DE646944C - Nach Art einer Laufgewichtswaage wirkende Waegevorrichtung - Google Patents

Nach Art einer Laufgewichtswaage wirkende Waegevorrichtung

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DE646944C
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DE
Germany
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balance beam
weighing device
yes
counterweight
lever
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Expired
Application number
DES118109D
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English (en)
Inventor
Marcel Adrien Elie Levy
William Arthur Loth
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FR DE METROGRAPHIE SOC
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FR DE METROGRAPHIE SOC
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01GWEIGHING
    • G01G1/00Weighing apparatus involving the use of a counterweight or other counterbalancing mass

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Force In General (AREA)

Description

  • Nach Art einer Laufgewichtswaage wirkende@Wägevorrichtung Die üblichen Laufgewichtswaagen bestehen aus einem starren Waagebalken, an dessen gleichbleibenden einem Arm die zu wiegende Last angreift,' während der andere Arm ein von Hand, mechanisch oder elektrisch ver= schiebbares Gegengewicht trägt; dabei besitzt dieser Waagebalken nur eine einzige Gleichgewichtslage. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Gegengewichtsarm gleichzuhalten und den Lastarm zu ändern.
  • Bei selbsttätiger Verstellung des Gegengewichtes machen sich mechanische Einrichtungen notwendig, die einmal ziemlich umständlich sind und zum anderen verhältnismäßig langsam arbeiten.
  • Um diese Nachteile zu vermeiden, ist man bereits zu den sog. Neigungswaagen übergegangen, die eine unbegrenzte Anzahl von Gleichgewichtslagen besitzen. Die Waagen dieser Art gestatten wohl eine rasche Wägung, aber bei dem Ausschwingen des Neigungshebels gerät einerseits die Last in Bewegung, und andererseits ist der praktisch mögliche Winkelausschlag solcher Waagen verhältnismäßig begrenzt.
  • Verwendet man derartige Waagen in Verbindung mit einer stark übersetzten Anzeigevorrichtung oder mit einer zusätzlichen Einrichtung zum Drucken des Ergebnisses, so braucht man u. a. einen Hilfsmotor mit einem verwickelten Getriebe, was ebenso wie bei den fremd angetriebenen Laufgewichtswaagen mit den, bereits dargelegten Nachteilen verknüpft ist.
  • Die Erfindung geht nun von einer Wägevorrichtung aus, die nach Art einer Laufgewichtswaage wirkt und bei welcher der Lastausgleich durch einen feststellbar am Waagebalken angeordneten gewichtsbelasteten Schwenkhebel erfolgt. Während aber bei den bekannten Waagen dieser Schwenkhebel von Hand verstellt werden muß, wird er nun erfindungsgemäß durch sein Eigengewicht, das Lastgewicht oder eine zusätzliche Hilfskraft selbsttätig verstellt und wird im Augenblick des Lastausgleichs, in dem der den Schwenkhebel tragende Waagebalken einen bis dahin innegehabten Stützpunkt verläßt, mit diesem Waagebalken durch beliebige Mittel unter dem jeweils erreichten Winkel selbsttätig verbunden.
  • Durch diese Anordnung werden irgendwelche verwickelte Getriebe vermieden, und die Wägungen werden sehr rasch ausgeführt. Außerdem bleibt hierbei sowohl die Last als auch die Waagebalkenschneide auf ihrem Lager praktisch unbewegt, während die winkelmäßige Verstellung des Gegengewichts ihren möglichen Größtwert, d. h. 9o°, er-. reichen kann.
  • Auf den Zeichnungen ist die Erfindung bei= spielsweise dargestellt: Fig. i, 2 und 3 zeigen die Möglichkeit, wid ein gewichtsbelasteter Schwenkhebel an einem Waagebalken angeordnet sein kann.
