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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft eine Dämpfungsvorrichtung für die Pendelschwingungen
eines an einem Waagebalken angreifenden, eine Waagschale tragenden Gehänges, bestehend
aus einem am Gehänge angebrachten ersten Dämpfungselement und einem diesem zugeordneten,
am festen Teil der Waage angebrachten zweiten Dämpfungselement, wobei die Wirkverbindung
der beiden Dämpfungselemente durch Bewegung eines der Dämpfungselemente herbeigeführt
wird.
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Solche Dämpfungsvorrichtungen sind besonders bei hockempfindlichen
Waagen notwendig, da die zur Kraftübertragung zwischen Gehänge mit Waagschale und
Balken benutzten Schneiden oder Spannbindlager sehr reibungsarm gebaut sein müssen.
Beim Entarretieren angeregte Pendelbewegungen des Gehänges und der Waagschale würden
also nur sehr wenig gedämpft und zu lange andauernden Schwankungen der Waagen-Anzeige
führen.
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Bei einer bekannten Dämpfungsvorrichtung wird das am festen Teil der
Waage angebrachte Dämpfungselement über eine Nockenscheibe senkrecht bewegt und
drückt federnd gegen ein an der Waagschale befestigtes Dämpfungselement, so daß
durch die Reibung zwischen diesen beiden Dämpfungselementen die Pendelschwingungen
gedämpft werden. Nach Abklingen der Schwingungen wird das am festen Teil der Waage
angebrachte Dämpfungselement wieder in seine Ausgangslage zurückbewegt. Nachteilig
hieran ist, daß durch den fest vorgegebenen Hub des Dämpfungselementes die maximal
auf die Waagschale ausgeübte Reibungskraft stark. von der Lage der
Waagschale
abhängt. Dadurch ist in manchen Fällen die Reibungskraft ziemlich klein, so daß
die Pendelschwingungen nur langsam gedämpft werden1 während in anderen Fällen die
Reibungskraft so groß ist, daß beim Aufheben der Wirkverbindung die Gefahr der Anregung
neuer Pendel schwingungen besteht.
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Bei einer anderen bekannten Ausführungsform mit elektromagnetischer
Kraftkompensation wird durch eine Schwächung der Kraftkompensation das Gehänge mit
dem ersten Dämpfungselement abgesenkt und liegt durch sein Übergewicht auf dem am
festen Teil der Waage angebrachten zweiten Dämpfungselement reibend auf. Nach dem
Abklingen der Pendelschwingung wird die Kraftkompensation wieder voll eingeschaltet
und hebt das Gehänge in seine Normallage. Auch hier ist die Reibkraft vom wechselnden
Übergewicht des Gehänges mit der Waagschale abhängig. Außerdem wird beim Wiedereinschalten
der Kraftkompensation die Wirkverbindung zwischen den beiden Dämpfungselementen
verhältnismäßig schnell gelöst, so daß auch hier die Gefahr der Anregung neuer Pendelschwingungen
beim Lösen besteht.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Dämpfungsvorrichtung der
eingangs genannten Bauart so zu verbessern, daß die Stärke der Dämpfung genau eingehalten
werden kann und ein behutsames Aufheben der Wirkverbindung ermöglicht wird.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein Lagensensor für
die Lage des Gehänges vorgesehen ist, der die Bewegung eines der Dämpfungselemente
elektrisch regelt.
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Dabei kann der Lagensensor so ausgebildet sein, daß sein Ausgangssignal
wenigstens bei kleinem Abstand zwischen den beiden Oämpfungselementen proportional
zu diesem Abstand ist. In einer einfacheren Ausführung kann der Lagensensor auch
als Zweipunkt-Schalter ausgebildet sein, der nur Berührung oder Nichtberührung unterscheidet.
Dieser Zweipunkt-Schalter kann vorteilhafterweise als elektrisch isoliert angebrachte
Kontaktfeder ausgebildet sein, wobei die Kontaktfeder mit dem am festen Teil der
Waage angebrachten zweiten Oämpfungselement identisch sein kann. Bei Waagen mit
elektromagnetischer Kraftkompensation kann der Lagensensor auch so ausgebildet sein,
daß er auf die bei Entstehen der Wirkverbindung der beiden Dämpfungselemente eintretende
Änderung der Größe der Kraftkompensation anspricht.
