DE8108831U1

DE8108831U1 - Elektronische waage

Info

Publication number: DE8108831U1
Application number: DE19818108831
Authority: DE
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius AG
Priority date: 1981-03-26
Filing date: 1981-03-26
Publication date: 1981-08-13

Description

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Beschreibung

Elektronische Waage mit Kalibriervorrichtung Stand der Technik
5

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Waage mit einer Lastschale, mit einem diese Lastschale tragenden Lastaufnehmer, welcher Teil einer Parallelführung ist, mit mindestens einem zweiarmigen Kraftübersetzungshebel, der an seinem kürzeren Hebelarm die von der Lastschale übertragene Kraft und an seinem längeren Hebelarm die Kompensationskraft aufnimmt, und mit einer eingebauten Kalibriervorrichtung. · f

Um bei elektronischen Waagen eine regelmäßige Überprüfung der Empfindlichkeit vornehmen zu können, was z.B. bei hochauf.lösenden Waagen und bei eichfähigen Waagen geraten erscheint, ist der Einbau einer Kali- | briervorrichtung zweckmäßig. Dadurch wird die Kali- „

brierung vereinfacht und Fehler durch eine eventuelle unsachgemäße Aufbewahrung eines externen Kalibriergewichtsstückes vermieden.

Dazu ist bereits vorgeschlagen worden [DE-GM 7607012], den kürzeren Hebelarm des zweiarmigen Kraftübersetzungshebels zu verlängern und dort ein Auflager für ein absenkbares Kalibriergewichtsstück vorzusehen. Dieser Vorschlag hat jedoch den Nachteil, daß der kürzere Hebelarm des zweiarmigen Kraftübersetzungshebeis etwa auf die Länge des l'äng'eren Hebelarms dieses Hebels verlängert werden muß, um für das Kalibriergewichtsstück denselben Kraftübersetzungsfaktor wie für das System zur Erzeugung der Kompensationskraft zu erreichen. Dies bedingt einen größeren Platzbedarf und vergrößert das Trägheitsmoment des zweiarmigen Kraftübersetzungshebels stark, wodurch die Ein-

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schwingdauer der Waage größer wird. Denkbar ware es
auch, diesen Vorschlag so abzuwandeln, daß das Kalibriergewichtsstück auf dem längeren Hebelarm des zweiarmigen Kraftübersetzungshebels angeordnet wird. Dies hat jedoch wegen der Kraftrichtungsumkehr des zweiarmigen Hebels zur Folge, daß das Kalibriergewichtsstück im Normalbetrieb aufliegen muß und nur zur Kalibrierung angehoben werden muß. Dadurch ist wieder das Trägheitsmoment des zweiarmigen Kraftübersetzungshebels während des normalen Wägebetriebes vergrößert,

so daß sich auch in diesem Fall eine längere Einschwingdauer ergibt. Daneben führt die vergößerte Hebelmasse auch zu größeren Problemen bei der Transportsicherung der Waage.

Daneben ist es bekannt (US 4, 156, 361], bei einer elektronischen Waage mit Parallelführung ein Kalibriergewichtsstück unterhalb der Waagschale anzuordnen und
zum Kalibrieren auf ein Gehänge abzusenken. Diese An-Ordnung ist zwar für kleine Höchstlasten sehr gut geeignet, für Wägebereiche ab einigen Kilogramm Höchst-

„ last aufwärts, wie sie" für Waagen mit Kraftübersetzungshebel üblich sind, führt, diese Anordnung aber zu sehr schweren Kalibriergewichtsstücken, was die Waage entsprechend schwer, unhandlich und teuer macht.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die geschilderten Nachteile der bekannten Kalibriervorrichtungen für eiek-■ tronische Waagen abzustellen.

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I Zusammenfassung der Erfindung

% Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische

ρ Waage mit einer Lastschale, mit einem diese Last-

f. - 5 schale tragenden Lastaufnehmer, welcher Teil einer

|ί Parallelführung ist, mit mindestens einem zweiarmigen

I Kraftübersetzungshebel, der an seinem kürzeren Hebel-

1 arm die von der Lastschale übertragene Kraft und an

I seinem längeren Hebelarm die Kompensationskraft auf-

I , 10 nimmt, und mit einer eingebauten Kalibriervorrichtung.

