DE2914449A1

DE2914449A1 - Waage mit digitaler anzeige

Info

Publication number: DE2914449A1
Application number: DE19792914449
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: Soehnle Waagen GmbH and Co KG
Current assignee: Soehnle Waagen GmbH and Co KG
Priority date: 1979-04-10
Filing date: 1979-04-10
Publication date: 1980-10-16
Also published as: FR2454091B3; GB2047410A; ES490376A0; ES8100726A1; JPS55147317A; IT8021198A0; JPH0131128B2; GB2047410B; IT1140917B; FR2454091A1; DE2914449C2; HK11587A

Description

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Patentanwälte Dipl.-Irg. Hans LH^gosch tv -Ing. Heinz Hosenthien 7000 Stuttgart 1 Herdweg 62 Telefon (0711) 296523

Anmelderin:

Firma

Soehnle-Waagen GmbH +Co.
Fornsbacher Str. 27 - 35
7157 Murrhardt

Waage mit digitaler Anzeige

Die Erfindung betrifft eine Waage mit digitaler Anzeige mit einem auf eine Feder einwirkenden, zu einem Gehäuse bewegbaren Lastaufnehmer, mit einem Umwandler für die Umsetzung des mechanisehen Ausschlages in einen elektrischen Wert und mit einer digitalen Anzeigeeinheit.

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Bei einer bekannten als Personenwaage ausgebildeten Waage hat man einen lastabhängig drehbaren, scheibenförmigen Meßwertträger, der optische Meßwertinformationen aufweist, die über eine fotoelektrische Abtasteinrichtung einem digitalen Meßwertanzeiger zuführbar sind. Die Abtasteinrichtung ist insbesondere schmutzempfindlich, der sich drehende Meßwertträger hat sich ändernde Reibungsverluste, die Verarbeitung der Signale für den Meßwertanzeiger ist aufwendig, so daß die Waage störanfällig, wenig genau und teuer in der Herstellung ist.

Bei einer anderen bekannten, ebenfalls als Personenwaage ausgebildeten Waage ist eine von einem Motor angetriebene Triebscheibe mit einem Servo-Fühler vorgesehen, mit dem ein Kurzschlußkreis für den Motor schließbar ist. Ein Wandler formt die Anzahl der Motorumdrehungen in eine entsprechende Anzahl elektrischer Impulse um, die von einem Zähler gezählt und der digitalen Anzeigeeinrichtung zugeführt werden. Durch die schleifende Abtastung mit dem Servo-Fühler ergeben sich Reibverluste und Meßungenauigkeiten, der Motorantrieb benötigt erhebliche Energiezufuhr und der Wiegemechanismus ist schwer, die elektronische Schaltung aufwendig.

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Bei einer weiteren Waage in Form einer Personenwaage ist eine Code-Scheibe angeordnet, an deren Umfang Codeleitern angebracht sind, die beim Drehen der Scheibe von einer Abtasteinrichtung erfaßt werden. Ein Positionierglied bringt die Code-Scheibe am Ende ihrer Drehung zum Stillstand. Die sich drehende Scheibe und die Abtasteinrichtung haben wieder Einfluß auf die Wiegegenauigkeit, die Anordnung ist verschmutzungsgefährdet.

In Vermeidung der angegebenen Nachteile liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Waage zu schaffen, bei der sich drehende Teile vermieden und damit hohe Genauigkeiten erzielbar sind, bei der die Verschmutzungsgefahr weitgehend ausgeschaltet ist, die einfach und klein baut, so daß verschiedene Typenausbildungen möglich sind und bei der die Umsetzung der mechanischen Größen in die entsprechenden Digitalwerte einfach vorgenommen werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß mit dem Gehäuse und mit dem Lastaufnehmer je ein Wirkelement verbunden sind, deren gegenseitiger Abstand vom Umwandler erfaßbar ist, der dessen Änderung für die Anzeige in der digitalen Anzeigeeinheit verarbeitet. Dabei bilden die Wirkelemente

