DE3838151A1 - Waage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Waage zum Bestimmen der von der örtlich verschiedenen Erdbeschleunigung unabhängigen Masse einer Last mit einem Waagengestell, mit einer im Waagen­ gestell beweglich gelagerten, die Last aufnehmenden Last­ platte, mit einem das Gewicht der Last messenden Meß­ system, mit einem Auswerterechner, mit einer Anzeige für die zu bestimmende Masse und mit einer Kalibriereinrich­ tung, die mittels einer auf das Meßsystem vorübergehend auflegbaren Referenzmasse eine Einstellung der Waage auf den örtlich vorgegebenen Wert der Erdbeschleunigung ge­ stattet.

Eine Waage dieser Art ist aus der EP-PS 93 183 bekannt. Obwohl auch bei der bekannten Waage Vorkehrungen getroffen sind, um das Meßergebnis fälschende Manipulationen zu ver­ hindern, hat es sich gezeigt, daß die bekannte Waage immer noch manipulierbar ist, beispielsweise innerhalb der zu­ lässigen Maximal-Abweichung der Ortswerte der Erdbeschleu­ nigung. Diese Maximal-Abweichung entspricht der Spanne von zulässigen Ortswerten der Erdbeschleunigung in einem be­ stimmten Land, innerhalb derer die Waage eingesetzt werden darf.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Waage so zu verbessern, daß weitere Manipuliermöglichkeiten aus­ geschaltet sind.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß am Waagengestell ein Niveauschalter zur Feststellung einer Schräglage der Waage, ein Magnetdetektor zur Erkennung eines äußeren Magnetfeldes und eine Trennvorrichtung zum Abtrennen der Lastplatte vom Meßsystem angeordnet sind, und daß der Niveauschalter, der Magnetdetektor und die Trennvorrichtung gemeinsam so mit dem Auswerterechner verbunden sind, daß letzterer die Betätigung der Kali­ briereinrichtung nur ermöglicht, wenn der Niveauschalter keine Schrägstellung, der Magnetdetektor kein äußeres Magnetfeld und die Trennvorrichtung die Abtrennung der Lastplatte melden.

Hierdurch wird erreicht, daß während des Kalibrierzyklus keine Beeinflussung über die Lastplatte durch Gewichts­ auflegen, keine Veränderung des Einflusses der Erdan­ ziehung auf das Meßsystem durch Schrägstellen der Waage und keine Beeinflussung des Meßsystems aufgrund eines von außen einwirkenden Magnetfeldes erfolgen kann. Wird also während des Kalibrierzyklus die Waage in der Weise mani­ puliert, daß z.B. an einer oder mehreren der angegebenen Stellen (Lastplatte, Niveau, Magnetfeld) eine Fremdbe­ einflussung erfolgt, so wird der Kalibrierzyklus durch entsprechende Rückmeldung an den Auswerterechner unter­ brochen oder als ungültig registriert und gegebenenfalls wiederholt.

Die nachstehende Beschreibung einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit bei­ liegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch einen Längsschnitt einer Waage zur Bestimmung einer Masse mit Kalibriereinrichtung;

Fig. 2 ein elektrisches Blockschaltbild der Waage aus Fig. 1;

Fig. 3 eine Längsschnittansicht eines Niveau­ schalters;

Fig. 4 eine schematisierte Darstellung einer Abhebeeinrichtung für eine Referenz­ masse in abgehobener Stellung und

Fig. 5 eine Darstellung ähnlich Fig. 4 mit aufgelegter Referenzmasse.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte, beispielsweise in Ladengeschäften einsetzbare Waage umfaßt ein nur ange­ deutetes Waagengestell 1 und eine Lastplatte 2, die bei normalem Wägebetrieb auf einem Träger 3 aufliegt. Der Träger 3 der Lastplatte 2 ist in an sich bekannter Weise mittels einer starr mit ihm verbundenen Parallelführung 4, bestehend aus zwei üblichen Parallellenkern 5, 6, am Wagenge­ stell gelagert, wobei die Parallelführung 4 über eine Lager­ stelle 7 an einem Hebel 8 angreift, der seinerseits an einem Wägehebel 9 angelenkt ist. Die Hebel 8 und 9 sind am Waagen­ gestell 1 schwenkbar gelagert. Über den Wägehebel 9 wird die Wägekraft in eine Wägezelle 11, beispielsweise einen Biegestab mit Dehnungsmeßstreifen, eingeleitet. Die Wäge­ zelle 11, die zusammen mit den erwähnten Hebeln 8, 9 das Meßsystem der Waage bildet, ist mit einem üblichen Aus­ werterechner 12 verbunden, an den wiederum eine übliche Anzeige 13 zur Darstellung der mit der Waage bestimmten Masse einer auf die Lastplatte 12 aufgelegten Last ange­ schlossen ist.