·■ In solch einer Waage soll nun die Kalibriervorrichtung

* in einer ersten Variante aus einem zweiarmigen Kalibrier-

■'■; hebel bestehen, dessen Schwerpunkt auf der einen He-

!s beiseite liegt, und auf dessen anderer Hebelseite

*: 15 über ein Koppelglied eine kraftübertragende Verbin-

I dung zum längeren Hebelarm des Kraftübersetzungshe-

^:^ bels wahlweise hergestellt oder gelöst werden kann.

I Durch die Kraftübertragung auf den längeren Hebelarm

i 20 des Kraftübersetzungshebels braucht der kurze Hebel-

■: arm dieses Hebels für die Kalibriervorrichtung nicht

verändert zu werden.-Ebenso kann der volle Übersetzungsfaktor des Kraftübersetzungshebels ausgenutzt werden, so daß die Masse des Kalibrierhebels klein

25 bleibt. Werden die beiden Hebelarme des Kalibrierhebels verschieden lang gemacht, kann bei Bedarf die Masse des Kalibrierhebels noch weiter herabgesetzt

■ werden. Durch die Ausbildung als zweiarmiger KaIi-

,; · brierhebel ergibt sich eine Kraftrichtungsumkehr, so

; 30 daß trotz der Ankopplung an den,längeren Hebelarm

i! des Kraftübersetzungshebels der Kalibrierhebel während

^; des normalen Wägebetriebes nicht in kraftübertragen-

: der Verbindung zum Wägesystem steht, so daß dessen Ein-

; 35 schwingverhalten nicht verschlechtert wird.

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In einer zweiten Variante soll die Kalibriervorrichtung
aus einem einarmigen Kalibrierhebel bestehen, von dessen
Hebelarm über ein Koppelglied eine kraftübertragende
Verbindung zum Lastaufnehmer wahlweise hergestellt
oder gelöst werden kann.
5

Diese Variante ergibt eine nicht so große Kraftübersetzung, so daß sie sich besonders für Waagen
mit mittleren Höchstlasten C1 ... 10 kg) eignet. Dafür
bietet sie den Vorteil, daß die Kraft des Kalibrier-

hebeis direkt am Lastaufnehmer angreift. Dadurch

unterscheiden sich die Kräfteverhältnisse innerhalb
des Wägesystems bei der Wägung und bei der Kalibrie- ' rung weniger als bei der ersten Variante, was sich \

bei sehr hoch auflösenden Waagen vorteilhaft auswirkt.

Dieser Unterschied der Kräfteverhältnisse innerhalb des !·

Wägesystems bei der Wägung und bei der Kalibrierung \

ist besonders gering, wenn das Koppelglied mittig %

unterhalb der Lastschale am Lastaufnehmer angreift. '

Das Koppleglied ist in einer ersten vorteilhaften %

Ausgestaltung als Spannband ausgeführt. Dieses Spann- \

band stellt im straffen Zustand eine kraftübertragen- |

de Verbindung zwischen dem Kalibrierhebel und dem ! Kraftübersetzungshebel bzw. dem Lastaufnehmer dar,

während durch eine leichte Drehung des Kalibrierhebels '

das Spannband schlaff wird und praktisch keinerlei Kräfte Ϊ:

mehr zwischen Kalibrierhebel und Kraftübersetzungshebel ί bzw. Lastaufnehmer überträgt. Aber auch eine geringe
verbleibende Kraftwirkung des schlaffen Spannbandes

stört nicht, solange sie konstant ist, da sie bei der i

elektronischen Nullung der Waage berücksichtigt wird. ^;

Das Koppelglied ist in einer zweiten vorteilhaften
Ausgestaltung auf beiden Seiten kugelförmig ausgebildet
und greift in entsprechend ausgebildete Kalotten am g

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Kalibrierhebel und am Kraftübersetzungshebel bzw, am Lastaufnehmer ein. In dieser Ausgestaltung wird die Kraft bei der Kalibrierung als Druckkraft übertragen, während bei der Normalwägung durch leichtes Drehen des Kalibrierhebels die eine Kugel von der entsprechenden Kalotte abhebt und der KraftfluB unterbrochen ist.

