DE3716786A1 - Waage mit einem kraft-frequenzumsetzer als lastfuehler - Google Patents
Waage mit einem kraft-frequenzumsetzer als lastfuehlerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Lastmeßvorrichtung, insbesondere
eine Waage mit einem Lastsensor, der ein Schwingungselement
aufweist, dessen Eigenfrequenz sich in Abhängigkeit
von einer in Axialrichtung auf das Schwingungselement einwirkenden
Kraft ändert.
Mit Hilfe solcher Schwingungs-Lastfühler mit einem Schwingungselement
in Form einer Schwingsaite oder eines Stimmgabelschwingers
können Kräfte (Druck, Zug) sowie Lasten bzw.
Gewichte dadurch gemessen werden, daß die Änderung der
Schwingungsfrequenz des Schwingers erfaßt wird. Die Eigenfrequenz
des Schwingers steht in einem vorgegebenen Verhältnis
zu der in Axialrichtung auf ihn einwirkenden Kraft.
Dieses Verhältnis ist allerdings nicht linear, so daß Messungen
praktisch nur dann vorgenommen werden können, wenn
die Nichtlinearität mit Hilfe eines Mikroprozessors kompensiert
wird. Eine unter Verwendung eines solchen Schwingers
hergestellte Waage bekommt daher einen komplizierten Aufbau
und wird teuer. Auch ist das Anwendungsfeld bekannter Waagen
beschränkt.
Fig. 1 zeigt den Aufbau einer bekannten Waage mit einem
Stimmgabelschwinger als Schwingungselement. Die Waage weist
eine feststehende Stütze 1, eine bewegliche Stütze 2 als
Lastträger und zwei horizontale Verbindungsstangen 3 und 4
auf, die mittels vier elastischer Abschnitte 5, die nachfolgend
als Gelenke bezeichnet werden sollen, mit den beiden
Stützen verbunden sind. Die Stützen 1 und 2 und die
Stangen 3 und 4 bilden ein Parallelogrammgestänge. Eine
Waagschale ist am oberen Ende der beweglichen Stütze 2 angeordnet.
Die feststehende Stütze 1 ist mit einem einstückig
ausgebildeten Arm 7 versehen, der sich horizontal in
Richtung auf die bewegliche Stütze 2 erstreckt. Die bewegliche
Stütze 2 ihrerseits weist einen einstückigen Vorsprung
8 auf, der horizontal in Richtung auf die feststehende
Stütze 1 vorsteht. Zwischen dem Arm 7 und dem Vorsprung
8 ist ein Stimmgabelschwinger 9 mit Hilfe biegsamer
Aufhänger 10 befestigt. Gemäß Darstellung in Fig. 1 sind
die Stützen 1 und 2 und die Verbindungsstangen 3 und 4 als
ein einstückiger Körper etwa durch Stanzen oder Druckguß
ausgebildet. Das Gestänge kann aber auch aus einzelnen Teilen
zusammengesetzt werden. Wenn eine zu messende Last W
auf die Waagschale 6 gesetzt wird, wird eine Axialkraft F
einer der Last W entsprechenden Größe auf den Stimmgabelschwinger
9 übertragen. Wenn der Stimmgabelschwinger 9 auf
bekannte Weise in Schwingungen versetzt wird, dann ändert
sich seine Schwingungsfrequenz f abhängig von der Axialkraft
F. Durch Messen der Schwingungsfrequenz f ist es möglich,
die Axialkraft F und damit die Last W zu bestimmen.
