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Federwaage Die Erfindung bezieht sich auf Federwaagen, bei denen der
Lastzug an einem auf ein zusammengesetztes Federsystem einwirkenden doppelarmigen
Lastübertragungsorgan angreift und bei welcher Mittel vorgesehen sind, um im Federsystem
auftretende störende Einflüsse auszuschalten.
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Es ist bekannt, daß die bei Waagen verwendeten Federn, wie überhaupt
alle Federn, oftmals sehr stark voneinander abweichende Eigenschaften aufweisen,
die sich teils schon bei einer Anfangsbeanspruchung bemerkbar machen, teils aber
auch erst bei stärkeren Belastungen in die Erscheinung treten oder aber auch auf
andere Einflüsse, z. B. Temperaturänderungen u. dgl., zurückzuführen sind. Man hat
deshalb bereits vorgeschlagen, Wiegefedern aus mehreren einzelnen Stücken von verschiedenen
Eigenschaften herzustellen, um so zu erreichen, daß die dem einen Teil innewohnenden
und Fehler erzeugenden Eigenschaften durch eine entgegengesetzt wirkende Eigenschaft
des anderen Teils aufgehoben werden. Im allgemeinen kommt man hierbei vielleicht
rein theoretisch zu brauchbaren Ergebnissen. Die Wirklichkeit läßt jedoch sehr viel
zu wünschen übrig, da es äußerst schwierig ist, die einzelnen Federeigenschaften
unter den verschiedenen Einflüssen genau zu messen und festzustellen und dann die
Teilfedern entsprechend zusammenzusetzen.
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Die Erfindung beschreitet nun zur Erreichung des gleichen Zieles einen
anderen Weg, indem an einer der eingangs benannten Waagen bei an sich bekannter
ungleicher Ausbildung der an den beiden Armen des Lastübertragungsorgans angreifenden
Lastausgleichsfedern und dadurch beim Wiegen bedingter Schrägstellung des Lastübertragungsorgans
die Bewegung des auf die Anzeigevorrichtungen wirkenden Getriebeteiles von einer
Stelle des Lastübertragungsorgans abgeleitet ist, die nicht mit der Lastangriffsstelle
am Lastübertragungsorgan zusammenfällt, und daß die Anlenkgtellen der Federn des
Federsystems sowie die Anlenkstellen des Zeigerantriebs gegenüber dem Lastübertragungsorgan.
derart gewählt sind, daß im Verein mit entsprechelnder Bemessung und, Ausbildung
der Einzelfedern die Gewichtsanzeige unter Ausschaltung eines ioder mehrerer durch
Tiemperatureinfliisse oder Belastungsänderung auftretender störender Einflüsse erfolgt.
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Die Federn können dabei unmittelbar am Lastübertragungsorgan angelenkt
sein oder aber sie greifen zum Teil an einen Differenzierungshebel an, der gleichzeitig
außerhalb seines Anlenkpunktes am Lastübertragungsorgan mit der Anzeigevorrichtung
in Verbindung steht. Besonders vorteilhaft ist es, die Anlenkstellen der Federn
zum Zwecke der Abänderung ihres wirksamen Hebelarmes als mit mehreren Kerben versehene
Aussparungen auszubilden, so daß sich die Federn leicht umhängen lassen. Es empfiehlt
sich dann auch, zusammengesetzte Federn zu verwenden
und die Teilfedern
in ihren charakteristischen Eigenschaften bzw. in ihren durch-Temperatur- oder Belastungseinflüsse
hervorgerufenen Abweichungen stark voneinander verschieden zu machen und für jede
Teilfeder besondere justiervorrichtungen vorzusehen, die eine leichte Änderung der-
wirksamen Länge ermöglichen. Es ergibt sich hieraus also, daß zwar auch bei der
Erfindung zusammengesetzte Federn benutzt werden, die an sich schon eine gewisse
Sicherheit für das Ausschalten der störenden Einflüsse geben, daß man aber nicht
darauf bedacht zu sein braucht, nur mit Hilfe dieser zusammengesetzten Federn die
störenden Einflüsse auszuschalten, sondern daß auch durch besondere Anordnung der
Federn am Lastizbeftragungsorgan und den übrigen Getriebeteilen eine weitere Ausgleichung
.etwaiger Störungen erfolgt, so da.B mit größter Sicherheit, aber ohne die sonst
zu verwendende außerordentlich große Mühe bei der Herstellung der zusammengesetzten
Federn die Störungen ausgeschaltet werden. .