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eine Kapazität, deren Änderung vom Umwandler auf die digitale Anzeigeeinheit gebbar ist, nach der Erfindung weist der Umwandler einen Oszillator auf, dessen Frequenz sich mit dem Abstand der Wirkelemente ändert, die Frequenzänderung bestimmt die digitale Anzeige. Auf diese Weise entfallen jegliche sich drehende Teile, so daß keine Reibungsverluste entstehen können. Der Wiegemachanismus ist von größter Einfachheit und umfaßt nur noch wenige Teile. Bautechnisch ergeben sich weitere Vorteile, wenn die Wirkelemente und die Feder eine Baueinheit bilden, die in das Gehäuse einsetzbar und mit diesem verbindbar ist. Vorzugsweise ist die Baueinheit mit ihrem einen Ende mit einem Gehäusebock verbunden und an ihr anderes Ende ist der Lastaufnehmer angeschlossen.

Das System ist auch besonders geeignet für kleinere Waagen wie Haushaltswaagen, z.B. Küchenwaagen und Briefwaagen. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können die Feder aus Blattfedern und die Wirkelemente aus elektrisch leitenden, flachen Platten bestehen. Wird als Meßelement eine Schraubenfeder verwendet, so können zur Parallelogrammführung blattfederähnliche Elemente eingesetzt werden.

Die Baueinheit wird dadurch gebildet, daß im Abstand voneinander zwei Tragteile angeordnet und diese durch die Blattfedern miteinander verbunden sind. An die Tragteile sind über Isolierteile zwischen den Blattfedern die einander gegenüberliegenden elektrisch leitenden

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Platten angeschlossen. Diese Bauweise ergibt bei Belastung eine Art Parallelogrammführung, so daß die Wirkelemente bei Belastung nahezu parallel aufeinander zubewegt werden und damit eine Anzeigeverzerrung unterbleibt.

Die Baueinheit kann seitliche Ansätze aufweisen, die in Nuten des Gehäusebockes aufgenommen werden können, so daß eine rasche und genaue Montage gewährleistet ist, wobei die Fixierung über Schrauben vorgenommen wird, die in randoffene Schlitze in einer Befestigungswand des Gehäusebockes eingeschoben werden. Der Gehäuseboden, ein Teil des Lastaufnehmers, die Blattfedern und die elektrisch leitenden Platten sind in der Ruhelage mindestens nahezu parallel zueinander angeordnet.

Arbeitet der Umwandler, wie bevorzugt vorgesehen, mit einem Oszillator, so kann diesem vorteilhaft ein Korrekturkondensator zugeordnet sein, um Einflüsse von Streukapazitäten zu kompensieren, die unter Umständen von mechanischen Teilen der Waage ausgehen und sich der vom zu wiegenden Gut über die Wirkelemente bildenden Kapazität überlagern. Zweckmäßigerweise ist der Oszillator auch mit einem veränderbaren Widerstand versehen, so daß sich die Oszillationsfrequenz von außen beeinflussen läßt, um

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z.B. die Anzeigeeinheiten in bestimmten Größen wiedergeben zu können. Weiter ist nach der Erfindung vorgesehen, daß eine Rücksetzschaltung angeordnet ist, mit der die Anfangs-Oszillationsfrequenz eliminiert werden kann, wenn die Waage unbelastet ist. Schließlich kann der Stromverbrauch dadurch reduziert werden, daß eine automatische Energieversorgungsabschaltung vorgesehen ist, die nach einer bestimmten Zeit nach Beendigung eines W,egevorg.:nges abschaltet, wenn wieder der unbelastete Betriebszustand der Waage vorliegt.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, Einzelheiten sind anhand der Zeichnung, die eine beispielsweise Ausführungsform darstellt, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Waage gemäß der Linie I-I in Fig. 2,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Waage

bei abgenommener Waagschale

und weggelassenem Lastauf

nehmer,

Fig. 3 ein Blockdiagramm der digitalen Anzeigeschaltung.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Küchenwaage, bei der eine Lastschale 1

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auf einen Lastaufnehraer 2 aufgesetzt ist, dkK auf einen in einem Gehäuse 3 untergebrachten Wiegemechanismus 4 einwirkt, dessen mechanischer Ausschlag elektrisch von einem Umwandler 5 erfaßt wird, der eine digitale Anzeigeeinheit 6 speist.

