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Vorrichtung für selbstprüfende Präzisionswägeeinrichtungen
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für selbstprüfende Präzisionswägeeinrichtungen,
bei der durch Schaltgewichte der durch Kraftwandler oder Kraftkompensationssystem
elektronisch ermittelte Massewert in seinem Bereich erweitert und je Wägezyklus
kontrolliert werden kann.
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Es sind Waagen bekannt, bei denen durch. Schaltgewichte der durch
Kraftwandler oder Kraftkompen.ationssysteme erreichbare Meßbereich erweitert wird.
Die Masse des Schaitgewichte wird als elektronischer Festwert zu dem im variablen
Meßbereich ermittelten Wert addiert. Die Summe stellt den Gesamtwert dar.
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Solche Ausführungen sind zum Beispiel in der DE - OS 20 50 596 und
in der DE - AS 26 21 483 beschrieben. In der DE - OS 20 56 714 ist eine elektronische
Waage beschrieben, bei der die Masse eines Sohaltgewichtes kleiner als der maximale
Meßbereich ist. Der maximale Meßbereich setzt sich zusammen aus einen variablen
MeBbereich -^ Masse des Schaltgewichtes + Uberlastbereich + Unterlastbereich. Zu
Lasten des angezeigten Meßbereiches wird dadurch die automatische Schaltstufenschaltung
und damit die Wägebereichsumschaltung möglich.
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Als eine weitere Variante ist der Einsatz des Schaltgewichtes als
Referenzgewicht in der DE - OS 26 91 165 beschrieben. Hier geht es um eine Waage,
bei der ein Schaltgewicht
als Referenzgewicht vorgesehen ist. Das
Referenzgewicht entspricht dem Endwert des elektronischen Meßbereiches. Bei Auflage
des Referenzgewichtes durch einen Hubmechanismus wird der Endwert des elektronischen
Meßbereiches überprüft.
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Für die beschriebenen Lösungen ist der Aufwand gegenüber dem erreichten
Gebrauchswert relativ hoch. Es werden entweder je ein Schaltgewicht mit hoher Genauigkeit
als Referenzgewicht zur Meßbereichskontrolle oder Schaltgewichte zur Meßbereichserweiterung
benötigt. Ftlr diese Schaltgewichte ist jeweils ein Hubmechanismus mit einem entsprechenden
Antrieb und einer Steuerung notwendig. Sind ein Schalt gewicht als Referenzgewicht
und Schaltgewichte zur Meßbereichserweiterung parallel in einer Waage vereint, so
sind demzufolge mindestens zwei Schaltgewichte, zwei Hubmechanismen und eine aufwendigere
Steuerung notwendig.
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Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung für seibstprüfende Präzisionswägeeinrichtungen
mit erweiterten Einsatzmöglichkeiten, mit höherer Genauigkeitsklasse und vereinfachtem
Aufbau und geringerem Aufwand zu schaffen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Präzisionswägeeinrichtung
den dadurch Schaltgewichte der durch Kraftwandler oder Kraftkompensationssystem
elektronisch ermittelten Massewert in seinem Bereich zu erweitern und je Wägezyklus
kontrollbar zu gestalten. Dabei sind die Anzahl der Schaltgewichte und die Steuerung
zu reduzieren und der Hubmechanismus zu vereinfachen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß nur ein motorisch
betätigter Schalthebel, ein Schaltgewicht, welches in seiner Masse dem elektronischen
Plusmeßbereioh = Minusmeßbereich des Kraftwandlers oder Kraftkompensationssystems
entspricht, bei der Eichstellung mit einem Lastträger verbunden und mechanisch mittels
einer Masse am Hebel austariert ist und in abgehobener Stellung des Schaltgewichtes
ein
Minusendwert des elektronischen Meßbereiches des Kraftwandlers oder Kraftkompensationssystems
= Nullpunkt des Wägebereiches über einen Rechner zugeordnet ist.
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Im austarierten Zustand des Hebels ist der Kraftwandler oder das Kraftkompensationssystem
nicht belastet. In abgehobener- Stellung des Schaltgewichtes wird ein elektronischer
Minusendwert des elektronischen Meßbereiches des Kraftwandlers oder Kraftkompensationssystems
erreicht. Die Kennlinie des genannten elektronischen Meßbereiches ist im Plus- und
Minusbereich spiegelbildlich gleich. Der Minuswert wird nach rechnerischer Setzung
durch einen Rechner auf Null gesetzt. Damit ist der elektronische Gesamtmeßbereich
= Wägebereich verdoppelt.
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Der Wägevorgang, die Wägung einer Last, die eine Kontrolle des Eichpunktes
und des elektronischen Meßbereiches sowie eine Meßbereichsverdoppelung beinhaltet,
erfolgt entsprechend der vorliegenden Anordnung je Wägezyklus in drei Schritten:
1. Eichstellung - Schaltgewicht auf Last träger aufgelegt, mechanisch am entgegengesetzten
Hebel austariert, Kraftwandler oder Kraftkompensationssystem ist nicht belastet.
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2. Meßbereichskontrolle - Schaltgewicht durch motorisch betriebene
Schalthebel abgehoben, Minusendwert des spiegelbildlichen elektronischen Meßbereiches
wird kontrolliert.