Die Frequenz f, die sich bei Einwirkung der Axialkraft F
einstellt, ergibt sich aus nachfolgender Gleichung (1), in
der f 0 die sich im lastfreien Zustand einstellende Frequenz
und K eine Konstante des Stimmgabelschwingers 9 ist:
f = f 0 (1 + K · F)1/2 (1)
Fig. 2(a) zeigt den Zusammenhang zwischen der Axialkraft F
und der Frequenz f. Ohne Last schwingt der Stimmgabelschwinger
9 mit der Frequenz f 0. Wenn auf ihn demgegenüber
eine Zugkraft ausgeübt wird, erhöht sich die Frequenz, während
sie sich bei Ausübung einer Druckkraft verringert. Die
weitere Betrachtung soll auf den Fall einer Zugkraft beschränkt
werden, weil in den meisten Fällen das Schwingungselement
einer Zugkraft ausgesetzt wird.
Fig. 2(b) ist eine vergrößerte Darstellung des in Fig. 2(a)
schraffierten Bereiches. Eine Strich-Punkt-Linie, die den
Punkt der maximalen Axialkraft Fm und der maximalen
Frequenzabweichung Δ fm mit dem Nullpunkt verbindet, an dem
die Axialkraft null ist, stellt den Idealfall eines linearen
Zusammenhangs dar. In der Praxis weicht die Frequenzabweichung
um einen Linearitätsfehler e von dem
idealen Verlauf ab. Der maximale Linearitätsfehler beläuft
sich auf 1,2% der maximalen Frequenzabweichung Δ fm, wenn
der Dynamikbereich Δ f 0 10% beträgt, und auf 2,3% von
Δ fm, wenn der Dynamikbereich Δ f 0 20% beträgt. Ohne komplizierte
Berechnung mit Hilfe eines Mikrocomputers läßt
sich deshalb der Linearitätsfehler e nicht genau kompensieren.
Selbst bei der Durchführung einer Korrektur durch entsprechende
Berechnung, bleibt immer noch ein nicht zu vernachlässiger
Fehler zurück. Daher ist es praktisch unmöglich,
den Dynamikbereich Δ fm/f 0 größer als 10% zu wählen, wodurch
der Meßbereich begrenzt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lastmeßvorrichtung der
angegebenen Art zu schaffen, bei der über einen weiten
Meßbereich ein im wesentlichen linearer Zusammenhang zwischen
der Last und der Frequenzänderung gegeben ist und somit
eine genaue Messung durchgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindunsgemäß durch eine Lastmeßvorrichtung
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgendend anhand
der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer bekannten Waage mit
Kraft-Frequenzumsetzer,
Fig. 2(a) und 2(b) grafisch den Zusammenhang zwischen der
auf einen Stimmgabelschwinger einwirkenden Kraft
und der Schwingungsfrequenz,
Fig. 3 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels
einer Waage gemäß der Erfindung,
Fig. 4(a) und 4(b) schematische Ansichten zur Erläuterung
der Funktionsweise der in Fig. 3 gezeigten Waage,
Fig. 5(a), 5(b) und 5(c) Kennlinien der Waage von Fig. 3,
Fig. 6 die Kraft-Dehnungs-Kennlinie einer ringförmigen
Feder,
Fig. 7 den Zusammenhang einer zu messenden Last
und der auf das Schwingungselement der Waage von
Fig. 3 einwirkenden Axialkraft,
Fig. 8(a) und 8(b) Seitenansichten anderer Ausführungsformen
der Waage gemäß der Erfindung,
Fig. 9 eine Seitenansicht noch einer anderen Ausführungsform
der Erfindung, hier als Druckmeßgerät
ausgebildet, und
Fig. 10 und 11 Seitenansichten weiterer Ausführungsformen
der als Lastzelle ausgebildeten Erfindung.
Fig. 3 zeigt den Aufbau einer Ausführungsform einer hier
als Waage bezeichneten Lastmeßvorrichtung, die, wie sich
später zeigen wird, auch zu anderen Zwecken als zum Wägen
einsetzbar ist. Bei dieser Ausführungsform sind Teile die
denen von Fig. 1 ähnlich sind, mit denselben Bezugszahlen
wie in Fig. 1 bezeichnet. Eine ringförmige Feder 11 ist in
dem biegsamen Aufhänger 10 für die Halterung des
Stimmgabelschwingers 9 vorgesehen. Im übrigen gleicht der
Aufbau der in Fig. 3 gezeigten Waage dem der bekannten
Waage von Fig. 1.
