DE3144260C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Waage mit einem Lastaufnehmer und einem Übersetzungshebel, wobei der Last­ aufnehmer die der Masse des Wägegutes entsprechende Kraft über ein Koppelglied auf den kürzeren Hebelarm des Über­ setzungshebels überträgt und am längeren Hebelarm des Über­ setzungshebels die Kompensationskraft angreift, wobei für einen Kalibriervorgang mittels eines in der Waage einge­ bauten Kalibriergewichtes der Lastaufnehmer aus seiner normalen Wägestellung anhebbar und mitsamt seiner Last­ schale vom übrigen Wägesystem abkoppelbar ist.

Eine solche Waage ist bekannt durch die US-PS 28 32 535.

Um bei elektronischen Waagen eine regelmäßige Überprüfung der Empfindlichkeit vornehmen zu können, was z. B. bei hoch­ auflösenden Waagen und bei eichfähigen Waagen geraten er­ scheint, ist der Einbau einer Kalibriervorrichtung zweck­ mäßig. Dadurch wird die Kalibrierung vereinfacht und Fehler durch eine eventuelle unsachgemäße Aufbewahrung eines ex­ ternen Kalibriergewichtsstückes vermieden.

Bei dem vorstehend genannten nach US-PS 28 32 535 Stand der Technik wird ein spezielles Kalibriergewicht durch Aktivie­ rung eines Solenoids auf ein Hebelsystem aus einem Haupt­ hebel, Koppelelement von einem zweiten Hebel abgesenkt, wobei der zweite Hebel an seinem längeren Hebelarm die Spule für die elektromagnetische Lastkompensation trägt. Gleichzeitig wird über den vom Solenoid betätigten Absenk­ mechanismus der Lastaufnehmer mit Lastschale angehoben und vom übrigen Wägesystem abgekoppelt.

Diese bekannte Konstruktion hat in insofern Nachteile, als ein spezielles Kalibriergewicht in der Waage notwendig ist und die Aktivierung dieses Kalibriergewichtes über einen Solenoid erfolgt, der zu einer Beeinflussung der elektro­ magnetischen Lastkompensation führen kann, wenn beide elek­ trischen Elemente auf engem Raum innerhalb der Waage posi­ tioniert sind.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden (DE-GM 76 07 012), den kürzeren Hebelarm eines zweiarmigen Übersetzungshebels zu verlängern und dort ein Auflager für ein absenkbares Kalibriergewichtsstück vorzusehen. Dieser Vorschlag hat jedoch den Nachteil, daß der kürzere Hebelarm des zweiar­ migen Übersetzungshebels etwa auf die Länge des längeren Hebelarms dieses Hebels verlängert werden muß, um für das Kalibriergewichtsstück denselben Übersetzungsfaktor wie für das System zur Erzeugung der Kompensationskraft zu errei­ chen. Dies bedingt einen größeren Platzbedarf und ver­ größert das Trägheitsmoment des zweiarmigen Hebels stark, wodurch die Einschwingdauer der Waage größer wird.

Weiter ist vorgeschlagen worden (DE-GM 80 08 791), statt eines Kalibriergewichtsstückes einen Kalibrierhebel ein­ zusetzen, dessen Schwerpunkt außerhalb des Drehpunktes liegt und der zur Kalibrierung über ein Koppelglied in eine kraftübertragende Verbindung zum Übersetzungshebel gebracht werden kann. Dies bringt zwar eine Reduzierung der Masse der zur Kalibrierung notwendigen Bauteile, dafür muß aber ein zusätzliches, rückwirkungsfreies Lager für den Kali­ brierhebel vorgesehen werden, was den mechanischen Aufwand erhöht.

Daneben ist bekannt (DE-OS 26 01 165), bei einer elektro­ nischen Waage mit Parallelführung ein Kalibriergewichts­ stück unterhalb der Lastschale anzuordnen und zum Kali­ brieren auf ein Gehänge abzusenken. Diese Anordnung ist zwar für kleine Höchstlasten gut geeignet, für Wägebe­ reiche ab einigen Kilogramm Höchstlast aufwärts, wie sie für Waagen mit Übersetzungshebeln üblich sind, führt diese Anordnung aber zu sehr schweren Kalibriergewichtsstücken, was die Waage entsprechend schwer, unhandlich und teuer macht.