An dem der Wägezelle 11 gegenüberliegenden Arm des Wäge­ hebels 9 ist eine prismatische Aufnahme 14 für eine Referenzmasse 15 ausgebildet. In der in Fig. 1 mit aus­ gezogener Linie dargestellten Lage befindet sich die Referenzmasse 15 auf der Aufnahme 14. Die abgehobene Position der Referenzmasse 15 ist strichpunktiert darge­ stellt. Die Referenzmasse 15 kann über einen Winkelhebel 16, der von einem (in Fig. 1 nicht dargestellten) Getriebe- Stellmotor verschwenkt wird, von der Aufnahme 14 abgehoben oder auf diese wieder aufgesetzt werden. Hierzu weist der eine Arm 17 des Winkelhebels 16 eine entsprechende, z.B. prismatische, Aufnahme 18 für die Referenzmasse 15 auf. Der andere Arm 19 des Winkelhebels 16 wirkt mit zwei Endschaltern 21, 22 zu­ sammen, welche die aufgesetzte bzw. abgehobene Position der Referenzmasse 15 überwachen und zur Anzeige bringen.

Die Lastplatte 2 kann mittels eines nur schematisch ange­ deuteten Gestänges 23, das von einem (in Fig. 1 ebenfalls nicht dargestellten) Motor in Pfeilrichtung auf- und ab­ bewegbar ist, vom Träger 3 abgehoben bzw. auf diesen auf­ gesetzt werden. Hierzu kann das Gestänge 23 beispielsweise eine Zahnstange umfassen, die mit einem Ritzel des in seiner Laufrichtung umkehrbaren Motors in Eingriff ist. Alternativ kann der Motor auch eine Kurvenscheibe an­ treiben, über welche das Gestänge 23 und damit die Last­ platte 2 in Pfeilrichtung auf- und abbewegbar ist. Bei abgehobener Lastplatte 2 ist die Kraftübertragung von dieser Platte in die Wägezelle 11 unterbrochen. Zwei Endschalter 24, 25 dienen der Überwachung der abgehobenen bzw. aufgesetzten Lage der Lastplatte 2.

Auf dem Waagengestell 1 ist ein elektrisch wirkender Niveauschalter 26 befestigt, der bei einer unzulässigen Schrägstellung der Waage einen Kontakt schließt und hier­ durch ein diese Schrägstellung anzeigendes Signal liefert.

Weiterhin ist unterhalb der Lastplatte 2 ein Magnet­ detektor 27 an sich bekannter Art, beispielsweise ein Hall-Generator eingebaut. Dieser Magnetdetektor 27 gibt beim Überschreiten einer bestimmten, von außen einwirkenden, magnetischen Feldstärke ein Signal ab.

Die Fig. 2 zeigt die funktionelle Verknüpfung der oben beschriebenen Waagenbauteile mit der im wesentlichen vom Referenzgewicht 15, dem Hebel 16 und dessen Antriebs­ motor gebildeten Kalibriereinrichtung der Waage. Wie dargestellt, ist der Auswerterechner 12 eingangsseitig außer mit der Wägezelle 11 noch mit dem Niveauschalter 26, dem Magnetfelddetektor 27 und der von dem motorisch angetriebenen Gestänge 23 und den Endschaltern 24, 25 gebildeten Trennvorrichtung 28 der Lastplatte 2 ver­ bunden. Vor Beginn eines Wägevorgangs wird die Last­ platte 2 motorisch abgehoben. Der Endschalter 24 meldet die Abhebung der Lastplatte 2 an dem Auswerterechner 12. Zugleich wird der Magnetfelddetektor 27 abgefragt. Wenn keine unzulässige magnetische Feldstärke vorliegt, wird dies vom Auswerterechner 12 registriert. Als weiteres Kriterium meldet schließlich der Niveauschalter 26 an den Auswerterechner 12, ob keine oder eine unzulässige Schrägstellung der Waage vorliegt.