Unter Bezug auf die in den Fig. 4(a) und 4(b) schematisch
gezeigten Hauptkonstruktionsmerkmale soll nun die Arbeitsweise
der Waage von Fig. 3 erläutert werden. Fig. 4(a)
zeigt den Zustand, bei dem keine Last auf der Waagschale 6
liegt. Wenn ein Gewicht W auf die Waagschale 6 gelegt wird,
wird die ringförmige Feder 11 gemäß Darstellung in Fig.
4(b) gedehnt, und die horizontalen Verbindungsstangen 3 und
4, die je die Länge L aufweisen, werden um einen Winkel R
verschwenkt, so daß sich die bewegliche Stütze 2 um den Betrag
y = L · R nach unten bewegt. Die elastische Reaktionskraft
des Gestänges rührt von den Gelenken 5 her und erzeugt ein
Gegenmoment T in bezug auf das Gewicht W. Da der Neigungswinkel
R und die vertikale Veschiebung y sehr klein sind,
kann angenommen werden, daß das Gestänge als Antwort auf
die vertikale Verschiebung y der beweglichen Stütze 2 die
elastische Reaktionskraft k · y erzeugt, wobei k eine
Ersatzfederkonstante des Gestänges für die vertikale Verschiebung
y ist. Wie aus Fig. 4(b) ersichtlich, ist die
vertikale Verschiebung y der Stütze 2 gleich der Dehnung
der Feder 11.
Wenn bei der bekannten Waage von Fig. 1 das zu messende Gewicht
W aufgelegt wird, wird ein geringer Teil des Gewichts
W proportional der Verschiebung y, nämlich k · y von der elastischen
Reaktionskraft der Gelenke 5 des Gestänges aufgehoben
und wirkt sich nicht auf den Stimmgabelschwinger 9
aus.
Bei der erfindungsgemäßen Waage ist die Verschiebung y
nicht proportional dem zu messenden Gewicht W, sondern die
relative Verschiebung y/W nimmt bei einer Zunahme des Gewichts
W ab. Das bedeutet, das Verhältnis von k · y zum Gewicht
W, also k · y/W wird bei einer Zunahme von W geringer.
Dies führt dazu, daß bei einem allmählichen Anstieg des Gewichts
W das Verhältnis von tatsächlich auf den Stimmgabelschwinger
9 einwirkender Axialkraft F zum Gewicht W, das
heißt F/W, allmählich ansteigt, derart, daß der Zusammenhang
zwischen dem Gewicht W und der Frequenzänderung Δ f linear
wird. Damit die relative Verschiebung y/W bei der erfindungsgemäßen
Waage mit zunehmenden Gewicht W abnimmt,
ist die ringförmige Feder 11, die eine nichtlineare Charakteristik
hat, wobei ihre Federkonstante mit zunehmender
Zugkraft zunimmt, zwischen dem Stimmgabelschwinger 9 und
einem festen Punkt, das heißt also im Kraftübertragungsweg
angeordnet.
Theoretisch stellt sich das der Erfindung zugrundeliegende
Prinzip wie folgt dar. Gleichung (1) kann in nachstehende
Gleichung (2) umgewandelt werden:
f/f 0 = 1 + Δ f/f 0 = (1 + K · F)1/2 (2)
Bei der erfindungsgemäßen Lösung nimmt das Kraftübertragungsverhältnis
F/W entsprechend der Zunahme des Gewichts W
zu, wie durch nachfolgende Gleichung (3) ausgedrückt, während
bei der bekannten Waage die tatsächlich auf den Stimmgabelschwinger
9 einwirkende Axialkraft dem Gewicht gleich
ist oder in einem konstanten Verhältnis zu ihm steht.