  • Fig. d., 5 und S lassen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung erkennen, während Fig. 6 und i im Schnitt bzw. in Ansicht eine praktische Ausführungsform darstellen. Bei dem Schema der Fig. i ist an dein Waagebalken ja mit dem Gelenk 2 der Schwenkhebel ib angebracht, so daß beide Teile untereinander einen veränderlichen Winkel bilden können. Die Änderung der Winkelstellung kann auf beliebige Weise erfolgen.
  • Der Waagebalken ja ruht mittels seiner Tragschiene .4 auf einem festen Lager 3. An seiner Lastschneide 5 greift die zu wiegende Last P an. Der Schwenkhebel ib ist mit einem Gegengewicht Q versehen, und der Waagebalken ja kann sich gegen einen Anschlag 6 legen.
  • Durch das Gelenk :2 ist ein Lot h gelegt. Die Schneiden .4 und 5 haben einen waagerechten Abstand 1, während zwischen der Schneide 4. und der Gelenkachse 2 ein waagerechter Abstand an vorhanden ist. Zwischen dein Gelenk 2 und dem Schwerpunkt des Schwenkhebels ib mit seinem Gegengei'vicht Q besteht der Abstand te, mit a wird der Winkel bezeichnet, der von dem Schwenkhebel ib in einem beliebigen Augenblick mit der Senkrechten l' gebildet wird.
  • Liegt die Verbindungslinie d.-5 der Schneidenkanten waagerecht und ist das Gelenk -2 durch irgendeine beliebige Einrichtung nach Ausführung der angemessenen Verschwenkung des Arms ib in bezug auf den Waagebalken ja starr gemacht, so gilt für die Gleichgewichtsbedingung offenbar.
  • I' - I - Q # ttt j- C) - t1 - sin x.
  • Die Messung von x liefert also unmittelbar ein Maß für P.
  • Die Art und Lage des Gelenks :2 ist offenbar ohne Bedeutung. In der Fig. i liegt das Gelenk außerhalb der Schneiden 5 und 4., und zwar rechts von der Schneide .4. Es könnte natürlich auch anders angeordnet werden. So liegt z. B. in Fig. 2 das Gelenk zwischen den Schneiden 5 und q., während es in Fig. 3 ebenfalls außerhalb der Schneiden 5 und q., aber links von der Schneide 5 liegt. Das Gelenk könnte auch mit der Schneide 5 oder d. zusammenfallen. Bei den vorstehenden Beispielen ist angenommen, daß das Gegengewicht von dem Schwenkhebel i6 und die Last von dem Waagebalken ja getragen wird. Man könnte :aber auch die umgekehrte Anordnung treffen.
  • Die Betätigung der Waage erfolgt erfindungsgemäß durch das Eigengewicht des Schwenkhebels, durch das Lastgewicht oder durch eine zusätzliche Hilfskraft. Verwendet man beispielsweise einen elektrischen Antrieb, so wird der hierbei nötige Motor auf einen der Teile ja oder ib gesetzt, um die Winkelverstellung hervorzurufen. Der Motor bildet hierbei einen Teil des verschwenkbaren Ganzen. Die Antriebskräfte und die bei der Einstellung der Winkellage auftretenden Widerstände liegen also vollkommen innerhalb des Systems und haben daher keinerlei Einfluß auf die Gleichgewichtslage.
  • Zur Ausführung der Winkelverstellung der Teile ja und ib kann man auch das Lastgewicht oder das Eigengewicht des Schwenkhebels benutzen. Dies ergibt eine besonders vorteilhafte Einrichtung, da sich hierbei die zusätzliche Hilfskraft erübrigt, ohne daß die Gleichgewichtslage des Waagebalkens in unzulässiger Weise beeinflußt wird.
  • In Fig..I ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung etwas ausführlicher beschrieben. Bei dieser Vorrichtung ist der Schwenkarm ib mit dem Waagebalken ja nicht nur durch das Gelenk 2 verbunden, sondern es ist auch noch eine besondere Vorrichtung zur Verzögerung der Fallgeschwindigkeit des Gegengewichts getroffen, welche diese Geschwindigkeit praktisch gleichförmig gestaltet. Diese Gleichförmigkeit ist, wie später gezeigt werden wird, keineswegs unbedingt erforderlich. Schließlich ist noch eine Einrichtung vorhanden, welche die Teile ja und ib fest miteinander kuppelt, sobald das Gleichgewicht hergestellt ist.