Liegt keine unzulässige Schrägstellung vor, herrscht keine unzulässige magnetische Beeinflussung des Mag­ netfelddetektors 27 und hat der Auswerterechner 12 weiterhin die Meldung erhalten, daß die Lastplatte 2 abgehoben ist, so gibt der Auswerterechner 12 den mit Hilfe der Referenzmasse vorzunehmenden Kalibrierzyklus frei. Hierbei wird in an sich bekannter Weise die Referenz­ masse 15 für kurze Zeit auf die Aufnahme 14 des Wägehebels 9 aufgelegt. Das Ergebnis dieser Wägung ist dann ein Maß für die lokale Erdbeschleunigung und wird bei Änderung dieser Größe, also insbesondere bei Aufstellung der Waage an einem anderen geometrischen Ort, zur Korrektur der Meßwerte der Waage verwendet. Damit wird eine von der ört­ lich bekanntlich unterschiedlichen Erdbeschleunigung un­ abhängige Bestimmung der Masse der zu wägenden Last er­ reicht.

Statt einer bei kleineren Waagen mit relativ geringem Aufwand realisierbaren Lastplattenabhebung der beschrie­ benen Art kann bei großen Waagen mit entsprechend schwerer Lastplatte 2 auch eine Unterbrechung oder Trennung im Kraftfluß zwischen Lastplatte 2 und Wäge­ zelle 11 vorgesehen werden, beispielsweise durch Blockie­ ren oder Ausheben eines mit der Lastplatte direkt oder indirekt verknüpften Gehänges.

In Fig. 2 ist im übrigen der den Winkelhebel 16 (Fig. 1) der Kalibriereinrichtung antreibende Motor mit dem Be­ zugszeichen 29 bezeichnet. Mit Hilfe dieses Motors 29 wird die Referenzmasse 15 vom Wägehebel 9 abgehoben bzw. aufgesetzt, was über die Endschalter 22 bzw. 21 (Fig. 1) dem Auswerterechner 12 mitgeteilt wird.

Die Fig. 3 zeigt eine besonders bevorzugte Ausführungs­ form eines Niveauschalters 26 im Schnitt . Der Schalter umfaßt eine elektrisch leitende Kugel 31, eine elektrisch leitende Kalotte 32, einen elektrisch leiten­ den, äußeren Kontaktring 33 sowie ein elektrisch nicht leitendes, ringförmiges Distanzstück 34. Der Kontakt­ ring 33 und die Kalotte 32 sind mit elektrischen An­ schlüssen 35 bzw. 36 versehen. Die Kalotte 32 kann konkav-, kugel- oder kegelförmig ausgebildet sein. Ab einer bestimmten Schräglage wandert die Kugel 31 aus ihrer Ruhelage aus, legt sich an den Kontaktring 33 an und bildet damit eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Kalotte 32 und dem Kontaktring 33. Hier­ durch wird ein entsprechender Signalstromkreis ge­ schlossen und die Schräglage dem Auswerterechner 12 gemeldet. Wie in Fig. 3 dargestellt, ist der Niveau­ schalter 26 mittels einer Schraube 37 fest mit dem Waagengestell 1 verbunden.

Statt des anhand von Fig. 3 beschriebenen Niveauschal­ ters 26 kann auch ein an sich bekannter Quecksilber­ schalter oder ein herkömmlicher Niveauschalter anderer Art eingesetzt werden.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine besonders vorteilhafte Lösung von Abhebe- und Auflagemitteln für die Referenz­ masse 15. Diese Mittel sind Bestandteil der vorerwähn­ ten Kalibriereinrichtung.

Wie in Fig. 4 dargestellt, wird im abgehobenen Zustand der Referenzmasse 15 ein von deren Stirnseite abstehen­ der Auflagezapfen 41 durch eine halbrunde Auflage 42 des Winkelhebels 16 mit bestimmter Kraft gegen eine prismatische Anlage 43 eines am Waagengestell 1 fest angeordneten Lagerblechs 44 gedrückt. In Wirklichkeit stehen von beiden Stirnseiten der zylindrisch ausge­ bildeten Referenzmasse 15 Auflagezapfen 41 ab, die je­ weils von Auflagen 42 des beispielsweise gabelförmig ausgebildeten Winkelhebels 16 bzw. der prismatischen Aufnahme 14 des Wägehebels 9 aufgenommen werden.

