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Drehfederwaage Bei den Drehfederwaagen (Torsionswaagen) wird die Spannung
einer Spiralfeder mit dem Gewicht der zu wiegenden Last ins Gleichgewicht gebracht.
Erfolgt bei diesen Waagen die Aufhängung des Waagebalkens an einer Achse mit Reibungslagern,
so besteht der Mangel, daß die Leistungsfähigkeit der Waage durch die Lagerreibung
begrenzt ist.
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Es sind weiterhin Drehfederwaagen bekannt, bei denen die Lagerreibung
dadurch vermieden wird, daß das Wiegesystem auf einer gesonderten Tragfederanordnung
in Form eines waagerechten Spanndralltes oder -balldes gelagert ist. Derartige Waagen
halten jedoch den Mangel, daß das Wiegesystem sehr leicht sein muß, da das waagerechte
Spannband sonst zu stark durchhängt und der Drehpunkt nicht mit genügender Genauigkeit
festliegt. Dies gilt besonders dann, wenn bei Benutzung der Waage mit Temperaturänderungen
gerechnet werden muß, da diese natiirlich die Spannung des Bandes verändern.
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Ein leichtes und damit notwendigerweise wenig steifes Wiegesystem
hat nun aber nur eine beschränkte Belastbarkeit, so daß solcheWaagen lediglich mit
einem kleinen Wägebereich ausgeführt werden können.
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Im übrigen muß bei den bekannten Waagen bei der Wägung zuerst die
genaue Gleichgewichtslage gegenüber einem festen Punkt eingestellt und sodann an
einer zweiten Stelle der Skala der Gewichtsbetrag abgelesen werden, was zeitraubend
ist und zu Irrtümern führen kann.
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Die Erfindung hilft all diesen Mängeln ab und betrifft eine Drebfederwaage,
die ebenfalls ohne äußere Reibung arbeitet und bei der unter Verwendung
einer
an sich bekannten drehbaren Skala die Ablosung der Gleichgewichtslage und des Gewichtsbetrags
an stets der gleichen Stelle der Waage mögist. ist. Infolgedessen hat die neue Drehfederwaage
eine höhere Genauigkeit und Empfindlichkeit, sie zeigt den Vorteil einer zuverlässigeren
und schnelleren Ermittlung des Gewichts und kann mit verhältnismäßig großem Wägebereich
hergestellt werden.
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Erfindungsgemäß wi rd dies dadurch erreicht, daß das Wiegesystem
unter Ausgleichung des Eigengewichts an einer senkrechten Blattfeder aufgehängt
ist. <lie sowohl in der Nullstellung der Waage als auch in deren Wiegestellung
(nach Ausbalancierung der Belastung durch die gespannte Drehfeder) im wesentlichen
nur au Zug beansprucht wird und auf (las Wiegesystem keine Richtkraft ausübt.
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Statt dessen kann das Wiegesystem auch unter Ausgleichung seines
Eigengewichts an einer senkrechten und einer diese kreuzenden Blattfeder aufgehängt
sein, derart, daß sowohl in der Nullstellung der \\aage als auch in deren Wiegestellung
(nach Ausbalancierung der Belastung durch die gespannte I )rellfeder) die senkrechte
Blattfeder im wesentlichen tour auf Zug beansprucht wird und die waagerechte Blattfeder
im wesentlichen entspannt ist und somit auf das Wiegesystem keine Richtkraft ausübt.
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Schließlich kann das Wiegesystem erfindungsgemäß statt dessen an
wenigstens zwei schräg zum Waagebalken verlaufenden und auf beide Seiten desselben
gleiche und sich somit aufhebende Kräfte ausübenden Blattfedern aufgehängt sein.
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Da die Erfidnung die Möglichkeit schafft, den Drehpunkt des Waagel>alkens
mit großer Genauigkeit festzulegen, kann man ihn bei der Waage gemäß der Erfindung
in einem bestimmten Verhältnis zu dem Schwerpunkt des Wiegesystems anordnen, das
der jeweilig geforderten Empfindlichkeit der Waage entspricht.
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Als Drehfeder ist jede Feder verwendbar, die durch Verdrehen (Torsion,
Drillung) gespannt wird Sie kann demnach aus einer Spiral- oder Schraubenfeder oder
aus einem Draht oder Stab od. dgl. bestehen, soweit die zur Verdrehung aufzuwendende
Kraft dem Verdrehungswinkel proportional ist.
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Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung zeigt die Zeichnung.
und zwar sintl Fig. 1 eine Vorderansicht einer Drehfederwaage gemäß der Erfindnung
Fig. 2 eine Seitenansicht derselben und Fig. 3 eine Vorderansicht einer anderen
Ausführung der l)rehfederwaage gemäß der Erfindung.
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Bei der Drehfederwaage gemäß Abb. 1 und 2 ist das itinere Ende der
hier als Meßfeder dienenden Spiralfeder D in der Mitte einer mit der Gewichtsskala
versehenen Skalenscheibe S befestigt, die in dem Lager ü drehbar gelagert ist. Das
äußere Ende der Spiralfeder D ist mit einem Kreuzfedergelenk verbunden, das aus
den Blattfedern F1 und F2 und dem als Waagebalken dienenden Winkelhebel ,4 besteht.
I)er Winkelhebel 4 trägt den Zeiger Z, die Waagschale W sowie das Taragewicht T.
Der Ausschlag des Wi nkelhebels 4 -wird <lureh die Anschläge () und U begrenzt.