  • Zu Beginn der Wägung liegt der Schwenkarm ib waagerecht, und es ist angenommen, daß das von dem Gegengewicht Q herrührende Drehmoment größer ist als dasjenige der Last P und daß die Teile ja und ib fest miteinander gekuppelt sind. Das System ja-,b sucht sich dann im Z"hrzeigersinn zu drehen, und der linke Waagebalkenarm ja legt sich gegen das feste Widerlager 6. Gibt man in diesem Augenblick den Schwenkarm ib frei, so beginnt er sich um das Gelenk :2 zu drehen, wobei sein freies Ende nach unten geht. Da angenommen ist, daß die Fallbewegung von Q gleichförmig sei, so wird die Gleichgewichtsbedingung offenbar durch die Gleichung P-1-Q-sft-n-ti-sin x = o (i) ausgedrückt. Wenn der Winkel a bei dieser Bewegung des Schwenkhebels 1b den Wert erreicht hat, der sich aus der Gleichung ergibt, so ist das Gleichgewicht in bezug auf die Waagebalkenachse q. hergestellt. in diesem Augenblick verläßt der linke Arm des Waagebalkens ja das ortsfeste Widerlager 6. Der Waagebalken ja vollführt hierbei eine leichteDrehbewegung um seineTragschneide4 entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn. An ihm ist ein Winkelhebel angelenkt, dessen nach unten gerichteter Arm ein Gegengewicht io trägt, während sein waagerechter Arm in eine Klinke 8 ausläuft. Wenn der linke Arm des Waagebalkens ja an das Widerlager 6 anschlägt, befindet sich die Klinke 8 gerade vor der Zahnung des Rades g. Sie greift dabei aber nicht in diese Zahnung ein, so daß der am Rade 9 befestigte Schwenkarm 1b frei beweglich ist. Sowie aber der linke Arm des Waagebalkens ja das Widerlager 6 verläßt und sich entgegen dem Sinne des Uhrzeigers dreht, so hält das Gegengewicht io naturgemäß den Winkelhebel in seiner bisherigen Lage. Der Waagebalken ja und der Winkelhebel B. bewegen sich also gegeneinander, und zwar so, wie wenn der Winkelhebel 8 sich gegenüber dem Waagebalken ja im Uhrzeigersinne drehen würde. Die Klinke 8 fällt also in die Zahnung des Rades 9 ein, und die Bewegung des Schwenkarmesib gegenüber dem Waagebalken ja kann nicht mehr fortgesetzt werden. Die Teile ja und 1b sind dann winkelmäßig miteinander festgelegt, -und das Ganze schwingt um die Schneide 4 wie ein starrer Waagebalken, wenn er sich im Gleichgewicht befindet. Der Winkel a dient dabei als Maß für die Größe der Last P.