Ausgehend vom Stand der Technik nach der US-PS 28 32 535 und unter Berücksichtigung der verschiedenen Nachteile der vorstehend abgehandelten Konstruktionen zum Stand der Technik, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, mit ge­ ringem konstruktiven Aufwand eine Kalibriervorrichtung zu schaffen, deren Platzbedarf in einem kompakten Wägesystem geringgehalten ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Lastaufnehmer durch eine nockengesteuerte Hubvorrichtung vom übrigen Wägesystem lastmäßig entkoppelbar ist, der Übersetzungshebel mit Spule die Funktion eines Kalibrier­ gewichtes übernimmt und in dieser Kalibrierstellung die Meßzeit des elektrischen Meßwerterfassungssystems für die Erfassung des Kalibriergewichtes länger ist als in normaler Wägestellung.

Durch diesen am Lastaufnehmer angreifenden nockengesteuer­ ten Hubmechanismus sind keine zusätzlichen Hebelkonstruk­ tionen notwendig wie nach dem Stand der Technik. Der Hub­ mechanismus ist relativ weit entfernt von den elektrischen Bauteilen zur elektromagnetischen Lastkompensation und im wesentlichen auf mechanische Mittel beschränkt. Durch die Funktion des Übersetzungshebels mit Spule als Kalibrier­ gewicht kann ein zusätzliches Kalibriergewicht entfallen.

Durch die Verlängerung der Meßzeit für die Erfassung des aktuellen Gewichtes dieses aus dem Übersetzungshebel mit Spule bestehenden Kalibriergewichtes erfüllt ein solches Kalibriergewicht auch bei hochauflösenden Waagen seine Funktion als Vergleichsnormal.

Durch diese Maßnahmen lassen sich kompakte Wägesysteme mit Kalibriervorrichtungen erstellen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Figuren beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 eine elektrische Hebelwaage mit Kalibriervor­ richtung in Wägestellung,

Fig. 2 die Waage aus Fig. 1 in Kalibrierstellung,

Fig. 3 eine andere Ausgestaltung der elektrischen Hebel­ waage mit Kalibriervorrichtung in Wägestellung und

Fig. 4 ein Detail der Waage in Fig. 3 in einer weiteren Ausgestaltung.

Die elektrische Hebelwaage in Fig. 1 besteht aus einem gehäusefesten Stützteil 1, an dem über zwei Lenker 4 und 5 mit den Gelenkstellen 6 ein Lastaufnehmer 2 in senkrechter Richtung beweglich befestigt ist. Der Last­ aufnehmer trägt in seinem oberen Teil die Lastschale 3 zur Aufnahme des Wägegutes und überträgt die der Masse des Wägegutes entsprechende Kraft über ein Koppelglied in Form eines dünnen Spannbandes 9 auf den kürzeren Hebelarm des Übersetzungshebels 7. Der Übersetzungshebel 7 ist durch ein Kreuzfedergelenk 8 am Stützteil 1 gelagert. Am längeren Hebelarm des Übersetzungshebels 7 greift die Kompensationskraft an, die hier in Form einer Spule 11 und eines Permanentmagnetsystems 10 zur Erzeugung einer elektromagnetischen Kompensationskraft dargestellt ist. Die zugehörige Regelelektronik ist nicht dargestellt, da sie allgemein bekannt und für die Erfindung nicht wesent­ lich ist. Statt der elektromagnetischen Kompensations­ kraft kann die Kompensationskraft beispielsweise auch durch ein Federelement erzeugt werden, dessen Auslenkung von Dehnungsmeßstreifen erfaßt und in ein elektrisches Signal umgeformt wird. Auch dieses Verfahren ist allgemein bekannt, so daß es nicht im einzelnen erläutert werden muß.

