beeinflußt wird.

Der gestellfeste Anschlag 41 bewirkt im übrigen, daß beim Zurückstellen der als Tariereinrichtung dienenden Stellschraube 42 die exakte Nullposition, wie von den Eichbehörden verlangt, wieder erreicht wird.

In seinen sonstigen Bauteilen und Funktionen entspricht die Anordnung nach Fig.4 dem Meßsystem nach F i g. 2.

Die Ausführungsform nach F i g. 5 entspricht denjenigen nach Fig.2 bis 4, weist jedoch zusätzlich eine Zuschalteinrichtung für Zusatzgewichte auf, um den Wägebereich erweitern zu können. Hierzu ist die Drjckstange 17 fest mit einem Aufnahmeteller 51 verbunden, auf dem sich formschlüssig ein Gegengewicht 52 aufsetzen läßt. Dieses Gegengewicht 52 hängt normalerweise mit einem Haltebügel 53 am Zentrierbolzen 54 eines Winkelhebels 55, der sich an einem gestellfest gelagerten Verstellement 56 abstützt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist dieses Verstellelement als Exzenter ausgebildet, bei dessen Verdrehung sich der Zentrierbolzen 54 am anderen Ende des Winkelhebels 55 anhebt oder absenkt, so daß das Gegengewicht bei Bedarf auf den Aufnahmeteller 51 abgesenkt oder von diesem wieder abgenommen werden kann. Im normalen Wägeablauf ist das Gegengewicht 52 so weit vom Aufnahmeteller 51 entfernt, daß auch in dessen oberster Lage (Höchstbelastung der Waage) noch genügend freies Spiel vorhanden ist. Soil ein größerer Wägebereich erzielt werden, wird durch Drehen des Verstellements 56 der Winkelhebel 55 verschwenkt, so daß sich das als Zusatzgewicht wirkende Gegengewicht 52 auf den Aufnahmeteller 51 aufsetzt und die Gewichtsanzeige in die Nullstellung zurückbringt. Der Haltebügel 53 des Gegengewichts 52 und der Schwenkbereich des Winkelhebels 55 sind so bemessen, daß im Falle der Zuschaltung des Gegengewichts 52 zwischen dem Bügel 53 und dem Bolzen 54 keine Berührung mehr stattfindet.

Mit dem Winkelhebel 55 kann bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung eine (nicht dargestellte) Anzeigevorrichtung verbunden sein, welche die Zuschaltung des Gegengewichts 52 und damit den veränderten Wägebereich anzeigt. Das Gegengewicht 52 braucht bei praktisch in Frage kommenden Zuschaltbereichen lediglich zum Beispiel 2,5 kg zu wiegen, während bei bisher im Kabinett 2 untergebrachten Zusatzgewichten diese etwa 20 kg wogen. Bei der erfindungsgemäßen Zuschalteinrichtung treten also keinerlei Durchbiegungsprobleme oder dergleichen wie bisher mehr auf.

Wird das Gegengewicht 52 bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung in an sich bekannter Weise als festes Ausgleichsgewicht mit der Druckstange 17 verbunden, so können damit unterschiedliche Vorlasten von Zusatzeinrichtungen, wie zum Beispiel Wägebehälter, Förderbänder oder dergleichen kompensiert werden.

Im nachstehenden werden die wesentlichen Vorteile der Erfindung noch einmal zusammengefaßt: Die Meßkraft kann durch eine einzige Feder erzeugt werden, die sowohl für den gesamten Meßbereich als auch für den zusätzlichen Taraausgleich und die Nullpunktsregulierung wirksam ist. Die Meßkraft der Feder und damit die Feder selbst können so klein wie möglich gehalten werden, so daß sich leichte, kosten- und raumsparende Bauelemente im Meßkopf ergeben. Die zusätzlichen Einrichtungen für die Zuschahung von Zusatzgewichten, Tarierung und Anpassung an das Waagenhebelwerk sind sämtlich in den Meßkopf integriert und liegen in einem Bereich kleiner Zugdifferenzen. Damit kann das bisher übliche, sperrige Kabinett zwischen der eigentlichen Auswägeeinrichtung und dem Meßkopf entfallen. Es genügt zwischen diesen Elementen eine einfache Säule anzuordnen, die den Meßkopf trägt und in welcher die Zugstange 6 verläuft. Im Gegensatz zu bekannten Ausführungsformen von Meßköpfen werden dessen Funktionsteile erfindungsgemäß an einem besonderen Gestell und nicht am eigentlichen Meßkopfgehäuse abgestützt. Damit kann ein zusätzliches Gehäuse besonders leicht und abnehmbar, zum Beispiel aus Kunststoff ausgebildet werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Meßkopf, insbesondere Krdszeigermeßkopf, für mechanische Waagen mit einem Gehäuse und einem im Gehäuse angeordneten, lastübertragenden Hebelwerk, an das ein durch eine Meßfeder belasteter, einarmiger Führungshebel zur Betätigung einer Gewichtsanzeige kraftschlüssig angeschlossen ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: im Hebelwerk ist ein zweiarmiger Haupthebel (12) vorgesehen, dessen gehäusefeste Drehachse (13,14) zur Veränderung des Übersetzungsverhältnisses einstellbar ist;

in den einen Arm des Haupthebels (12) wird die zu messende Kraft ^eingeleitet:
der andere Arm des Haupthebels (12) drückt über eine Druckkoppel (17), die mittels einer Zuschalteinrichtung (55,56) mit Zusatzgewichten (52) versehen werden kann, gegen die Kraft der Meßfeder (23) auf den Führungshebel (19):

die Angriffspunkte (18, 22) von Druckkoppel (17) und Meßfeder (23) am Führungshebel (19) liegen so dicht wie möglich beieinander.

2. Meßkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Haupthebel (12) ein Eingangshebel (8) vorgeschaltet ist, dessen die zu messende Kraft (/^aufnehmende Eingangsschneide (7) feineinstellbar ist.

3. Meßkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Haupthebel (12) die zu messende Kraft (P) über eine Druckkoppel (33) von einem zweiarmigen Eingangshebel (31) mit verstellbarer Lagerstelle (34) zugeführt wird.

4. Meßkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Anlenkungspunkt (24) der den Führungshebel (19) beiastenden Meßfeder (23) eine Tariereinrichtung (42) angreift und der eingestellte Tarawert an einer im Meßkopfgehäuse (3) angeordneten Skaleneinrichtung (47,48) «0 ablesbar ist.

5. Meßkopf nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Anlenkungspunkt (24) der den Führungshebel (19) belastenden Meßfeder (23) eine Nullpunktregulie- «5 reinrichtung (37) angreift.