Der Wiegemechanismus 4 besteht im wesentlichen aus einer Feder 7 und Wirkelementen 8,9, deren Abstand 10 maßgebend für den Wert der digitalen Anzeige ist. Die Feder 7 und die Wirkelemente 8,9 bilden eine Baueinheit 11, die mit ihrem einen Ende mit dem Lastaufnehmer 2 verbunden ist und mit ihrem anderen Ende an einem Gehäusebock 12 festgelegt ist. Die Feder besteht aus Blattfedern 13,14, die wieder rechteckige Federstahlplatten 15,16 abgeben, die mit einer mittigen Ausstanzung 17 versehen sind. Die Federstahlplatten 15,16 sind mit ihrem schmalseitigen Rändern mit der Außenseite von Schenkeln 18,19 von im Querschnitt C-förmigen Tragteilen 20,21 aus Blech fest verbunden, z.B. vernietet.Auf der Innenseite des Schenkels 18 des Tragteiles 21 ist unter Zwischenschaltung eines Isolierteiles 22 das Wirkelement 8 in Form einer elektrisch leitenden flachen rechteckigen Platte 24 befestigt, an die Innenseite des Schenkels 19 des Tragteiles 20 ist wieder unter Zwischenschaltung eines Isolierteiles 25 das Wirk-

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element 9 als flache Platte 27 angeschlossen. Die Basis 23 des Tragteiles 21 ist über die Schenkel 18, 19 hinaus verlängert, die damit gebildeten Ansätze 28,29 lassen sich in Nuten 30,31 des Gehäusebockes 12 längs einer Befestigungswand 32 einschieben. In ihrer Anschlagslage wird eine Fixierung durch Schrauben 33, 34 vorgenommen, die sich in Schlitze 35,36 der Befestigungswand 32 einschieben lassen und über die gleichzeitig eine Winkelplatte 37 an der Befestigungswand 32 festgelegt werden kann. An der Basis des Tragteiles 20 ist ein Schenkel 38 einer abgewinkelten Platte 39 angeschraubt, der andere Schenkel 40 ist mit einer Abstellplatte 41 zur Aufnahme der Lastschale 1 lösbar verbunden. Die Platte 39 und die Abstellplatte 41 bilden zusammen den Lastaufnehmer 2, die Abstellplatte 41 ist durch einen Bajonettverschluß mit der Platte 39 verbunden, sie trägt dazu Vorsprünge 42, die in Ausnehmungen 43 der Platte 39 eindringen. Der Rand 44 der Abstellplatte 41 ist nach unten abgebogen, er umfaßt einen Gehäuserand 45 mit Abstand, der eine Öffnung des Gehäuses 3 umschließt. Die Platte 39, die Abstellplatte 41, die Blattfedern 13,14, die elektrisch leitenden Platten 24,27 liegen in der Ruhelage parallel zum Gehäuseboden 46.

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Auf der Winkelplatte 37 befinden sich über einen Isolator 47 getrennt Teile des Umwandlers 5, der im übrigen am Gehäuseboden 46 festgelegt und mit der Anzeigeeinheit 6 zu einer Baueinheit zusammengefaßt ist. Am Gehäuseboden 46 sind noch von außen zugänglich Batterien 48 festgelegt, die aus der Fig.2 andeutungsweise entnommen werden können.

Aus dem Blockschaltbild nach Fig. 3 ist der Aufbau des Umwandlers 5 erkennbar. Zu ihm gehören im wesentliehen ein Oszillator 49, eine Gatterschaltung 50 mit einem Taktgeber 51, ein Zähler 52, ein Komparator 53, ein Register 54 und ein Nulldetektor 55. Ein Energiegeber 56 und ein Rücksetzer 57 vervollständigen zusammen mit der Anzeigeeinheit 6 die Schaltung.