Das Koppelglied trägt in einer dritten vorteilhaften Ausgestaltung auf beiden Seiten Spitzen, die in Hütchen am Kalibrierhebel und am Kraftübersetzungshebel bzw. am Lastaufnehmer eingreifen. Auch hier wird die Kraft bei der Kalibrierung als Druckkraft übertragen, während bei der normalen Wägung durch leichtes Drehen des Kalibrierhebels die eine Spitze von dem entsprechenden Hütchen abhebt und der KraftfluB unterbrochen ist.

Weitere Ausgestaltungen des Koppelgliedes ergeben sich, indem jeweils Kugel und Kalotte bzw. Spitzen und Hütchen gegeneinander ausgetauscht werden, ohne daß die Funktionsweise sich ändert.

Die leichte Drehung de~s Kalibrierhebels zum Lösen der kraftübertragenden Verbindung zwischen Kalibrierhebel und Kraftübersetzungshebel bzw. Lastaufnehmer kann durch eine beliebige Hubvorrichtung erfolgen, die an der Gegengewichtsseite des Kalibrierhebels angreift. Vorteilhafterweise wird hierzu jedoch eine Schaltnocke eingesetzt .

Besitzt die elektronische Waage- eine Temperatur-Kompensationsschaltung, so ist es zweckmäßig, daB an der Schaltnocke ein Schaltelement vorgesehen ist, das zusammen mit dem Herstellen oder Lösen der kraftübertragenden Verbindung zwischen dem Kalibrierhebel und dem Kraftübersetzungshebel bzw. dem Lastaufnehmer die Temperatur-Kompensationsschaltung zwischen zwei

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Zuständen umschaltet, um ein Temperaturverhalten des Kalibrierhebels auszugleichen.

Beschreibung der Erfindung

5 Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Figuren beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße elektronische Waage mit

zweiarmigem Kalibrierhebel und Spannband-10 ankopplung in Kalibrierstellung,

Fig. 2 den Kalibrierhebel und das Spannband aus Fig.1

in Wägestellung,

Fig. 3 die Ankopplung des Kalibrierhebels über Kugeln und Kalotten und

15 Fig. 4 die Ankopplung des Kalibrierhebels über Spitzen und Hütchen.
Fig. 5 eine erfindungsgemäße elektronische Waage mit

einarmigem Kalibrierhebel und Spannband-Sj ankopplung in Kalibrierstellung.

ί 20 .
ι . Die elektronische Waage in Fig. 1 besteht aus einem

ί gehäusefesten Stützteil 1, an dem über zwei Lenker 4

I und 5 mit den Gelenkstellen B ein Lastaufnehmer 2

I beweglich befestigt ist. Der Lastaufnehmer 2 trägt

ί 25 an seinem oberen Teil die Lastschale 3 und leitet die

I von der Lastschale übertragene Kraft über ein Koppel-

I band 9 zum kürzeren Hebelarm eines Kraftübertragungs-

I , · hebeis 7 weiter. Der Kraftübertragungshebel 7 ist über j; ein Kreuzfedergelenk 8 am Stütztei.l 1 gelagert. An sei-