F/W = (a/K) · [1 + (a/4) · W] (3)
In Gleichung (3) ist a eine Konstante, die nach praktischen
Bedürfnissen ausgewählt werden kann.
Durch Umwandlung von Gleichung (3) und Einsetzen in Gleichung
(2) erhält man die folgenden Gleichungen (4), (5) und
(6):
1 + K · F = (1 + a · W/2)1/2 (4)
(1 + K · F)1/2 = 1 + a · W/2 (5)
Δ f/f 0 = a · W/2 (6)
(1 + K · F)1/2 = 1 + a · W/2 (5)
Δ f/f 0 = a · W/2 (6)
Wie aus Gleichung (6) erkennbar, ist die Frequenzänderung
Δ f exakt proportional dem Gewicht W. Damit verschwindet also
der Linearitätsfehler e vollständig, solange Gleichung (3)
erfüllt ist. Somit wird die der Erfindung zugrundeliegende
Aufgabe gelöst.
Die Fig. 5(a), 5(b) und 5(c) sind grafische Darstellungen,
die die Eigenschaften bzw. Kennlinien der erfindungsgemäßen
Waage zeigen. Fig. 5(a) zeigt den Zusammenhang zwischen dem
Gewicht W und der Axialkraft F. Die tatsächlich auf den
Stimmgabelschwinger 9 einwirkende Axialkraft F nimmt mit
dem Quadrat des Gewichts W zu. Fig. 5(b) zeigt den Zusammenhang
zwischen dem Gewicht W und dem Verhältnis F/W der
Axialkraft F zum Gewicht W. Das Verhältnis F/W steigt mit
der Zunahme von W linear an.
Bei der Erfindung ist die Kennlinie des Verhältnisses F/W
nicht auf die in Fig. 5(b) dargestellte beschränkt. Sie
kann vielmehr beliebig gewählt werden, wie nachfolgend erläutert
werden soll.
Wenn Gleichung (3) unter Verwendung von Gleichung (6) umgeschrieben
wird, erhält man nachstehende Gleichung (7).
F/W = (a/K) · [1 + Δ f/(2 · f 0)] (7)
Fig. 5(c) zeigt den Zusammenhang zwischen Δ f/f 0 und F/W für
verschiedene Werte von F/W = a/K als Parameter ausgehend vom
Nullpunkt Δ f = 0. Beispielsweise werden der Meßbereich auf
20% von Δ f/f 0 und das Kraftübertragungsverhältnis F/W = a/K
nahe dem Nullpunkt auf 80% eingestellt und F/W bei maximaler
Last auf 88% eingestellt. Dann kann der Wert in der
Mitte dazwischen auf einer diese beiden Punkte verbindenden
Linie ausgewählt werden. Allgemein ergibt sich aus Gleichung
(7), daß, wenn F/W am Nullpunkt als Bezug gewählt
wird, F/W um 5% zunehmen kann entsprechend einer Zunahme
von Δ f/f 0 um 10%.
Wie sich aus dem Vorhergehenden ergibt, kann die Kraftverteilung
bei der erfindungsgemäßen Waage wie folgt ausgedrückt
werden:
Gewicht W = (Kraft k · y vom Gestänge aufgenommen) + (auf den Stimmgabelschwinger einwirkende Axialkraft F).
Gewicht W = (Kraft k · y vom Gestänge aufgenommen) + (auf den Stimmgabelschwinger einwirkende Axialkraft F).