Die Massenverteilung der beweglichen Teile der Waage ist so abgestimmt, daß bei leerer Lastschale 3 das Gewicht der Lastschale 3, des Lastaufnehmers 2 und der Lenker 4 und 5 gerade vom Übergewicht des Übersetzungshebels 7 auf der Seite der Spule 11 ausgeglichen wird, so daß das System sich ohne zusätzliche elektromagnetische Kompensa­ tionskraft im Gleichgewicht befindet. Erst bei Auflage von Wägegut muß dessen Gewicht durch eine - entsprechend dem Übersetzungsverhältnis des Übersetzungshebels verringerte - Gegenkraft des Kompensationssystems ausgeglichen werden.

Weiter ist eine Hubvorrichtung in Form einer Nocke 15, die um eine gehäusefeste Achse 25 drehbar gelagert ist, vorhanden. In der normalen Wägestellung befindet sich die Nocke 15 in der in Fig. 1 gezeichneten Stellung, in der sie keinerlei Einfluß auf das Wägesystem ausübt. Soll nun die Empfindlichkeit der Waage überprüft werden, so wird die Nocke 15 in Kalibrierstellung gebracht, wie es in Fig. 2 gezeichnet ist. In dieser Stellung wird der Lastaufnehmer 2 mit samt der Lastschale 3 angehoben. Da das Kompensa­ tionssystem 10, 11 versucht, den Übersetzungshebel 7 in seiner normalen Wägestellung zu halten, wird das Spann­ band 9 einer Druckkraft ausgesetzt, die es wegen seiner geringen Dicke nicht aufnehmen kann, so daß es seitlich ausknickt. In diesem ausgeknickten Zustand stellt das Spannband 9 keine kraftübertragende Verbindung zwischen dem Lastaufnehmer 2 und dem Übersetzungshebel 7 dar. Der Übersetzungshebel 7 ist also in Kalibrierstellung vom restlichen Wägesystem praktisch abgekoppelt und die vom Kompensationssystem aufzubringende Kraft, um den Über­ setzungshebel in seiner normalen Wägestellung zu halten, ist nur durch das Übergewicht des längeren Hebelarms des Übersetzungshebels gegeben. Dieses konstante Übergewicht ersetzt in dieser Waage das sonst zum Kalibrieren notwen­ dige gesonderte Kalibriergewicht bzw. den gesonderten Ka­ librierhebel. Der Übersetzungshebel ist deshalb beispiels­ weise in seiner Oberfläche so ausgebildet, daß durch Feuchteaufnahme sein Übergewicht möglichst nicht verändert wird.

Da Drehmomente, die vom Kreuzbandgelenk 8 auf den Über­ setzungshebel 7 ausgeübt werden, das Übergewicht des Übersetzungshebels beeinflussen, muß durch konstruktive Maßnahmen dafür gesorgt werden, daß diese Drehmomente genügend klein, sowie langzeit- und temperaturstabil sind. In diesem Fall beeinträchtigen sie die Kalibrierung nicht, da sie ja bei der erstmaligen Kalibrierung nach der Her­ stellung mit einjustiert wurden. In der normalen Wäge­ stellung würden diese Drehmomente vom Kreuzbandgelenk 8 den Nullpunkt der Waage verändern, so daß in jedem Fall sie sorgfältige Ausführung des Kreuzbandgelenkes anzustre­ ben ist.

Üblicherweise entspricht das Gewicht der Lastschale 3 und des Lastaufnehmers 2 etwa 25 . . . 50% der Höchstlast der Waage. Dementsprechend beträgt die in Kalibrierstellung vom Kompensationssystem zum Ausgleich des Übergewichtes des Übersetzungshebels 7 aufzubringende Kraft ebenfalls etwa 25 . . . 50% der Maximalkraft. Daher ist es vorgesehen, daß in Kalibrierstellung die Meßzeit des elektronischen Meßwerter­ fassungssystems entsprechend länger (also um den Faktor 2-4) gewählt wird als in der normalen Wägestellung. Da­ durch kann auch in Kalibrierstellung die volle Auflösung erreicht werden. Die Elektronik erhält die Information, ob sich die Waage in der normalen Wägestellung oder in Kali­ brierstellung befindet, durch einen Schalter 24, der von der Nocke 15 mitbetätigt wird.