i 30 nem längeren Hebelarm greift die Kompensationskraft an,

>. die hier in Form einer Spule 11 und eines Permanentma-

j; gnetsystems 10 zur Erzeugung einer elektromagnetischen

ν Kompensationskraft dargestellt ist. Die zugehörige Elek-

I tronik ist nicht dargestellt, da sie bekannt und für

I 35 die Erfindung nicht wesentlich ist. Am längeren Hebel-

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arm des Kraftübersetzungshebels ist nun über ein Spannband 16 als Koppelglied ein Kalibrierhebel 12 angelenkt. Dieser Kelibrierhebel ist über ein Federgelenk an einem Teil des gehäusefesten Stützteils 1 gelagert. Der Schwerpunkt des Kalibrierhebels 12 befindet sich auf der Seite eines Gegengewichtes 14 und sorgt dafür, daß in der gezeichneten Kalibriqrstellung über das Spannband 16 eine definierte, durch die Masse und Geometrie des Kalibrierhebels festgelegte, nach oben gerichtete Kraft auf den längeren Hebelarm des Kraftübertragungshebels übertragen wird. Dadurch wirkt der Kalibrierhebel wie eine auf die Lastschale 3 aufgelegte Last. In der normalen Wägestellung wird durch Drehung der Schaltnocke 15 um ihre Drehachse 25 das Gegengewicht 14 angehoben und der Kalibrierhebel dadurch etwas gedreht, so daß das Spannband 16 entlastet wird und ausknickt, wie es in Fig. 2 gezeigt -ist. In diesem ausgeknickten Zustand stellt das Spannband 16 keine kraftübertragende Verbindung mehr dar, so daß trotz festgelegtem KaIibrierhebel 12 sich der Kraftübertragungshebel 7 - innerhalb des durch die Kraftkompensationsvorrichtung gegebenen geringen Bereiches - frei bewegen kann. Weiter ist an der Schaltnocke 15 ein Schaltelement 24 vorgesehen, das bei Drehung der Schaltnocke 15 ebenfalls betätigt wird und in der Elektronik eine Temperatur-Kompensationsschaltung umschaltet oder im Mikroprozessor ein anderes Temperatur-Kompensationsprogramm aufruft. Hierdurch kann in bekannter Weise ein Temperaturverhalten des Kalibrierhebels ausgeglichen wer-

den. . . .

Der Kalibrierhebel 12 zusammen mit seiner Kraftübertragung über das Spannband 16 ist in Figur 1 der übersichtlicheren Darstellung wegen außerhalb des restlichen Wägesystems gezeichnet. Selbstverständlich

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kann der Kalibrierhebel auch im 160° gedreht sein, ]

so daß sich das Gegengewicht 14 zwischen den Lenkern j

4 und 5 befindet. Ebenso kann der Angriffspunkt für j

das Spannband 16 am Kraftübertragungshebel 7 auch <

nahe am Kraftangriffspunkt der Kraftkompensations- |

vorrichtung 10 und 11 gewählt werden, so daß der · f Kraftübertragungshebel 7 nicht - wie gezeichnet verlängert werden muß. Der sich aus den Figuren für den
Kalibrierhebel ergebende zusätzliche Platzbedarf läßt

sich also durch entsprechende konstruktive Ausgestal- j;

tung weitgehend vermeiden. |

Fig. 3 zeigt eine zweite Ausgestaltung des Koppel- |

gliedes. Hier trägt sowohl der Kalibrierhebel 12 als f auch der Kraftübertragungshebel 7 je eine Kalotte 17.

Zwischen ihnen ist in der gezeichneten Kalibrierstel- ; lung das Koppelglied 19 mit seinen kugelförmigen End- · stücken 18 fixiert und übertrat die Kraft vom Kalibrierhebel 12 auf den Kraftübertragungshebel 7. In

der normalen Wägestellung wird wieder über die Schaltnocke 15 das Gegengewicht 14 angehoben, so daß das
Koppelglied 19 mit seinem oberen Ende die am Kraftübertragungshebel 7 angebrachte Kalotte nicht mehr berührt und nur durch eine Halteklammer 20 vor dem Um-

fallen geschützt ist. Beim Übergang in die Kalibrierstellung fixiert sich das Koppelglied 19 wieder reproduzierbar in der tiefsten Stelle der Kalotte 17.
Ebenso kann natürlich das Koppelglied 19 an seinen
Enden kalottenförmig ausgebildet sein und sich zwi-

sehen kugelförmigen Erhebungen am Kraftübertragungshebel 7 und dem Kalibrierhebel 12 fixieren.