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Die Regelung des Antriebes für das bewegliche Dämpfungselement kann
so erfolgen, daß beim Erreichen des Schaltpunktes des Lagensensors die Bewegung
gestoppt wird. Vorteilhafterweise wird aber der Antrieb so geregelt, daß sich das
bewegliche Dämpfungselement um den Schaltpunkt des Lagensensors hin und her bewegt.
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Bei Einsatz eines Lagensensors mit abstandsproportionalem Ausgangssignal
kann vorteilhafterweise die Geschwindigkeit des Antriebes für das bewegliche Dämpfungselement
etwa proportional zum Ausgangssignal des Lagensensors geregelt werden. Es ergibt
sich so eine besonders weiche und stoßfreie Berührung und Trennung der beiden Dämpfungselemente.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Zeichnung
beschrieben. Dabei zeigt: Fig. 1 eine Balkenwaage mit Gehänge und Dämpfungsvorrichtung,
Fig.
2 das Gehänge aus Fig. 1 bei außermittig aufgesetzter Last und Fig. 3 eine andere
Ausführungsform der Dämpfungsvorrichtung.
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Gemäß Fig. 1 ist der Waagebalken 2 über eine Mittelschneide 21 an
einem Festpunkt des Gehäuses 1 drehbar gelagert.
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An der Vorderschneide 22 hängt ein Gehänge 3 mit einem Gewichtsbaum
4 zur Aufnahme der Gewichte 9 einer Gewichtsschaltung. Am Ende des Gehänges 3 hängt
die Waagschale 5 mit der zu bestimmenden Last 8. Ein Gegengewicht 23 balanciert
in etwa die an der Endschneide 22 angreifende Kraft aus, so daß nur ein geringer
Anteil durch den durch die Spule 24 fließenden Strom in Zusammenwirken mit dem gehäusefesten
Permanentmagnetsystem 12 ausbalanciert werden muß.
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Die Regelung dieses Stromes geschieht durch eine kapazitive Abtastung
25 der Balkenneigung und eine nachgeschaltete Regelelektronik 26. Diese Elemente
der Waage sind bekannt und deshalb hier nur kurz und beispielhaft erläutert.
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Die Dämpfungsvorrichtung weist eine Taste 75 zum Ein- und Ausschalten
auf und besteht aus einem am Gehänge 3 angebrachten ersten Dämpfungselement 6, beispielsweise
in Form eines Kegels, und einem diesem zugeordneten zweiten Dämpfungselement 7,
das z.B. durch einen dünnen, am freien Ende umgebogenen Draht gebildet wird. Dieses-zweite
Dämpfungselement 7 ist über zwei Blattfedern 71 und 72 an einem Isolierteil 11 befestigt,
das wiederum am Gehäuse 1 befestigt ist. Das Dämpfungselement 7 kann durch einen
Antrieb 73 in senkrechter Richtung bewegt werden. Eine Nachführelektronik 74 für
die Dämpfung läßt bei gedrückter Taste 75 das Dämpfungselement 7 so lange nach oben
fahren, bis es Kontakt zum Dämp-
fungselement 6 bekommt und so die
Schwingungen des Gehänges 3 abbremst. Oas Dämpfungselement 7 wirkt in dieser Ausführung
gleichzeitig als Lagensensor, da es die Berührung mit dem auf Gehäusepotential befindlichen
Dämpfungselement 6 als Potentialsprung an die Nachführelektronik 74 weiter meldet.
Die Nachführelektronik 74 stoppt daraufhin die Aufwärtsbewegung des Dämpfungselementes
7. Durch öffnen der Taste 75 wird die Dämpfungsvorrichtung ausgeschaltet und das
Dämpfungselement 7 kehrt in seine Ausgangslage zurück.