Fig. 6 zeigt grafisch den Zusammenhang zwischen der Axialkraft
F und der Dehnung y der ringförmigen Feder 11. Am Anfang
läßt sich die Feder 11 leicht dehnen. Mit zunehmender
Axialkraft F wird der Dehnung der Feder 11 mehr Widerstand
entgegengesetzt, so daß das Dehnungsverhältnis y/F kleiner
wird. In gleicher Weise nimmt die relative Verschiebung y/W
ab. Dies ist in Fig. 7 gezeigt. Das bedeutet, der Anstieg
der vom Gestänge aufgefangenen Kraft k · y wird mit zunehmenden
Gewicht W geringer. Anders ausgedrückt, das Kraftübertragungsverhältnis
F/W zum Stimmgabelschwinger 9 nimmt mit
zunehmenden Gewicht W zu. Die F-W-Kennlinie in Fig. 7 entspricht
der theoretischen Kennlinie von Fig. 5(a). Wenn
diese Kennlinien übereinstimmen, wird der Linearitätsfehler
e Null.
Verschiedene Versuche haben bestätigt, daß der relative Linearitätsfehler
e/Δ fm sich bei der Ausführungsform von Fig.
3 auf lediglich ±0,01% beläuft, wenn der Dynamikbereich
oder Meßbereich Δ fm/f 0 auf 10% eingestellt ist. Dieser Fehler
ist hundertmal kleiner als der der bekannten Waage.
Die Erfindung gestattet die Verwendung verschiedenster Formen
für die nichtlineare Feder anstelle der in der voranstehenden
Ausführungsform beschriebenen Ringform. Die Federkonstante
der nichtlinearen Feder muß entsprechend der
Dehnung zunehmen.
Fig. 8(a) ist eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform
einer Waage gemäß der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform
wird der in der US-PS 45 44 858 beschriebene
Schwingungssensor als Kraft-Frequenzumsetzer eingesetzt.
Ein Stimmgabelschwinger 9 ist einstückig mit einem Hebel
12, einer Basis 13 und einem Zugband 14 ausgebildet. Die
Basis 13 ist an dem Arm 7 befestigt, und das untere Ende
des Zugbands 14 ist am Vorsprung 8 befestigt. In der Mitte
des Zugbands 14 befindet sich eine ringförmige Feder 11 mit
nichtlinearer Kennlinie. Funktion und Leistung dieser Ausführungsform
der Erfindung sind gleich jenen der vorangegangenen
Ausführungsform, so daß eine detaillierte Erläuterung
entfallen kann. Es sei aber angemerkt, daß die ringförmige
Feder 11 in gleicher Weise, wie es in Fig. 3 dargestellt
ist, in Reihe mit dem Stimmgabelschwinger angeordnet
sein könnte. Grundsätzlich gilt, daß die Feder 11 zwischen
dem Stimmgabelschwinger 9 und einem ortsfesten Teil oder
zwischen dem Stimmgabelschwinger 9 und einem beweglichen
Teil anzuordnen ist.
Fig. 8(b) zeigt eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform wird
anstelle der ringförmigen Feder 11 eine Blattfeder 11′ mit
nichtlinearer Kennlinie verwendet. Ein Seite der Blattfeder
11′ ist an dem Hebel 12 befestigt, während das Zugband 14
am freien Ende der Blattfeder 11′ angebracht ist. Wenigstens
eine der einander zugewandten Flächen von Hebel 12
und Blattfeder 11′ ist gekrümmt, so daß der Abstand zwischen
diesen Flächen in nichtlinearer Weise in Richtung auf
das freie Ende von Hebel und Blattfeder größer wird. Bei
dieser Anordnung verschiebt sich der Berührungspunkt zwischen
beiden entsprechend der Zunahme der Verschiebung y,
so daß die wirksame Länge der Blattfeder 11′ mit zunehmender
Zugkraft kürzer und damit die Federkonstante größer
wird. Man erhält so dieselbe Kennlinie, wie sie in Fig. 6
für die ringförmige Feder 11 dargestellt ist. Dementsprechend
ergibt sich bei der in Fig. 8(b) dargestellten Waage
die Linearität in gleicher Weise wie bei der von Fig. 8(a).
