EP1161667A1 - Wägeeinrichtung zur dichtebestimmung - Google Patents

Wägeeinrichtung zur dichtebestimmung

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Publication number
EP1161667A1
EP1161667A1 EP00906565A EP00906565A EP1161667A1 EP 1161667 A1 EP1161667 A1 EP 1161667A1 EP 00906565 A EP00906565 A EP 00906565A EP 00906565 A EP00906565 A EP 00906565A EP 1161667 A1 EP1161667 A1 EP 1161667A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
density
weighing device
measuring liquid
load
weighing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP00906565A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hansruedi Hofmann
Paul Lüchinger
Melchior Zumbach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mettler Toledo GmbH Germany
Original Assignee
Mettler Toledo Schweiz GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mettler Toledo Schweiz GmbH filed Critical Mettler Toledo Schweiz GmbH
Publication of EP1161667A1 publication Critical patent/EP1161667A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G21/00—Details of weighing apparatus
    • G01G21/28—Frames, Housings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N9/00—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity
    • G01N9/08—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity by measuring buoyant force of solid materials by weighing both in air and in a liquid

Definitions

  • the invention lies in the field of determining the density of solid bodies, in particular those of larger dimensions and with a density smaller than that of water, and relates to a weighing device for determining density according to the preamble of claim 1 and a method for operating the weighing device.
  • Laboratory equipment on the market consist primarily of a stand connected to a balance, which has a weighing pan for determining the dry weight in air.
  • a basket is also attached to this stand, which is placed in a container that is not directly connected to the scale
  • the invention is therefore based on the object of designing a weighing device of the type specified above in such a way that it allows — with respect to the prior art — less effort to determine the density of larger bodies as well.
  • the object is achieved by a device which can cause a relative movement between the load-bearing part and the measuring liquid, into which an object is introduced, the density of which is to be determined. Thanks to this adjustment option between the balance and the measuring liquid, the density determination process is simplified in that the work steps can be carried out without additional manipulation of the devices and the object to be measured.
  • the method can even be automated with a motor drive for adjusting the relative position between the load-bearing part and the measuring liquid, a control unit and a programmable computing unit as an additional device.
  • the scale is mounted on a carrier, which can be adjusted in the vertical direction along the stand by means of a drive device. Because the scales can be moved up and down using a hand or motor drive, the dry weight of the respective body can easily be determined and then the wet weight can also be determined by immersing this body in the measuring liquid of known density (usually water) contained in the vessel.
  • the vessel containing the measuring liquid is moved up and down instead of the balance.
  • the immersion of the object is used to determine its immersion
  • FIG. 1 is a perspective view of a weighing device according to the invention.
  • Fig. 2 shows a side view in the direction of arrow II of Fig. 1 with the omission of a guide column.
  • a frame 1 which has an essentially vertical stand 2 and a holding frame 3.
  • the holding frame 3 rests, as can be seen particularly from FIG. 2, on feet 4, of which at least one can be adjusted in height with the aid of an adjusting device 5 in order to be able to adjust the height of the holding frame 3 for holding a vessel 7 standing on a carriage 6.
  • a holding plate 8 extends against one leg of the holding frame 3; one can be seen in FIG. 1, the other in FIG. 2.
  • the vessel 7 is centered exactly on the axis A (FIG. 2) in the middle of a stand (S) for the vessel 7 enclosed by the holding frame 3.
  • the holding frame 3 can also be provided with holding devices, such as belts or the like. as is known from mixers with a vertical shaft for holding a mixing vessel.
  • the vertical stand 2 has a straight guide in the form of two guide columns 9.
  • a carriage 10 can be moved up and down along these columns 9. As such, this movement could be done by hand, the carriage 10 being fixed in the respective position, e.g. is clamped.
  • this drive comprises an adjusting spindle 11 which can be driven by a motor 12.
  • both the straight guide (columns 9) and the drive could be designed in a different way, for example in the form of a prism guide or in the form of a vertical chain drive or a toothed rack.
  • a housing-like support 15 for receiving a scale 16 is attached to the slide 10. Due to the fact that this scale 16 can now be moved up and down, an object, the density of which is to be determined, may be attached to a load-carrying part 17, only in the dry state outside the vessel 7 filled with a measuring liquid F known density, and then after the carriage has been lowered 10 and immersing the object in the liquid F are then weighed in the wet state.
  • a load-carrying part 17 only in the dry state outside the vessel 7 filled with a measuring liquid F known density, and then after the carriage has been lowered 10 and immersing the object in the liquid F are then weighed in the wet state.
  • the scale 16 is provided with two load-bearing parts in the present preferred exemplary embodiment. This is particularly advantageous if the object to be measured floats in the liquid, that is to say presses up against the load-bearing part 17 during the measurement. With only one load-bearing part 17 for dry and wet measurement, this must be designed, for example, as a mandrel or as a hook for piercing the object, which damages the latter, or as a basket, which requires a somewhat tedious insertion of the object. If the load-bearing part 17 is only used for wet measurement, it can e.g. B. can be provided with a sieve in the form of a spherical cutout, which is lowered onto the object floating on the surface. The dry measurement, however, takes place on another
  • Load receiving part 18 which is designed as an upwardly directed weighing plate arranged above the load receiving part 17 for wet measurement. This makes double weighing easier and quicker.
  • both load-bearing parts 17, 18 act on a common force transmission member 19, as can be seen from the broken line in FIG. 2. For this purpose sits a foot 20 of the weighing plate 18 on the force transmission member 19, while at the same time a hook section 21 of the load-bearing part 17 is supported on the top of the force transmission member 19.
  • both the dry weight and the wet weight can easily be determined with one and the same balance 16.
  • the measurement results of the scale 16 are first stored in a buffer 22 at storage locations provided for this purpose, so that at the end of the measurements in a