Die Fig. 3 zeigt eine andere Ausgestaltung der elektri­ schen Hebelwaage. Die Teile 1 bis 8, 10 und 11 entsprechen den Teilen aus Fig. 1 und 2. Das Koppelglied 19 ist hier jedoch so ausgebildet, daß es die der Masse des Wägegutes entsprechende Kraft in der normalen Wägestellung als Druck­ kraft überträgt, während es in Kalibrierstellung abhebt und so die kraftübertragende Verbindung löst. Das Koppelglied 19 hat an seinen beiden Enden kegelförmige Vertiefungen, sogenannte Hütchen, mit denen es sich in der normalen Wäge­ stellung zwischen einer Spitze 12 am Lastaufnehmer 2 und einer Spitze 17 am Übersetzungshebel 7 fixiert. In der - nicht gezeichneten - Kalibrierstellung hebt die Nocke 15 den Lastaufnehmer 2 an, eine Halteklammer 16 hebt das Koppelglied 19 mit an, so daß sich die Spitze 17 und das Hütchen 14 nicht mehr berühren. Damit ist wieder der Übersetzungshebel 7 vom restlichen Wägesystem abgekoppelt und steht mit seinem Übergewicht zum Kali­ brieren zur Verfügung.

Eine dritte Ausgestaltung des Koppelgliedes ist in Fig. 4 gezeigt. Dieses Koppelglied 29 kann in Fig. 3 statt des Koppelgliedes 19 eingesetzt werden. Hier ist das Koppel­ glied 29 an seinen Enden 23, 26 kugelförmig ausgebil­ det. Diese kugelförmigen Enden fixieren sich in Wäge­ stellung zwischen einer Kalotte 22 am Lastaufnehmer 2 und einer Kalotte 27 am Übersetzungshebel 7. In Kali­ brierstellung hebt wieder die Kugel 26 aus der Kalotte 27 ab und unterbricht die Kraftübertragung.

Weitere Ausgestaltungen des Koppelgliedes ergeben sich z. B., wenn in Fig. 3 jeweils Spitze und Hütchen ver­ tauscht werden, oder wenn in Fig. 4 Kugel und Kalotte vertauscht werden, oder wenn statt der Spitze und des Hütchens eine Schneide und eine Pfanne eingesetzt werden. Auch andere Ausgestaltungen kann jeder Fachmann leicht angeben.

Auch ist es denkbar, den Lastaufnehmer zum Kalibrieren nicht anzuheben, sondern abzusenken. Das Koppelglied bzw. der kurze Hebelarm des Übersetzungshebels müßte dann so ausgebildet werden, daß nach Überschreiten der Höchstlast eine Überlastsicherung ausklickt und die Verbindung zwischen Lastaufnehmer und Übersetzungshebel löst.

Weiter läßt sich die Erfindung auch bei Waagen mit mehreren Übersetzungshebeln, beispielsweise bei Brückenwaagen ein­ setzen. Zum Kalibrieren wird dabei in der beschriebenen Weise der letzte Übersetzungshebel vom restlichen Wäge­ system abgetrennt.

Claims (1)

1. Elektrische Waage mit einem Lastaufnehmer und einem Übersetzungshebel, wobei der Lastaufnehmer die der Masse des Wägegutes entsprechende Kraft über ein Koppelglied auf den kürzeren Hebelarm des Übersetzungshebels überträgt und am längeren Hebelarm des Übersetzungshebels die Kompen­ sationskraft angreift, wobei für einen Kalibriervorgang mittels eines in der Waage eingebauten Kalibriergewichtes der Lastaufnehmer aus seiner normalen Wägestellung anhebbar ist und vom übrigen Wägesystem abkoppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastaufnehmer (2) durch eine nockengesteuerte Hubvorrichtung (15, 24, 25) vom übrigen Wägesystem lastmäßig entkoppelbar ist, der Übersetzungs­ hebel (7) mit Spule (11) die Funktion eines Kalibrier­ gewichtes übernimmt und in dieser Kalibrierstellung die Meßzeit des elektrischen Meßwerterfassungssystemes für die Erfassung des Kalibriergewichtes länger ist als in normaler Wägestellung.