Fig. 9 ist eine Seitenansicht noch einer anderen Ausführungsform
der Erfindung. Diese Ausführungsform dient der
Druckmessung. Die Vorrichtung umfaßt eine Grundplatte 20
und einen auf dieser vorgesehenen Balg 21. In den Balg 21
wird über ein Loch 22 in der Grundplatte 20 der zu messende
Druck eingeführt. Mit der Grundplatte 20 sind einstückig
eine Stütze 23, ein elastischer Abschnitt oder Gelenk 24
und ein Hebel 25 ausgebildet. Zwischen dem freien Ende des
Hebels 25 und der Grundplatte 20 ist über eine ringförmige
Feder 11 ein Stimmgabelschwinger 9 befestigt. Das obere
Ende des Balgs 21 ist mit der Unterseite des Hebels 25 verbunden.
Wenn der Druck im Balg 21 ansteigt und sich dieser
ausdehnt, dann wird die ringförmige Feder 11 gedehnt.
Gleichzeitig wird der Hebel 25 leicht um das Gelenk 24 verschwenkt.
Da, wie bei den vorangegangenen Ausführungsformen
die Dehnung der Feder 11 nicht proportional der Druckzunahme
ist. nimmt das Verhältnis der vom Balg 21 aufgefangenen
Kraft und der elastischen Reaktionskraft des Gelenks 24
zum Druck mit zunehmenden Druck ab. Daher ist die Zunahme
der auf den Stimmgabelschwinger 9 einwirkenden Dehnungskraft
größer als die Zunahme des Drucks, so daß eine dem
einwirkenden Druck proportionale Frequenzänderung erreicht
wird.
Die Fig. 10 und 11 zeigen weitere Ausführungsformen der Erfindung.
Bei diesen Ausführungsformen ist die Vorrichtung
in Form einer Lastzelle ausgebildet, die die Kombination
aus einem Prüfring und einem Stimmgabelschwinger umfaßt.
Fig. 10 zeigt eine Zuglastzelle mit einem Prüfring 30 und
einem innerhalb des Rings mittels biegsamer Aufhänger 10
und einer gekrümmten Feder 31 angeordneten Stimmgabelschwingers
9. Wenn Kräfte W ausgeübt werden, um den Prüfling
30 auseinanderzuziehen, werden die Kraft und die Dehnung
nicht direkt sondern über die gekrümmte Feder 31 auf
den Stimmgabelschwinger 9 übertragen. Die gekrümmte Feder
31 besitzt eine nichtlineare Beziehung zwischen der Axialkraft
F und der Verschiebung y ähnlich der ringförmigen Feder
der vorangehenden Ausführungsform. Auf diese Weise kann
die Linearität der Frequenzänderung f des Stimmgabelschwingers
9 wesentlich verbessert werden.
Fig. 11 zeigt eine Drucklastzelle mit einem Prüfring 30,
einem Stimmgabelschwinger 9, biegsamen Aufhängern 10 und
einer gekrümmten Feder 31. Auch bei dieser Ausführungsgform
läßt sich in gleicher Weise wie bei der von Fig. 10 eine
Verbesserung der Linearität erreichen.
Es sei darauf hingewiesen, daß die nichtlineare gekrümmte
Feder 31 auch mit anderen Federmechanismen als den in den
Fig. 10 und 11 gezeigten Prüfringen 30 kombiniert werden
kann. Beispielsweise könnte bei der in Fig. 8(a) dargestellten
Ausführungsform die ringförmige Feder 11 entfallen
und die gekrümmte Feder zwischen dem Zugband 14 und dem
Vorsprung 8 vorgesehen werden.
Wie voranstehend erläutert, ergeben sich mit der Waage oder
Lastmeßvorrichtung gemäß der Erfindung folgende Vorteile:
- 1) Durch Einsetzen einer nichtlinearen Feder einfachen Aufbaus wie einer ringförmigen Feder oder einer gekrümmten Feder zwischen dem Schwingungslastfühler oder Kraft-Frequenzumsetzer und einem ortsfesten Teil oder im Lastübertragungsweg kann die Nichtlinearität des Lastfühlers im wesentlichen beseitigt werden, so daß man eine billige und genaue Waage oder Lastmeßvorrichtung erhält.