  • Computing unit 23 to be linked together to determine the density. It would also be conceivable to record the measured values on a display screen or by means of a printer instead of the buffer 22 and to enter them in a computer for evaluation. Manual switches could of course be provided to ensure the sequence, but it is preferred to use one
  • program control unit 24 which on the one hand controls the reading of the measurement results into the storage locations of the buffer store 22, but on the other hand also the reading of these storage locations and the transfer to the computing unit 23.
  • the program control unit 24 has both the buffer storage 22 and the computing unit 23 connected.
  • the evaluation could also be carried out manually in a simplified embodiment, so that at the end of the measurements it would only be necessary to display the contents of the buffer store 22.
  • the program control unit 24 is also, expediently connected via a bus 25 to the scale 16, on the one hand to receive information about the processes on this scale 16 (dry weighing, wet weighing, temperature measurement, level measurement etc.), and on the other hand possibly processes on the scale to control yourself. Thus, it can be expedient for the common during the vertical movement of the slide 10 To lock the transmission member 19 and / or the weighing plate 18 or the load receiving part 17 via a locking device, not shown, known per se.
  • the program control unit 24 is also connected via a control line 26 to the motor 12 for controlling its upward or downward movement.
  • both an output of the program control unit 24 and an output of the arithmetic unit 23 are connected to a device 28 seated on a bracket arm 27 protruding from the stand 2, which device expediently has a display field 29, for example an LCD display screen, and a printer 30 as a further display device and possibly also a keypad for entering any further data or for switching operating modes.
  • a device 28 seated on a bracket arm 27 protruding from the stand 2
  • a device 28 expediently has a display field 29, for example an LCD display screen, and a printer 30 as a further display device and possibly also a keypad for entering any further data or for switching operating modes.
  • a main switch Sw is first closed. Closing the main switch Sw activates the program control unit 24 to carry out a first program step, which is carried out in one
  • Taring process to take into account the density of the parts holding the object - especially for wet measurement. Since the temperature of the environment or the liquid F can influence the density measurement, it is expedient to provide a temperature measurement step as the next step. Accordingly, the program control unit 24 will release a temperature sensor 32, for example provided on the load-bearing part 17 or on the slide 10, for measurement. If the air temperature is to be measured first, this takes place, for example, in the raised position of the slide 10, for example in the position shown in FIG. 1. This step can be omitted if desired; but if it is carried out, the result of the measurement is then read into the buffer 22.
  • a temperature sensor 32 for example provided on the load-bearing part 17 or on the slide 10 for measurement. If the air temperature is to be measured first, this takes place, for example, in the raised position of the slide 10, for example in the position shown in FIG. 1. This step can be omitted if desired; but if it is carried out, the result of the measurement is then read into the buffer 22.
  • the program control unit 24 now issues a command to the display screen 29 in order to induce the operator to place the object to be measured on the load-carrying part 18 (command “dry measurement”).
  • the dry weight is first determined there and the result, expediently in a storage location provided for this purpose , read into the buffer 22.
  • the program control unit 24 then first issues a command to the display screen 29 in order to induce the operator to put the object to be measured on the load-bearing part 17 or to place it in the liquid under the sieve (command "wet measurement”). After acknowledgment by the Operator using the keypad 31 (or after
  • Determining the presence of a load by the scale 16 gives the program control unit a command to the motor 12 to lower the carriage 10.
  • the carriage 10 is advantageously lowered under
  • Liquid level above an immersed body dependent hydrostatic pressure of the liquid F can affect the density, it is advantageous to maintain a constant immersion depth.
  • the type of distance sensor and its attachment are not critical. For example, it can be installed in place of the temperature sensor 32, or advantageously in addition to it at the same location. He can then determine the liquid level, for example, by changing the conductivity between two electrodes.
  • an ultrasonic range finder (transit time or
  • Phase shift range finder 33 preferably near axis A (FIG. 2), although a laser range finder could also be used.
  • the measuring principle can be carried out according to the triangulation method (basic range finder) or, as mentioned, according to the transit time or the Doppler principle.
  • Attachment to the carrier 15 can have the advantage that it is not absolutely necessary to choose the change in conductivity when the liquid level is reached, but if necessary different immersion depths for different measurements, e.g. to be able to specify by means of the keypad 31.
  • a change in the conductivity when the liquid level is reached for example at the location of the temperature sensor 32, can lead to different immersion depths if the motor 12 is still moved by a certain number of revolutions when the liquid level is reached.
  • the carriage 10 moves along a position marking bar 34, the position markings of which can be read, for example optically (for example via a binary code), capacitively or inductively are. It is understood that such a position marking bar 34 can also take over the function of the limit switch 14 and then make it unnecessary. If the level of the liquid F is always constant (for example by providing an, preferably closable, overflow at a predetermined level of the vessel 7), the marking strip 34 can also be used to determine the immersion depth.
  • the wet measurement is now carried out, ie the weight is determined in a liquid F of predetermined density, and the result is again carried out on a designated one Storage space, read into the buffer 22, which now contains the values of the temperature, the dry and the wet weight.
  • the slide 10 can now be raised to a predetermined starting position by a command from the program control unit 24 to the motor 12.
  • the program control unit 24 now initiates the reading of the collected values from the buffer 22 and the transfer to the evaluation computer 23, which displays the result, but possibly also the individual measurement results, on one of the display devices 29 and / or 30, but expediently to hold the Have values printed out via printer 30.
  • a memory for example a mass memory