Die Kraft, mit welcher die Referenzmasse 15 gegen die Auflage 43 gedrückt ist, wird dadurch erzeugt, daß an einem Führungshebel 45, der mit einer Kurvenkulisse 46 versehen und drehbar am Lagerblech 44 gelagert ist, ein Zwischenhebel 47 gelenkig befestigt ist, der an seinem anderen Ende wiederum gelenkig am Winkelhebel 16 gelagert ist, und außerdem ein exzentrisch an der Welle des (in Fig. 4 nur angedeuteten) Motors 29 befestigter Mitnehmer 48 am höchsten Punkt der Kurvenkulisse 46 angreift und den Führungshebel 45 gegen einen am Blech 44 vorgesehenen Anschlagstift 49 drückt. Hierdurch gelangt der Führungs­ hebel 45 in eine (z.B. durch die Eigenelastizität der Hebelanordnung bestimmte) obere Totpunktlage oberhalb einer Verbindungslinie 51 zwischen den Lagerstellen 52 und 53 der Hebel 45, 47 bzw. 16, wodurch eine Selbst­ hemmung oder Selbsthaltung der Hebelanordnung bewirkt ist. Die Lagerstelle 54 des Zwischenhebels 47 am Füh­ rungshebel 45 liegt dabei oberhalb der erwähnten Ver­ bindungslinie 51 und bestimmt diese Selbsthemmung.

Die Auslösung eines Kalibrierzyklus und damit die Ab­ senkung der Referenzmasse 15 auf die Aufnahme 14 des Wägehebels 9 gemäß Fig. 5 geschieht dadurch, daß der Motor 29 einen elektrischen Impuls erhält und sich in Richtung des Pfeiles P bewegt. Hierbei gleitet der Mit­ nehmer 48 an der Kurvenkulisse 46 entlang, bis nach Überwindung der erwähnten Selbsthaltekraft der Führungs­ hebel 45 im Gegenuhrzeigersinn nach unten mitgenommen wird.

Hierbei gelangt die Lagerstelle 54 des Zwischenhebels 47 am Führungshebel 45 unter die Verbindungslinie 51, wo­ durch dann der Winkelhebel 16 über den Zwischenhebel 47 im Uhrzeigersinn verdreht wird. Dies führt schließlich dazu, daß die Referenzmasse 15 - infolge ihres Eigenge­ wichtes - relativ langsam und ruckfrei auf die pris­ matische Aufnahme 14 des Wägehebels 9 abgesenkt wird.

Um zu erreichen, daß die Lage des Schwerpunktes der Referenzmasse 15 relativ zur Aufnahme 14 des Wäge­ hebels 9 immer konstant ist, sind an der Referenzmasse 15 weiterhin zwei Positionierstifte 55, 56 angeordnet. Diese Stifte stützen sich in der Stellung "Referenz­ masse abgehoben" (Fig. 4) in zwei sich verjüngenden Führungsnuten 57 bzw. 58 des Lagerblechs 44 (Fig. 5) ab. In der Stellung "Referenzmasse aufgelegt" liegen diese Positionierstifte an den Flanken der prismatischen Auf­ nahme 14 des Wägehebels 9 an (Fig. 5), so daß die Re­ ferenzmasse 15 durch ihre Lagerzapfen 41 sowie die Stifte 55, 56 sowohl in der aufgesetzten als auch in der abgehobenen Stellung in einer genau definierten, wiederholbaren Position fixiert ist.

Durch die hierdurch erreichte, konstante Bewegung der Referenzmasse 15 entlang eines geometrisch zwangsläufig vorgegebenen Weges treten keine Relativbewegungen zwischen den Zapfen 41 der Referenzmasse 15 und den Flanken der Aufnahme 14 und damit auch keine Abnutzungen im Langzeit­ betrieb auf.

Dieser Effekt ist besonders im vorliegenden Fall von Be­ deutung, wenn sich die Abhebe- und Ablegeeinrichtung der Referenzmasse 15 bauartbedingt nahe am eigentlichen Meß­ system befindet, räumlich geringe Abmessungen aufweisen soll und demnach relativ große Winkelwege für den Win­ kelhebel 16 erforderlich sind.

Bei der in Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform sind die im Zusammenhang mit Fig. 1 bereits erwähnten, mit dem Winkelhebel 16 zusammenwirkenden Endschalter 21, 22 nicht unmittelbar im Wege dieses Winkelhebels am Lagerblech 44 angeordnet. Am Führungshebel 50 an­ greifende Federn 61, 62 oder dergleichen betätigen die Schalter 21, 22 in entsprechender Weise, wenn die Refe­ renzmasse 15 auf der Aufnahme 14 abgesetzt bzw. von dieser abgehoben ist.