Fig. 4 zeigt eine dritte Ausgestaltung des Koppelgliedes
die der in Fig. 3 gezeigten zweiten Ausgestaltung ähnelt. ,; Das Koppelglied 19' hat an seinen beiden Enden kegel-

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förmige Vertiefungen, sog. Hütchen, die sich in Kalibrierstellung zwischen Spitzen 21 am Kalibrierhebel 12 und am Kraftübertragungshebel 7 fixieren. In Wägestellung berührt das obere Hütchen nicht mehr die Spitze am Kraftübertragungshebel 7 und das Koppelglied 19' wird durch Halteklammern 20 vor dem Umfallen geschützt. Auch hier ist es wieder möglich, Hütchen und Spitze gegeneinander zu vertauschen, ohne die Funktion zu verändern.

In Figur 5 ist ein einarmiger Kalibrierhebel 12' gezeigt, der über ein Federgelenk 13 am gehäusefesten | Stützteil 1 gelagert ist. Das Spannband 16' und das Gegengewicht 14 befinden sich auf der gleichen Seite des Kalibrierhebels 12', so daß in der gezeichneten Kalibrierstellung über das Spannband 16' als Koppelglied eine senkrecht nach unten gerichtete Kraft auf den Lastaufnehmer 2 übertragen wird. Die Ankopplung des Spannbandes 16' an den Lastaufnehmer 2 erfolgt dabei mittig unterhalb der Lastschale 3. Die Teile 1 bis 11 aus Figur 5 sind mit den entsprechenden Teilen aus Figur 1 identisch, das gleiche gilt für die Schaltnocke 15 und das Schaltelement 24.

In dieser Variante ist der Kraftübersetzungsfaktor durch die Hebelarmverhältnisse am einarmigen Hebel 12' gegeben und im allgemeinen geringer als in der Variante nach Figur 1. Dafür greift die Kalibrierkraft direkt am Lastaufnehmer 2 an, so daß das Spannband 9 und der Kraftübersetzungshebel 7 bei der-Wägung und bei der

Kalibrierung gleichartig belastet sind. |

Die Ausführungen des Koppelgliedes gemäß den Figuren 3 und 4 sind selbstverständlich auch für den einarmigen Kalibrierhebel gemäß Figur 5 möglich. Ebenso gilt das

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oben bei der Figur 1 über platzsparende konstruktionsweise Gesagte auch für die Anordnung gemäß Figur

Abweichend von der in den Ausführungsbeispielen dargestellten Parallelführung der Lastschale durch Oberlenker und Unterlenker des damit gekoppelten Lastaufnehmers besteht die Parallelführung der Lastschale, bei den bekannten Brückenwaagen z.B. US-PS 38 35 946, US-Ser.Nr. 7 22 058= DE-OS 27 40 669 aus zwei Hebeln, die die Kräfte bei ausmittiger Belastung aufsummieren. Auch im Zusammenwirken mit diesen Brücken-Hebeln kann der erfindungsgemäße Kalibrierhebel 12 bzw. 12' eingesetzt werden.

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Zusammenfassung

Bei einer elektronischen Waage mit einer Lastschale (3), mit einem diese tragenden Lastaufnehmer (2), welcher Teil einer Parallelführung ist, mit mindestens einem zweiarmigen Kraftübersetzungshebel (7), der an seinem kürzeren Hebelarm die von der Lastschale übertragene Kraft und an seinem längeren Hebelarm die Kompensationskraft aufnimmt, besteht eine eingebaute Kalibriervorrichtung, in einer ersten Variante aus einem zweiarmigen Kalibrierhebel (12], dessen Schwerpunkt auf der einen Hebelseite liegt, und auf dessen anderer Hebelseite über ein Koppelglied (16, 19, 19') eine kraftübertragende Verbindung zum längeren Hebelarm des Kraftübersetzungshebels (7) wahlweise hergestellt oder gelöst werden kann (Fig. 1). In einer zweiten Variante (Fig. 5) besteht die Kalibriervorrichtung aus einem einarmigen Kalibrierhebel (12'), von dessen Hebelarm über ein Koppelglied (16') eine kraftübertragende Verbindung zum Lastaufnehmer (2) wahlweise hergestellt oder gelöst werden kann. Das Koppelglied (16') greift mittig unterhalb der Lastschale (3) am Lastaufnehmer (2) an und besteht z.B. aus einem Spannband, welches je nach Stellung des Kalibrierhebels (12, 12') schlaff oder gespannt ist. Die Kalibriervorrichtung dient zur zeitweisen Überprüfung der Empfindlichkeit der Waage.