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3. Auflage und Wägung der Last - durch rechnerische Setzung des Minusendwertes
auf Null, wird der Meßbereich verdoppelt.
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Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Präzisionswägeeinrichtung
wird nachfolgend vereinfacht auf eine Waage bezogen und anhand von Zeichnungen näher
erläutert.
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Fig. 1: Schematische Darstellung einer Präzisionswägeeinrichtung in
Eichstellung Fig. 2: Schematische Darstellung einer Präzisionswägeeinrichtung im
Minusendwert des elektronischen Meßbereiches Fig. 3: Schematische Darstellung einer
Präzisionswägeeinrichtung in Wägestellung Der grundsätzliche Aufbau ist aus Fig.
1 zu ersehen. Eine Lastschale 5 stützt sich fest auf einen Lastträger 4, der mit
einem Hebel 6 und einem Lenker 7 ein Gelenkviereck bildet. Der Hebel 6 stützt sich
im Lager 8 und der Lenker 7 im Lager 9 ab und diese sind am Gestell 10 befestigt.
Ein Schaltgewicht 1 wird über einen Schalthebel 2, von einer Kurvenscheibe 3, die
gesteuert und motorisch angetrieben ist, vom Lastträger 4 abgehoben bzw. aufgesetzt.
Zum Massenausgleich des Schaltgewichtes 1 und der Eigenmasse des Lastträgers t-,
der Schale 5 und der anteiligen Lenkermasse 7 ist am entgegengesetzten Hebelarm
des Hebels 6 eine Ausgleichsmasse 15 angebracht, wobei die Spule 14 und die anteilige
Masse des Hebels 6 kompensierend wirkt. Die Spule 14, der Dauermagnet 16, der induktive
Wegaufnehmer 12 und der Auswertebaustein- 13 bilden gemeinsam das Kraftkompensationssystem
11, an dem der Analog - Digital - Wandler 17, der Rechner 18 und die Anzeigeeinheit
19 angeschlossen sind.
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In der Fig. 1 ist der Hebel 6 austariert, demzufolge fließt kein Strom
I, was aus der Kennlinie im Meßpunkt-20 hervorgeht. Gleichzeitig wird automatisch
die Eichstellung kontrolliert (Anzeige = + 800,00 g, siehe Kennlinie im Meßpunkt
21). Das ist der erste Schritt eines Wägezyklus.
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Der zweite Schritt eines Wägezyklus ist in der Fig. 2 dargestellt.
Das
Schaltgewicht 1 ist über den Schalthebel 2 von einer Kurvenscheibe 3, die gesteuert
und motorisch angetrieben ist, vom Lastträger 4 abgehoben. Das Moment an der Spule
14 wird geringer, der Hebel 6 wird aus seiner Ruhelage ausgelenkt. Diese Wegänderung
bewirkt am induktiven Wegaufnehmer 12 eine Induktivitätsänderung. Im Auswertebaustein
13 wird diese Induktivitätsänderung in einem der Auslenkung proportionalen Strom
I gewandelt, der durch die Spule 14 fließt. Dieser im Feld des Dauermagneten 16
fließende Strom erzeugt eine Kraft, die der Auslenkung des Hebels 6 entgegenwirkt.
Die Stromstärke I ist dem abgehobenen bzw. aufgelegten Schaltgewicht 1 bzw. der
Last 22 direkt proportional.
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Aus der Kennlinie im Meßpunkt 20 ist der Wert - 800,00 g ersichtlich.
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Der dritte Schritt eines Wägezykluses ist in der Fig. 3 dargestellt.
Ausgangspunkt ist der zweite Schritt. Im Rechner 18 wird der maximale Minusendwert
des elektronischen Meßbereiches, beispielsweise - 800,00 g auf + 0,00 g gesetzt
(Kennlinie im Meßpunkt 21). Für die zu bestimmende Last 22 steht der elektronische
Wägebereich vom Minusendwert (z.B.: - 800,00 g = 0,00 g) bis zum Plusendwert (z.B.:
+ 800,00 E = 1600,00 g) zur Verfügung. Mit dieser Lösung wird erreicht, daß mit
nur einem Schaltgewicht 1, einem Schalthebel 2, mit einer vereinfachten Steuerung
und einer motorisch angetriebenen Kurvenscheibe 3 folgende weitere maßgebliche Vorteile
erreicht werden: - je Wägezyklus wird der Eichpünkt und der Meßbereich kontrolliert.
Dies ist eine Voraussetzung für hochgenaue eichfähige Wägeeinrichtungen.
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- Verdopplung des elektronischen Meßbereiches des Wägesystems - durch
Ausnutzung des Analog-Digital-Wandlers 17 im Plus-und Minusbereich (serienmäßig
vorgesehen) wird das Verhältnis Auflösung - Aufwand um den Faktor 2 günstiger.
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Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen 1 Schaltgewicht 2 Schalthebel
3 Kurvenscheibe 4 Lastträger 5 Last schale 6 Hebel 7 Lenker 8 Lager 9 Lager 10 Gestell
11 Kraftkompensatiossystem 12 Wegaufnehmer 13 Auswertebaustein 14 Spule 15 Ausgleichsmasse
16 Dauermagnet 17 Analog - Digital - Wandler 18 Rechner 19 Anzeigeeinheit 20 Kennlinie
21 Kennlinie 22 Last
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