  • Wenn die Fallbewegung von 0 nicht gleichförmig ist, so geht alles also in der Weise vonstatten, als ob das Gegengewicht 0 eine geringere Masse hätte. Das scheinbare Gleichgewicht wird sich demnach für einen Winkel einstellen, der größer als der dem wirklichen Gleichgewicht entsprechende Winkel a ist. Die beiden Teile ja und 1b werden also vorzeitig miteinander gekuppelt, wodurch der Fall von 0 angehalten wird. Da nun aber das Gegengewicht O wieder mit seiner vollen Masse wirksam wird, so wird das System von neuem um die Schneide 4 schwenken, und der linke Arm des Waagebalkens ja legt sich wieder gegen das ortsfeste Widerlager 6. Der Schwenkhebel 1b wird dabei erneut freigegeben und beginnt wieder seine Bewegung, um so sich schrittweise der genauen Gleichgewichtslage zu nähern, in der er endgültig zum Stillstand kommt.-Um eine neue Wägung auszuführen, wird das Gegengewicht O von Hand oder mittels einer Hilfskraft in seine Anfangsstellung zurückgebracht. Um ein rascheres Heben des Gegengewichtes zu ermöglichen, könnte man auch ein zusätzliches, nur einseitig wirkendes Freilaufrad (z. B. ein Sperrad mit Klinke) benutzen; hierdurch könnte man das Gegengewicht während des Anhebens von jedem anderen beweglichen Teil lösen. Bei dieser Anordnung wäre es möglich, eine Summiervorrichtung vorzusehen, um in an sich bekannter Weise die Werte von aufeinanderfolgenden Wägungen zusammenzuzählen. Ist die Vorrichtung mit einer Anzeige- und Druckeinrichtung vereinigt, die nach jeder Wägung auf Null zurückzustellen ist, so kann man ein solches Klinkwerk nur anwenden, wenn man das Gegengewicht O, bevor man es wieder in seine Ausgangslage anhebt, seine anfängliche Bewegung fortsetzen läßt, bis es seine tiefste Stellung erreicht, in welcher die Anzeige- und die Registriervorrichtung. auf Null eingestellt sind.
  • Bei den vorstehenden Ausführungen war immer der Sinus des Winkels a der zu wiegenden Last P verhältnisgleich. Man kann es aber auch leicht derart einrichten, daß der Winkel a selbst der Last P proportional ist, indem man irgendein bereits an sich bekanntes Mittel zur Rektifizierung des Sinus benutzt. Beispielsweise kann der Arm 1b in einen. in Gestalt einer Kreisevolvente, Kreisabwicklungskurve, gebogenen Nocken ik auslaufen, auf dem ein das Gegengewicht Q tragendes biegsames Band o. dgl. ir abrollt.
  • Das Absinken des Gegengewichts O hat eine Verminderung der inneren Energie des Systems zur Folge, ohne daß diese Energieabnahme irgendeinen Einfluß auf die Genauigkeit der statischen Gleichgewichtslage ausübt. Es ist daher-ersichtlich, daß man diesen Energieverbrauch ohne irgendeinen Nachteil zum Antrieb von Anzeige-, Registrier-, Drucku. dgl. Einrichtungen ausnutzen kann.
  • In der oben angegebenen Gleichung (i) kann man O # m zum Verschwinden bringen, indem man das Gelenk a mit der Schneide 4 zusammenfallen läßt oder indem man ein Ausgleichsgewicht zu Hilfe nimmt, das auf dem Waagebalken ja angeordnet ist. Benutzt man andererseits ein an sich bekanntes Mittel zur Sinusrektifikation, so erhält man Diese Gleichung zeigt, daß eine derart ausgebildete Einrichtung als selbstanzeigende Zählwaage benutzt werden kann. Ist nämlich p das Gewicht eines Stückes und wird das Gegengewicht Q von einer Zahl a. dieser Stücke gebildet, so sieht man, daß ist, wobei .r die Zahl der -Stücke der Last abgibt. Es gilt also Mit einer entsprechenden Skaleneinteilung erhält man x, indem man die Zahl a der das Gegengewicht Q bildenden Vergleichsstücke p mit der auf der Skaleneinteilung gegebenen Anzeige vervielfacht.
  • Bei allen vorangegangenen Ausführungen wurde angenommen, daß das in seine höchste Stellung angehobene Gegengewicht bis zu der dem Gleichgewicht entsprechenden Lage sinkt und hierbei jede nützliche Arbeit ausführt, ohne die Messung zu fälschen.
  • Die gleiche Arbeit kann das Gegengewicht auch ausführen, wenn es von der Gleichgewichtslage aus zu weiterem Absinken veranlaßt wird.