Die Blattfedern 13,14 und die Wirkelemente 8,9 sind in der Fig. 3 schematisch wiedergegeben, der Pfeil 58 versinnbildlicht eine Belastung über die Lastschale 1. Durch die Belastung ändert sich der Abstand 10, da der Tragteil 21 starr im Gehäusebock 12 eingespannt bleibt und sich der Tragteil 20 wegen der Blattfedern 13,14 in Richtung zum Gehäuseboden 46 hin bewegt. Mit dem Abstand 10 ändert sich die Kapazität der Platten 24,27. Diese Kapazität ist Bestandteil der Zeitkonstanten des Oszillators 49,

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der vorzugsweise in nicht näher dargestellter Ausführungsform zwei Operationsverstärker und einen veränderbaren Widerstand enthält. Die Oszillationsfrequenz des Oszillators 49 wird bestimmt durch den Abstand 10 der beiden Platten 24,27, deren Fläche und die Dielektrizitätskonstante sowie den veränderbaren Widerstand. Wenn sich der Abstand 10 zwischen den Platten 24,27 proportional zum Gewicht ändert, so erhält man eine dem Gewicht proportionale Oszilla tionsfrequenz.

Die Gatterschaltung 50 steuert einen integrierten Schaltkreis mit dem Zähler 52, dem Taktgeber 51, dem Register 54 und dem Komparator 53. Außerdem übernimmt die Gatterschaltung 50 die Zeitsteuerung für das Zählen und das Speichern der Anfangsfrequenz für eine konstante Zeitperiode nach dem Einschaltzeitpunkt. Der Zähler 52 zählt die Oszillationsfrequenz des Oszillators 49 nach Maßgabe des zu wiegenden Gewichtes in Verbindung mit dem Gatter-Taktgeber 51. Das Register 54 dient zum Speichern der Anfangsfrequenz (wenn noch keine Last vorhanden ist), mit dem Komparator 53 wird andauernd die Anfangsfrequenz mit der Frequenz zum Zeitpunkt der Belastung verglichen.

Wenn ein nicht näher dargestellter Schalter den Energiegeber 56 anschaltet, werden die Batterien

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48 mit einem DC-DC-Wandler verbunden, der der Basis eines Schalttransistors eine hohe Spannung zuführt. Der Zähler 52 zählt für eine konstante Zeitperiode Taktimpulse, die im Register 54 gespeichert werden, die Anzeigeeinheit 6 zeigt aber den Wert null an. Wird die Lastschale 1 gefüllt, soll das eingefüllte Gut gewogen werden, so ändert sich die Kapazität des Oszillators 49, die Änderung führt zu einer Änderung der Oszillationsfrequenz. Es setzt wieder ein Zählen ein, die der neuen Frequenz entsprechende Anzahl von Zähl impulsen wird aufgenommen, der Zählwert wird in der Anzeigeeinheit 6 angezeigt. Es wird also die Frequenz, die dem Betriebszustand entspricht, wenn kein Gewicht aufgelegt ist, von der Frequenz, die dem belasteten Zustand entspricht, abgezogen, die Unterschiedsfrequenz ist repräsentativ für das Nettogewicht, das digital angezeigt wird.

Eine besondere Nullpunkteinstellung ist nicht erforderlich, denn die Anfangsbedingung im anfänglichen, unbelasteten Zustand wird durch den Rücksetzer 57 beim Einschalten des Energiegebers 56 eingestellt, von diesem Zeitpunkt an wird lediglich das Gewicht gemessen und angezeigt. Die Linearität läßt sich auf elektronischem Wege einstellen.

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Claims

Patentansprüche

1. Waage mit digitaler Anzeige mit einem auf eine Feder einwirkenden, zu einem Gehäuse bewegbaren Lastaufnehmer, mit einpm Umwandler für die Umsetzung der mechanischen Ausschlages in einc-i elektrischen Wert und mit einer digitalen Anzeigeeinheit, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Gehäuse (3) und mit dem Lastaufnehmer (2) je ein Wirkelement (8,9) verbunden sind, deren gegenseitiger Abstand vom Umwander (5) erfaßbar ist, der dessen Änderung für die Anzeige in der digitalen Anzeigeeinheit (6) verarbeitet.

2. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkelemente (8,9) und die Feder (7) eine Baueinheit (11) bilden, die in das Gehäuse (3) einsetzbar und mit diesem verbindbar ist.

3. Waage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit (11) mit ihrem einen Ende mit einem Gehäusebock (12) verbunden ist und an ihr anderes

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Ende der Lastaufnehmer (2) angeschlossen ist.

4. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkelemente (8,9) als elektrisch leitende, flache Platten ausgebildet sind.

5. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (7) als Blattfedern (13,14) ausgebildet ist.

6. Waage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (13,14) aus zwei Federstahlplatten (15,16) bestehen, die eine mittige Ausstanzung (17) haben.

7. Waage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Federstahlplatten (15,16) und die mittige Ausstanzung (17) rechteckig ausgeführt sind.

8. Waage nach Anspruch 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Baueinheit (11) im Abstand voneinander zwei Tragteile (20,21) angeordnet und durch die Blattfedern (13,14) miteinander verbunden sind und an die Tragteile (20,21) über Isolierteile (22,25) zwischen den Blattfedern (13,14) die einander gegenüberliegen-

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den elektrisch leitenden Platten (24,27) angeschlossen sind.

9. Waage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragteile (20,21) als C-förmige Blechteile ausgeführt sind, deren Schenkel (18,19) außen mit den Blattfedern (13,14) und innen mit den Isolierteilen (22,25) verbunden sind.

10. Waage nach Anspruch 3 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis (23) mindestens des einen Tragteiles (21) über die Schenkel (18,19) hinaus verlängert ist und diese Ansätze (28,29) in Nuten (30,31) des Gehäusebockes (12) einschiebbar sind.

11. Waage nach Anspruch 2, 3 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Befestigungswand (32) des Gehäusebockes (12) randoffene Schlitze (35,36) trägt, in die in die Baueinheit (11) eingeschraubte Schrauben (33,34) einschiebbar sind.

12. Waage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Schrauben (33,34) auf der der Baueinheit (11) gegenüberliegenden Seite der Befestigungswand (32) eine Winkelplatte (37) zur Aufnahme von Teilen des Umwandlers (5) befestigt ist.

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13. Waage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastaufnehmer (2) aus einer abgewinkelten Platte (39) und einer damit verbindbaren, das Gehäuse (3) nach oben abdeckenden Abstellplatte (41) besteht, deren Rand (44) abgebogen ist und damit einen Gehäuserand (45) mit Abstand übergreift,

14. Waage nach Anspruch 1, 4, 5 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseboden (46), die Abstellplatte (41), die Blattfedern (13,14) und die elektrisch leitenden Platten (24,27) in der Ruhelage mindestens nahezu parallel zueinander angeordnet sind.

15. Waage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die abgewinkelte Platte (39) mit ihrem einen Schenkel (38) an der Basis (26) des einen Tragteiles (20) befestigt ist und in ihrem anderen Schenkel (40) Ausnehmungen (43) trägt, in die Vorsprünge (42) der Abstellplatte (41) zur Herstellung eines Bajonettverschlusses eingreifen.

16. Waage nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkelemente (8,9) eine Kapazität bilden, deren Änderung vom Umwandler (5) auf die digitale Anzeigeeinheit (6) gebbar ist.

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17. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umwandler (5) einen Oszillator (49) aufweist, dessen Frequenz sich mit dem Abstand (10) der Wirkelemente (8,9) ändert und die Frequenzänderung die digitale Anzeige bestimmt.

18. Waage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß dem Oszillator (49) ein Korrekturkondensator zugeordnet ist.

19. Waage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß dem Oszillator (49) ein veränderbarer Widerstand zur Änderung der Oszillatorfrequenz zugeordnet ist.

20. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umwandler (5) einen Rücksetzer (57) enthält für die Berücksichtigung der Oszillatorfrequenz bei unbelasteter Waage.

21. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umwandler (5) eine automatische Energieversorgungsabschaltung aufweist.

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