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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Fig. i stellt eine Vorderansicht einer Waage dar und zeigt eine bei
der Durchführung der Erfindung bevorzugte Form eines Federsystems.
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Fig. z ist eine vergrößerte Teilansicht des in Fig. i dargestellten
Federsystems, wobei die einzelnen: Teile in ihrer Stellung unter dem Einfuß der
Last gezeigt sind.
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Fig. 3 ist eine Teilansicht einer abgeänderten Form des Federsystems.
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Fig.4 ist eine Teilansicht einer dritten Ausbildungsform des Federsystems.
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Zuerst wird das in den Fig. z und 2 dargestellte Federsystem beschrieben:
. Wie Fig. i. zeigt, besteht die Waage aus einem Gehäuse -i und einem Rahmen 2 mit
einer Aufhängevorrichtung 3, die nach oben durch das Gehäuse hindurchtritt. 'Von
dengegenüberliegenden Enden des Rahmens 2 hängen Aufhängevorrichtungen 4 für. die
Stoßdämpferzylinder 5 herab, in denen mit gestrichelten Linien: dargestellte Kolben
6 eingepaßt sind. An diese Kolben greifen-Verbindungsstangen 7 an, die an dem Lastübertragungsorgan
8 angelenkt sind, welches wiederum um Zapfen 9 drehbar mit der Schiene io verbunden
ist. Diese Schiene besitzt eine Öffnung i i zur Aufnahme eines Hakens oder anderer
Mittel zum Anhängen einer Schale oder einer ähnlichen Vorrichtung zur Aufnahme der
Last.
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Das Las.tübertragungsorgan B. besitzt mehrere Gelenkpunkte 3o, 3.1,
von denen aus die Last direkt oder indirekt auf das Federsystem des. Apparates übertragen
wird. Das Lastausgleichssystem besteht aus mehreren Federn. In der bevorzugten Form
setzt es sich aus einer Schraubenfeder 12 zusammen, die um den Aufhängehaken des
Justierteiles 13_beweglich vom Rahmen 2 herabhängt, und aus einer Mehrheit von Federn
(dargestellt ist ein Federpaar 14 und i5), die ebenfalls mittels der Justierteile
16 beweglich vom Rahmen 2 herabhängen.
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Jede dieser letztgenannten Federn 14 und 15 ist aus zwei Federn zusammengesetzt.
Eine solche zusammengesetzte Feder besteht aus einer Mehrheit von Teilen, deren
charal-,-teristische Eigenschaften voneinander abweichen. Das kann erreicht werden,
indem man die einzelnen Teile der zusammengesetzten Federn aus verschiedenem Material
herstellt oder ihnen verschiedene Formen oder Abmessungen gibt, .oder indem
man eine Vereinigung von irgendwelchen zwei oder mehr dieser Eigenschaften
benutzt.
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Die in Fig. i und 2 dargestellte Feder 14 ist eine zusammengesetzte
Schraubenfeder, die aus einem oberen Teil 17 und einem unteren Teil 18 aus vom oberen
Teil verschiedenem Material zusammengesetzt ist. Auch die Abmessungen der beiden
Federteile 17 und 18 unterscheiden sich voneinander. Der obere Teil 17 der zusammengesetzten
Feder 14 ist aus Runddraht hergestellt, während der untere Teil 18 aus Draht mit
rechteckiger Querschnittsform besteht. Die zusammengesetzte Feder 15 besteht ebenfalls
aus zwei Teilfedern i9 und 2o, die aus verschiedenem Material hergestellt sind und
in ihren Abmessungen voneinander abweichen. Die oberen und unteren- Teile einer
jeden zusammengesetzten Feder sind mittels innen und außen mit Gewinde versehener
Justierkörper 21 miteinander verbunden.
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Ein Differenzierungshebel 22, überträgt die gegenseitige Abweichung
der Federn 14 und i S bei ihrer Belastung zusätzlich auf die Anzeigeeinrichtung.
Dieser Hebel ist mittels Laschen 22a und Zapfen 30, 32 gelenkig mit dem Lastübertragungsorgan
8 verbunden, während die zusammengesetzten Federn 14 und 1 5 an den Gelenkpunkten
23 und 24 des Hebels 22 angreifen.