  • Ist nämlich das Gleichgewicht erreicht und man nimmt die Last fort, so wird, wenn man dem System freies Spiel läßt, das Gegengewicht wieder frei und sinkt weiter bis in seine tiefste Stellung. Hierbei kann es natürlich ebenfalls jegliche gewünschte Arbeit ausführen.
  • Wie Fig. 5 zeigt, kann das Gelenk 2 auch durch ein elastisches Mittel (Blattfeder) gebildet werden, das den Schwenkarm i6 mit dem Waagebalken Ja verbindet. Bei diesem Beispiel erfolgt die Winkelbildung zwischen den Teilen Ja und i6 durch Drehen des Nokkens 7, der ein entsprechendes Profil erhält, falls die Ergebnisse irgendwie beeinflußt werden sollen. Die Drehung des Nockens 7 erfolgt von Hand oder durch einen Motor.
  • Die Fig.6 und 7 stellen eine praktische Ausführungsform dar.
  • Ein Schwinggehäuse 27, das dein Waagebalken Ja der vorhergehenden schematischen Beispiele entspricht, ruht mit Schneiden i i und 12 auf einem Gestell 13. Im Innern des Schwinggehäuses 27 sind drehbare Wellen 1I und 15 gelagert. Auf der Welle 15 sitzt lose ein Rad 25, auf dessen Nabe der Schwenkarm i6 aufgekeilt ist, der an seinem Ende das Gegengewicht trägt. Das Rad 25 treibt durch ein entsprechendes Zahnradgetriebe die Wellen 14 und IS an. Druckräder 16, 17 sitzen fest auf der Welle IS bzw. 1d.. Das Rad 17 druckt die höheren Einheiten, während das Rad 16 die niedrigeren Einheiten aufzeichnet. Das Zahnradgetriebe hat hier eine doppelte Aufgabe: einmal soll es den Fall des Gegengerichts verzögern, und weiterhin soll es die Druckräder 16 und 17 in die entsprechende Druckstellung drehen. Die zu wiegende Last greift an der Schneide 29 an.
  • Die Welle 14 trägt außerdem einen Zeiger 18, während die Skalenscheibe zweckmäßig am Schwinggehäuse 27 angeordnet wird. Letztere könnte auch drehbar an dem festen Gestell 13 oder am Schwinggehäuse 27 gelagert sein und durch ein Gegengewicht in der richtigen Lage gehalten werden. Der Schlitz i9 für die zu bedruckenden Karten ist an dem ortsfesten Gestell 13 vorgesehen, und hinter ihm liegt im Schwinggehäuse 27, das nur sehr wenig schwingt, ein entsprechender Schlitz 2o.
  • Nimmt das Schwinggehäuse 27 seine Gleichgewichtslage ein, so wird durch Schließen eines Kontaktes ein Elektromagnet 21 erregt. Dieser zieht daraufhin seinen Anker an, der eine Klinke 22 in die Zahnung eines auf die Welle 15 aufgekeilten Rades 23 eindrückt. Diese Klinke erfüllt dabei eine doppelte Aufgabe; denn einerseits kuppelt sie das Schwinggehäuse 27 mit dem Schwenkarm l6 (die Wellen 15 und 14 können sich infolgedessen nicht mehr drehen), und andererseits bringt sie in bekannter Weise das Rad 16 in eine für den Druck günstige Stellung, falls die Zahl und die Lage der Zähne des Rades 23 den auf dem Rade 16 sitzenden Schriftzeichen entsprechen.
  • Das Gegengewicht kann mit einem Motor 2.4 wieder angehoben werden, der die Welle 15 durch den Riemen 28 und die Scheibe 26 antreibt. Man könnte übrigens auch die Anordnung so treffen, daß das Gegengewicht bei Beginn der Wägung seine tiefste Lage einnimmt, und könnte es durch den Motor anheben, um die Wägung auszuführen. An sich sind diese beiden Anordnungen gleichwertig; in dem zweiten Falle ist es aber nötig, bei der Erregung des Elektromagneten 21 auch den Stromkreis des Motors 24 zu unterbrechen, da andernfalls der Riemen 28 auf der Scheibe 26 schleifen würde. Natürlich könnte man zur Betätigung der Klinke 22 auch wie vorher das Schwenken des Schwinggehäuses 27 ausnutzen oder irgendein anderes angemessenes Mittel anwenden.