Zur Drehung der Skalenscheibe S in beiden Richtungen dient in bekannter Weise ein
Getriebe C. Zwischen dem Zeiger Z und der Skalenscheibe S ist eine feste Bezugsmarke
M angeordnet.
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Zur Justierung, d. h. Einstellung des Waagezeigers 7 auf den Anfangsstrich
der Skala, dient das Taragewicht T. In dieser Anfangsstellung muß der Waagebalken
A zwischen den festen Anschlägen 0 und U frei spielen, und der Zeiger Z muß mit
der festen Marke M und dem Anfangsstrich der Skala in einer Ebene liegen, die auf
der Skalenscheibe S senkrecht steht. In dieser Stellung soll die Blattfeder F1 nur
auf Zug, die Blattfeder F2 und die Meßfeder nicht beansprucht sein, letztere kann
jedoch unter Umständen eine geringe Vorspannung erhalten.
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Beim Auflegen einer Last auf die Waagschale W spannt ein Drehmoment
die Blattfedern F1 und F2 und die Spiralfeder D. Gleichzeitig legt sich der Waagebalken
4 gegen den unteren Anschlag U. Die Ermittlung des Lastgewichts erfolgt nun in der
\Veise, daß die Skalenscheiloe S entgegen der Richtung der Lastkraft so weit gedreht
wird, bis der Zeiger Z mit der festen Marke M übereinstimmt, worauf hinter beiden
der Gewichtsbetrag auf der Skala abgelesen wird. In dieser Gleichgewichtslage hält
nur die Spiralfeder D der Last das Gleichgewicht, während sich das übrige System
in demselben Zustand befindet wie in der Anfangsstellung.
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Nach Wegnahme der Last legt sich der Waage balken X gegen die obere
Begrenzung 0, worauf durch Zurückdrehen der Skalenscheiloe S die Waage in ihre Anfangsstellung
gebraucht wird, die erreicht ist, wenn der Zeiger X, die Marke M und der Anfangsstrich
der Skala genau hintereinanderliegen.
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13ei den bisher bekanntgewordenen Torsionswaagen wird das Wiegesystem
so leicht wie möglich ausgeführt, da es ganz oder teilweise von der Meßfeder getragen
werden muß. Deshalb kann die Meßfederkraft nur zum Teil für die eigentliche Wägung
ausgenutzt werden, nämlich so weit, wie zwischen Belastung und Verdrehungswinkel
Proportionalität besteht, was bis zu einem Verdrehungswinkel von etwa 250 der Fall
ist. 13ei der Waage gemäß der Erfindung kann dagegen je nach der Länge des Spiralfederbands
Proportionalität über 3600 oder sogar 2 3600 und mehr erzielt werden. Die Meßfederstärke
ist dabei so zu wählen, daß der zu wiegenden Höchslast eine Verdrehung der Meßfeder
um 3600 -bzw. 2 . 360° und meht entspricht.
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Der Umstand, daß die Meßfeder bei den bekannten Waagen das Meßsystem
tragen oder wenigstens mittragen muß bestimmt auch die obere Grenze des Wiegebereichs,
für den diese Waagen gebaut werden können. Ihr Wiegebereich liegt zwischen einigen
Milligramm und 1 g. Entsprechend der Belastung steigt die Reiliungskraft in den
Lagern der Waage, und diese Reibung darf bei Lasten über 1 g nicht mehr vernachlässigt
werden. Da bei der Drehfederwaage gemäß der Erfindung die Nfeßfeder, wie gesagt,
nur dazu dient, der Last das Gleichgewicht zu halten, während die TragfederanordIlung,
bei dem Ausführungsbeispiel also das Federgelenk, die tote
Last
trägt und somit leine Lagerreibung auftritt, so können Waagen gemäl der Erfindung
z. B. auch für größere Beltastungen hergestellt werden.
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Die Erweiterung des Wiegebereichs kann in der Weise wie bei Beigungstafelwaagen
mit Gewichtsschale erfolgen. In Abb. 3 ist eine Drehfederwaage mit auf solche Weise
erweitertem Wiegerbereich gezeigt. die sich von der oben beschriebenen Drehfederwaage
nur durch die Anordnung der Blattfedern des Federgelenks und durch die Verwendung
eines gleicharmigen Hebels als Waagebalken unterscheidet Gemäß Abb. 3 sind die das
Wiegesystem tragenden, schräg zum Waageblaken verlaufenden und mit je einer Seite
desselben verbundenen Blattfedern F1 und F2 aufgestellt, sie können aber auch aufgehängt
werden. In allen Stellungen der Waage übertragen die Federn daher auf beide Seiten
des Waagebalkens gleiche utid sich somit aufhebende kräfte. so <laß auch hier
die ledern F1 und F keine Richtkraft ausüben. Der Waagenbalken A trägt an seinen
Enden eine Schale H' zur Aufnahme der 1 ast und eilte Schale (; zur Aufnahme der
Zusatzgewichte. S<)ll eine Last gewogen werden. welche die der Grundhöchstlast
von Z. B. @@g entsprechende Kraft der Meßfeder überchreitet, so wird ein ganzes
Vielfaches der Grundhöchlast auf die Schale G gesetzt. Dann entspricht der Last
die Summe aus dem aufgelegten Gewicht plus dem an der Skala abgelesenen Gewichtsbetrag.
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Die erforderliche DÄmpfung der Waage und die Nachstellung des Skalenanfangspunkts
kann mit den bekannten Mitteln bewirkt werden. Die Temperaturkorrektion kann sich
auf die Meßfeder beschränken und durch Wahl eines Federmaterials mit kleinem Tempraturkoeffizienten
erfolgen.