- 2) Die Last kann ohne Verwendung eines Mikroprozessors linear gemessen werden. Wenn die Nichtlinearität durch Berechnung mittels eines Mikrocomputers oder anderer elektronischer Schaltungen kompensiert wird, kann die Kompensation durch einfache Mittel kompensiert und die Linearität stark verbessert werden.
- 3) Bei der bekannten Waage ist der Meßbereich der Frequenz Δ fm/f 0 wegen der Nichtlinearität des Lastfühlers auf etwa 10% beschränkt. Bei der vorliegenden Erfindung kann der Meßbereich infolge der Abschwächung der Grenzen für die Linearität auf 20% oder mehr erweitert werden. Dies bedeutet, daß Fehler infolge einer Drift und Verschiebung des Nullpunkts, eine Hysteresis und Nichtreproduzierbarkeit relativ veringert werden können. Auf diese Weise wird die Genauigkeit nicht nur in bezug auf die Linearität erhöht.
Claims (14)
1. Lastmeßvorrichtung umfassend einen Lastfühler mit
einem Schwingungselement (9), dessen Schwingungsfrequenz
sich nach Maßgabe der auf das Schwingungselement einwirkenden
Kraft (F) ändert, gekennzeichnet durch
eine nichtlineare Feder (11, 11′, 31) zur Übertragung der
zu messenden Last auf den Lastfühler (9) in einem Verhältnis,
das sich abhängig von der zu messenden Last ändert,
derart, daß die Frequenzänderung des Lastfühlers (9) proportional
der zu messenden Last ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die nichtlineare Feder (11, 11′, 31)
so gestaltet ist, daß das Verhältnis F/W der auf den
Lastfühler (9) einwirkenden Kraft F zur zu messenden Last W
sich linear mit der Last W ändert.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die nichtlineare Feder (11,
11′, 31) so gestaltet ist, daß ihre Federkonstante mit
zunehmender Zugkraft oder Druckkraft zunimmt oder abnimmt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die nichtlineare Feder (11) eine
ringförmige Feder ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die nichtlineare Feder (31) eine gekrümmte
Feder ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die nichtlineare Feder eine Blattfeder
(11′), ist, deren wirksame Länge mit Zunahme der ausgeübten
Last kürzer wird.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Lastfühler
(9) zwischen einem ortsfesten Teil (1, 7) und einem
Gestänge (2, 3, 4), auf das die zu messende Last einwirkt,
angeordnet ist und daß sich die nichtlineare Feder zwischen
dem Lastfühler (9) und dem ortsfesten Teil (1) befindet.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gestänge (2, 3, 4) ein Parallelogrammgestänge
ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Lastfühler (9) zwischen einem
ortsfesten Teil (1, 7) und einem Ende eines Hebels (12) angeordnet
ist und die nichtlineare Feder (11) zwischen dem
anderen Ende des Hebels (12) und einem Gestänge (2, 3, 4),
auf das die zu messende Last einwirkt, angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gestänge (2, 3, 4) ein Parallelogrammgestänge
ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Lastfühler (9) über die nichtlineare
Feder (11) zwischen einem freien Ende eines Hebels
(25) und einem ortsfesten Teil (20) angeordnet ist und sich
zwischen dem Hebel (25) und dem ortsfesten Teil (20) ein
Balg (21) sich befindet, wobei die zu messende Last als
Druck in den Balg eingeführt wird.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Lastfühler (9) über die nichtlineare
Feder (31) in einem Prüfring (30) angeordnet ist.
13. Vorrichtungn nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die nichtlineare Feder (31)
eine gekrümmte Feder ist.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Lastfühler
(9) ein Stimmgabelschwinger ist.
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