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Angelenkt an dem Differenzierungshebel 22 ist eine mit dem Zahnrad
26 zusammenarbeitende Zahnstange 25. Die Anzeige erfolgt auf dem Zeigerblatt 27
mittels eines Zeigers 28, der von der Welle 29 des Zahnrades 26 getragen wird,--=di:e
im Waagengehäuse gelagert ist.-Die Feder 12 ist an dem Lastübertragungsorgan 8 im
Punkte 31 angelenkt. Die Strecke 9-31 ist, wie ersichtlich, beträchtlich kleiner
als die Strecke 9-3o. Das Verhältnis zwischen diesen Strecken bestimmt den
Teil
der Last, der von der Feder 12 gegenüber den zusammengesetzten Federn 14 und 15
getragen wird. Es soll so gewählt werden, daß die Feder 12, die die Hauptw iegefeder
darstellt, und die Federn 14 und 15, die als zusätzliche Wiegefedern dienen,
sich ungefähr gleichmäßig in ihrer Form verändern. Die Verbindungslaschen :22a sind
durch den Bolzen 32 drehbar mit dem Differentialhebel verbunden, und das Verhältnis
zwischen den Strecken 24-3a und a3-32 bestimmt die Lastanteile, die von den Federn
15 bzw. 14 aufgenommen werden.
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Die gelenkige Verbindung der Feder 1a und der Verbindungslaschen 22a
mit dem Lastübertragungsorgan 8 und die ebenfalls gelenkige Verbindung 9 zwischen
diesem Lastübertragungsorgan 8 und der Schiene io ermöglichen die Übertragung der
Last auf das Federsystem in der Weise, daß die Abweichungen der Feder 12 von ihrem
proportionalen Verhalten, die durch eine oder mehrere ihrer charakteristischen Eigenschaften
hervorgerufen werden, die Bewegung der drehbaren Verbindung 3o nicht beeinflussen.
Eine auftretende Abweichung der Feder i2 kann ungehindert vor sich gehen, sie beeinflußt
aber auch nicht die Abwärtsbewegung des Punktes 3o bei Belastung der Waage.
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Sollte eine Abweichung der Feder 12, hervorgerufen beispielsweise
durch elastische Nachwirkung, größer sein als die Abweichung der Federn 14 und 15,
ebenfalls hervorgerufen durch elastische Nachwirkung, 'so wird die rechte Seite
des Lastübertragungsorgans 8 nach abwärts gehen, wobei sich dieses Lastübertragungsorgan
um die zapfenförmige Verbindung 3o dreht, so daß dieser Punkt seine Höhenlage beibehält.
Eine Einwirkung auf den Differenzierungshebel findet nicht statt, und die Stellung
der Zahnstange und damit auch die Stellung des Anzeigemechanismus bleiben unverändert.
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Die beschriebene Konstruktion gleicht also automatisch innerhalb gewisser
Grenzen die Abweichung der Hauptwiegefeder 12 von ihrem proportionalen Verhalten
aus, die durch eine oder mehrere- der charakteristischen Eigenschaften der Feder
oder ihres Materials hervorgerufen wird.
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Die Abwärtsbewegung des Punktes 9 unter dem Einfluß der Last wird
über den Differenzierungshebel auf die Zahnstange 25 übertragen.
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ES ist ersichtlich, daß eine etwaige Abweichung der zusammengesetzten
Federn 14 und i5 von ihrem proportionalen Verhalten, hervorgerufen durch eine oder
mehrere ihrer charakteristischen Eigenschaften, die Skalenablesung beeinflussen
würde, wenn nicht ein Ausgleich hierfür geschaffen würde. Der Differenzierungshebel
ist mit der Zahnstange 25 durch den Zapfen 33 gelenkig verbunden. Jede der zusammengesetzten
Federn 14 und 15 wirkt in verschiedenem Sinne und Maße auf den Differenzierungshebel
ein, in bezug auf den seine Bewegung übertragenden Punkt 33. Bei geeigneter Wahl
der Strecken a4-33 und a3-33 kann man die Abweichungsdifferenzen zwischen der zusammengesetzten
Feder 15 mit einer vergleichsweise gröMren Abweichung vom proportionalen Verhalten
und der zusammengesetzten Feder 14 mit einer kleineren Abweichung dazu benutzen,
für die Einzelabweichungen jeder Feder 14 und 15 einen Ausgleich zu schaffen.