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Durch das als Lagensensor wirkende Dämpfungselement 7 wird die Kraft
zwischen den beiden Dämpfungselementen 6 und 7 in definierter Weise klein gehalten,
unabhängig von der Lage des Gehänges. Fig. 2 zeigt dieselbe Anordnung bei außermittig
aufgesetzter Last 8 und entsprechend schräg hängendem Gehänge 3. In diesem Fall
berühren sich die Dämpfungselemente 6 und 7 viel früher als in der Stellung gemäß
Fig.1.
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Dementsprechend wird auch die Aufwärtsbewegung des Dämpfungselementes
7 viel früher gestoppt und die Kraft zwischen den beiden Dämpfungselementen ist
bei der Lage des Gehänges 3 nach Fig. 2 und nach Fig. 1 gleich groß.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Dämpfungsvorrichtung wird
die Nachführelektronik 74 so ausgebildet, daß nach der ersten Berührung der beiden
Dämpfungselemente 6 und 7 mit der entsprechenden Kontaktgabe am Dämpfungselement
7 die Bewegungsrichtung dieses Dämpfungselementes 7 umgekehrt wird bis der mechanische
Kontakt nicht mehr besteht. Dann wird die Bewegungsrichtung des Dämpfungselementes
7 abermals umgekehrt, bis wieder Kontakt besteht. Diese Aufwärts-/Abwärtsbewegung
des Dämpfungselementes 7 wiederholt sich, bis durch öffnen der Taste 75 die Dämpfungsvorrichtung
abgeschaltet wird und
das Dämpfungselement 7 in seine Ausgangslage
zurückkehrt.
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Durch das mehrmalige Berühren und Lösen der Dämpfungselemente 6 und
7 wird eine vorhandene Pendelbewegung wirksam abgebremst und das Gehänge 3 bekommt
trotzdem die Möglichkeit, sich auf die endgültige Lage einzustellen, so daß beim
Ausschalten der Dämpfungsvorrichtung keine neuen Pendelbewegungen angeregt werden.
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In einer anderen Ausgestaltung des Lagensensprs - ebenfalls als Zweipunkt-Schalter
- wird das am Meßwiderstand-27 abgegriffene Ausgangssignal der elektromagnetischen
Kraftkompensation benutzt. Im Augenblick der Berührung zwischen den Dämpfungselementen
6 und 7 ändert sich dieses Ausgangssignal stark, was in bekannter Weise auf analogEm
oder digitalem Weg durch eine elektronische Schaltung 28 festgestellt werden kann.
Diese so festgestellte Berührung zwischen den Dämpfungselementen 6 und 7 regelt
in der oben angegebenen Weise den Antrieb 73 des Dämpfungselementes 7. Bei Verwendung
eines Mikroprozessors kann selbstverständlich die Schaltung 28 durch entsprechende
Programme im Mikroprozessor ersetzt werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist der Lagensensor so ausgebildet,
daß er ein abstandsproportionales Ausgangssignal liefert. In Fig. 3 ist z.B. ein
kapazitiver Lagensensor gezeigt, der aus einer isoliert angeordneten Metallelektrode
77 besteht, die in der Nähe des beweglichen Dämpfungselementes 7 angeordnet ist,
und deren Kapazität gegenüber dem Gehäuse sich je nach Entfernung zum Dämpfungselement
6 ändert. Die Nachführelektronik 74 bildet daraus mit bekannten Mitteln ein abstandsproportionales
Ausgangssignal, das die Geschwindigkeit des Antriebes 73 für das Dämpfungselement
7 etwa proportional zu diesem Abstand regelt. Das Dämpfungselement 7
bewegt
sich daher zuerst schnell und dann immer langsamer werdend auf das Oämpfungselement
6 zu und stoppt bei Berührung. Löst sich der Kontakt zwischen den beiden Dämpfungselementen
6 und 7 z.B. infolge der Pendelbewegung wieder, so wird das pämpfungselement 7 automatisch
nachgeführt. Soll die Dämpfung nach öffnen der Taste 75 beendet werden, so wird
der Antrieb 73 umgepolt und erhält eine geringe Vorspannung, so daß sich das Dämpfungselement
7 zuerst langsam und dann immer schneller werdend vom Dämpfungselement 6 entfernt.
Ein neues Anregen von Pendelschwingungen ist damit sicher ausgeschlossen.