  • In der Fig. 8 ist der Waagebalken Ja durch einen als Berichtigungskurve ausgebildeten Teil 1d verlängert, und das Gegengewicht Q hängt an einer Achse 30, die in einem Gleitschlitz 31 des bei 2 angelenkten Schwenkarmes 1b frei beweglich ist. Im Laufe der winkelmäßigen Verschwenkung des Armes i6 verschiebt sich die Achse 30 längs der Kurve 1d; letztere ist derart gewählt, daß sie der Bedingung genügt. Hierbei bedeutet a den Winkel zwischen dem Schwenkarm ib und dem durch den Gelenkpunkt 2 gehenden Lot und x die Projektion des Abstandes 2-3o auf die Waagerechte.
  • Die Kurve id kann in der Nähe des Lotes durch einen einfachen Anschlußkreisbogen abgeschlossen werden; denn in diesem Gebiet, wo die Sinus den Bögen vergleichbar sind, genügt praktisch der Kreisumfang den oben dargelegten Bedingungen und fällt mit der theoretischen Kurve zusammen.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Nach Art einer Laufge-,vichtswaage wirkende Wägevorrichtung, bei welcher der Lastausgleich durch einen feststellbar am Waagebalken angeordneten gewichtsbelasteten Schwenkhebel erfolgt, dadurch gekennzeichnet; daß der am Waagebalken (ja) angeordnete Schwenkhebel (ib) durch sein Eigengewicht, das Lastgewicht oder eine zusätzliche Hilfskraft (2q.) selbsttätig verstellt wird und im Augenblick des Lastausgleiches, in dem der den Schwenkhebel (1b) tragende Waagebalken (ja) einen bis dahin innegehabten Stützpunkt (6) verläßt, mit diesem Waagebalken (ja) durch beliebige Mittel unter dem jeweils erreichten Winkel selbsttätig verbunden wird.
  2. 2. Wägevorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der am VGraagebalken (ja) angeordnete Schwenkhebel (Ib) in einer nach Art einer Kreisevolvente gestalteten Kurve (ih) ausläuft, auf der sich in bekannter Weise ein biegsames Belastungsband (ir) abwickelt.
  3. 3. Wägevorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der den Schwenkhebel (Ib) tragende Waagebalken (ja) mit einem-Kurvenarm (id) starr verbunden ist, auf dem das Gegengewicht (q) zwangsläufig durch den Schwenkhebel (i b) verschoben wird. d..
  4. Wägevorrichtung nach Anspruch i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur selbsttätigen Kupplung des Schwenkhebels (Ib) mit dem Waagebalken (ja) bei erfolgtem Lastausgleich am Waagebalken eine durch ein Gegengewicht (io) in einer bestimmten Lage gehaltene Klinke (8) angelenkt ist, die im Kupplungsfall in eine mit dem Schwenkarm (ib) verbundene Verzahnung (g) einfällt.
  5. 5. Wägevorrichtung nach Anspruch i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur selbsttätigen Kupplung des Schwenkhebels (,b) mit dem Waagebalken (27) an letzterem eine Klinke (22) angelenkt ist, die mit einer mit dem Schwenkarm (1b) verbundenenVerzahnung (23) durch einen Elektromagneten (21) in Eingriff gebracht wird, dessen Stromkreis geschlossen wird, sowie der den Schwenkarm (1b) tragende Waagebalken (27) aus seiner gewöhnlichen Ruhelage herausgeht.
DES118109D 1934-08-13 1935-04-30 Nach Art einer Laufgewichtswaage wirkende Waegevorrichtung Expired DE646944C (de)

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