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Sartorius GmbH

Weender Landstr. 94-106 , Akte SW 8104

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Elektronische Waage

Ansprüche:

(y. Elektronische Waage mit einer Lastschale, mit einem diese Lastschale tragenden Lastaufnehmer, welcher Teil einer Parallelführung ist, mit mindestens einem zweiarmigen Kraftübersetzungshebel, der an seinem kürzeren Hebelarm die von der Lastschale übertragene Kraft und an seinem längeren Hebelarm die Kompensationskraft aufnimmt, und mit einer eingebauten Kalibriervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibriervorrichtung aus einem zweiarmigen Kalibrierhebel (12) besteht, dessen Schwerpunkt auf der einen Hebelseite liegt, und auf dessen anderer Hebelseite über ein Koppelglied (16, 19,19') eine kraftübertragende Verbindung zum längeren Hebelarm des Kraftübersetzungshebels (7) wahlweise hergestellt oder gelöst werden kann.
2. Elektronische Waage mit einer Lastschale, mit einem diese Lastschale tragenden Lastaufnehmer, welcher Teil einer Parallelführung ist, mit mindestens einem zweiarmigen Kraftübersetzungshebel, der an seinem kürzeren Hebelarm die von der Lastschale übertragene Kraft und an seinem längeren ^: Hebelarm die Kompensationskraft aufnimmt, und mit 25 einer eingebauten Kalibriervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibriervorrichtung aus einem

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einarmigen Kalibrierhebel (12'] besteht, von dessen Hebelarm über ein Koppelglied (1B') eine kraftübertragende Verbindung zum Lastaufnehmer (2) wahlweise hergestellt ader gelöst werden kann. · 5
3. Elektronische Waage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelglied (1B') mittig unterhalb der Lastschale (3) am Lastaufnehmer (23 angreift.
4. Elektronische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Koppelglied ein Spannband (16) einsesetzt ist.
5. Elektronische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelglied (19) auf beiden Seiten kugelförmig ausgebildet ist und in entsprechend ausgebildete Kalotten (17) am Kalibrierhebel (12) und am Kraftübersetzungshebel (7) bzw. am Lastaufnehmer (2) eingreift.
20
B. Elektronische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelglied auf beiden Seiten Kalotten trägt, die sich auf kugelförmigen Erhöhungen am Kalibrierhebel (12) und am Kraftübersetzungshebel (7) bzw. am Lastaufnehmer (2) abstützen.
7. Elektronische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelglied auf beiden Seiten Spitzen trägt, die in Hütchen am Kalibrierhebei (12) und am Kraftübersetzungshebel (7) bzw. am Lastaufnehmer (2) eingreifen.
8. Elektronische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelglied (19') auf beiden Seiten Hütchen (22) trägt, die sich auf Spitzen (21) am Kalibrierhebel (12) und am Kraftübersetzungshebel (7) bzw. am Lastaufnehmer (2) abstützen.

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9. Elektronische Waage nach einem der Ansprüche 1 bis B, dadurch gekennzeichnet, daß die kraftübertragende Verbindung zwischen Kalibrierhebel (12) und Kraftübersetzungshebel (7) bzw, Lastaufnehmer (2) mittels einer Schaltnocke (15) hergestellt oder gelöst werden kann.
10. Elektronische Waage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an der Schaltnocke (15) ein Schaltelement (24) vorgesehen ist, dessen beweglicher Teil mit der Schaltnocke (15) sowohl in deren Löse- als auch in deren Kraftübertragungsstellung für den Kalibrierhebel (12) in Eingriff steht und mit einem Temperatur-Kompensationsschalter in Eingriff steht, dessen beweglicher Schalterteil zwischen zwei Schaltstellungen vom beweglichen Teil der Schaltnocke (15) bewegbar ist.

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