Die anhand von Fig. 4 und 5 beschriebene Anordnung weist folgende Vorteile auf: die Abhebung der Referenzmasse von der Aufnahme 14 wird nur durch einen Impuls des Motors über den Mitnehmer 48 und die Kurvenkulisse 46 eingeleitet. Die Referenzmasse bleibt in der abgehobenen Stellung selbsthaltend in der prismatischen Anlage 43 des Lagerblechs 44. Der Motor 29 kann nach Erteilung des Impulses ungenau abgeschaltet werden, Motor und sein Getriebe verbleiben unbelastet, was für einen Transport der Waage wichtig ist. Erst bei einem neuen Impuls zur Auflage der Referenzmasse auf den Wägehebel wird die Selbsthaltung überwunden und die Referenzmasse langsam auf den Wägehebel aufgelegt. Die Auflage erfolgt nicht ruckartig und führt zu keinen Unruhe hervorrufen­ den Schwingungen, so daß nur eine kurze Beruhigungs­ phase erforderlich ist. Wichtig ist ferner, daß die genaue Lage des Schwerpunktes der Referenzmasse zum Wägehebel immer die gleiche ist. Bei alledem kann der Motor 29 mit geringer Antriebsleistung arbeiten und er­ fordert, wie gesagt, keine genaue Motorabschaltung, was wiederum zu einem preisgünstigen Motorantrieb führt.

Claims (8)

1. Waage zum Bestimmen der von der örtlich verschiedenen Erdbeschleunigung unabhän­ gigen Masse einer Last mit einem Waagegestell, mit einer im Waagengestell beweglich gelagerten, die Last aufnehmenden Lastplatte, mit einem das Gewicht der Last messenden Meßsystem, mit einem Auswerterechner, mit einer Anzeige für die zu bestimmende Masse und mit einer Kalibriereinrichtung, die mittels einer auf das Meßsystem vorübergehend auflegbaren Rererenzmasse eine Einstellung der Waage auf den örtlich vorgegebenen Wert der Erdbeschleunigung gestattet, dadurch gekennzeichnet,
daß am Waagengestell (1) ein Niveauschalter (26) zur Feststellung einer Schräglage der Waage, ein Magnetde­ tektor (27) zur Erkennung eines äußeren Magnetfeldes und eine Trennvorrichtung (28) zum Abtrennen der Last­ platte (2) vom Meßsystem (8, 9, 11) angeordnet sind,
und daß der Niveauschalter (26), der Magnetdetektor (27) und die Trennvorrichtung (28) gemeinsam so mit dem Aus­ werterechner (12) verbunden sind, daß letzterer die Betätigung der Kalibriereinrichtung (15, 16, 29) nur ermöglicht, wenn der Niveauschalter keine Schräg­ stellung, der Magnetdetektor kein äußeres Magnetfeld und die Trennvorrichtung die Abtrennung der Last­ platte melden.

2. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Niveauschalter (26) einen äußeren Kontaktring (33) und eine elektrisch leitende Kugel (31) aufweist, und die Kugel (31) bei Schräglage der Waage eine elektrisch leitende Verbindung zum Kontaktring (33) herstellt.

3. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Niveauschalter (26) ein Quecksilberschalter ist.

4. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetdetektor (27) ein Hall-Generator ist.

5. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennvorrichtung (28) ein motorisch angetriebenes Gestänge (23) umfaßt, welches die Lastplatte (2) von einem ihr zugeordneten Träger (3) abhebt.

6. Waage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Meßsystem (8, 9, 11) abgehobene Referenzmasse (15) mittels einer Hebelanordnung (16, 45, 47) in einer am Waagengestell (1, 44) vorgesehenen, pris­ matischen Anlage (43) selbsthemmend gehalten und von einem Antriebsmotor (29) der Kalibriereinrichtung (15, 16) mechanisch abgekoppelt ist.

7. Waage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebelanordnung folgende Hebel umfaßt: einen Winkel­ hebel (16), der an seinem einen Schenkel (17) eine Aufnahme (14) für die Referenzmasse (15) aufweist, einen vom Antriebsmotor (29) der Kalibriereinrichtung über eine Kurvenkulisse (46) betätigten Führungshebel (45) mit oberer und unterer Totpunktlage, und einen Zwischen­ hebel (47), der einerseits am anderen Schenkel (19) des Winkelhebels (16) und andererseits am Führungs­ hebel (45) angelenkt ist.

8. Waage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzmasse (15) mit seitlich abstehenden Positionierstiften (55, 56) versehen ist, die sich in der abgehobenen Stellung der Referenzmasse in ortsfesten Führungsnuten (57, 58) und in der aufgelegten Stellung der Referenzmasse an den Flanken einer an einem Wäge­ hebel (9) der Waage vorgesehenen Aufnahme (14) ab­ stützen.