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In Fig. i sind die Teile ohne Belastung der Waage dargestellt. Hierbei
liegen die Federanlenkpunkte 23 und 24 der Federn 14 und 15 an dem Differenzierungshebel
a2 in der gleichen horizontalen Ebene wie der die Zahnstange 25 antreibende Gelenkpunkt
33. Diese Ebene ist durch die Linie A-B bezeichnet. Fig. 2 stellt die Stellung der
Teile bei Einwirkung einer Last dar, wobei die Federanlenkpunkte 23 und. 24 und
der Gelenkpunkt 33 in einer geneigten Ebene (vergrößert dargestellt) liegen. Diese
Ebene ist ausgedrückt durch die Linie C-D.
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Fig. 3 stellt eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung dar,
in der Federn 34 und 35 vorgesehen sind; von denen jede eine durch zum mindesten
eine der erwähnten charakteristischen Eigenschaften der Federn öder des Federmaterials
hervorgerufene Abweichung vom gewünschten Verhalten von verschiedener Größenordnung
aufweist. Die Federn sind mittels der Justierglieder 37 gelenkig am Rahmen 36 aufgehängt
und sind ebenfalls gelenkig in den Punkten 38 und 39 mit dem Lastübertragungsorgan
4o verbunden, an dem im Gelenk 41 eine die Last tragende Schiene 42 angreift.
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Bei dieser Bauweise wirkt das Lastübertragungsorgan 40 gleichzeitig
als Differenzierungshebel. Mit ihm ist, um Zapfen 43 drehbar, die Zahnstange 44
verbunden, die in das auf der Welle 46 befestigte Zahnrad 45 eingreift. Die Welle
46 ist in einem nicht dargestellten Teil des Rahmens 36 des Waagengehäuses gelagert
und betätigt in der üblichen Weise die nicht dargestellte Anzeigevorrichtung. Weist
nun z. B. die Feder 34 eine größere Abweichung vom proportionalen Verhalten auf
als die Feder 35, so wird das Verhältnis der Strecken 38-43 und 39-43 unter Berücksichtigung
des Drehpunktes 41 derart gewählt, daß die Abweichungsdifferenz zwischen den Federn
zum Ausgleich der Einzelabweichung einer jeden Feder benützt wird.
Fig.
4 stellt eine weitere Ausführungsform dar. Hierbei stellt wieder jede Feder 47 und
48 eine zusammengesetzte Feder dar und hängt mittels der justierglieder 49 von mit
Einkerbungen versehenen Einschnitten 50'
des Rahmens 5o des Waagengehäuses
herab. Die einzelnen Glieder einer jeden Feder sind unter sich durch ein Justierglied
4911 verbunden.
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Die unteren Enden der Federn 47, 48 sind gelenkig mit dem Differenzierungshebel
51 verbunden und lassen sich längs der mit Einkerbungen versehenen Einschnitte 5:2,
53 verstellen.
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Verbindungslaschen 54 verbinden den Differenzierungshebel gelenkig
mit dem Lastübertragungsorgan 55, an dem die Last angreift. Der Differenzierungshebel
5z ist bei 56a mit einer Zahnstange 56 verbunden, die in das übliche Zeigerantriebsritzel57
eingreift. Der Zahneingriff wird mittels der Leitrolle 59 gesichert.
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Die in den Öffnungen 5o11, 52 und 53 vorhandenen Einkerbungen bieten
die Möglichkeit, die Angriffspunkte der Federn 47, 48 an dem Differenzierungshebel
51 so einzustellen, daß ihre Abweichungen auf Grund der verschiedenen Einflüsse
sich gegenseitig aufheben.
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Selbstverständlich ist es möglich, die zusammengesetzten Federn statt
aus zwei Einzelfedern auch aus mehreren Einzelfedern herzustellen, die sich in ihrem
Verhalten hinsichtlich ihrer charakteristischen Eigenschaften unterscheiden, so
daß ein weitgehender Ausgleich etwaiger Abweichungen der Federn von ihrem proportionalen
Verhalten möglich ist.