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Abstract

Eine Wägeeinrichtung zur Dichtebestimmumg weist in ihrer bevorzugten Ausführungsform wenigstens ein Lastaufnahmeteil (17) an einer Waage (16) und einen im wesentlichen vertikalen Ständer (2) nahe einem Standplatz (S) für ein mit einer Messflüssigkeit (F) bekannter Dichte füllbares Gefäss (7) auf. Der Ständer (2) besitzt eine vertikale Geradführung (9) für einen ihr entlang auf und ab bewegbaren Träger (15), auf dem die Waage (16) gelagert ist. Für die Dichtesbestimmung von Gegenständen von geringerer Dichte als jene der Messflüssigkeit ist für die Trockenmessung ein zweites Lastaufnahmeteil (18) vorgesehen.

Description

Beschreibung
Wägeeinrichtung zur Dichtebestirtirαung
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Bestimmung der Dichte von festen Körpern, insbesondere solchen grösserer Abmessung und mit einer Dichte kleiner als jener von Wasser, und bezieht sich auf eine Wägeeinrichtung zur Dichtebestimmung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Betrieb der Wägeeinrichtung.
Derartige Einrichtungen sind als relativ kleine
Laboratoriumsgeräte auf dem Markt. Diese bestehen vornehmlich aus einem mit einer Waage verbundenen Ständer, der über eine Waagschale zur Bestimmung des Trockengewichts an Luft verfügt. An diesem Ständer ist weiterhin ein Korb befestigt, der in ein nicht direkt mit der Waage verbundenes Gefäss mit einer
Flüssigkeit bekannter Dichte eintaucht, in welche der Gegenstand zur Messung des Nassgewichts eingebracht wird. Nun ist es oft erforderlich bzw. zweckmässig, die Dichte grösserer Körper zu kennen bzw. zu bestimmen. Dies ist mit den herkömmlichen Waagen nur etwa in der Form durchführbar, wie es schon Archimedes getan hat, was mehrere Arbeitsschritte benötigt und somit relativ mühsam und zeitaufwendig ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Wägeeinrichtung der oben angegebenen Art so auszubilden, dass sie es mit - gegenüber dem Stand der Technik - verringertem Aufwand erlaubt, die Dichte auch grösserer Körper zu bestimmen. Die Aufgabe wird durch eine Einrichtung gelöst, welche eine Relativbewegung zwischen dem Lastaufnahmeteil und der Messflüssigkeit, in welche ein Gegenstand eingebracht wird, dessen Dichte zu bestimmen ist, bewirken kann. Dank dieser Verstellmöglichkeit zwischen Waage und Messflüssigkeit vereinfacht sich das Verfahren zur Dichtebestimmung insofern, als sich die Arbeitsschritte ohne zusätzliche Manipulationen an den Geräten und dem zu messenden Gegenstand durchführen lassen. Mit einem motorischen Antrieb für die Verstellung der relativen Lage zwischen Lastaufnahmeteil und Messflüssigkeit, einer Steuereinheit und einer programmierbaren Recheneinheit als zusätzlicher Einrichtung lässt sich das Verfahren gar automatisieren .
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Waage auf einem Träger montiert, der über eine Antriebseinrichtung entlang dem Ständer in vertikaler Richtung verstellt werden kann. Dadurch, dass die Waage über einen Hand- oder Motorantrieb auf und ab bewegbar ist, kann leicht das Trockengewicht des jeweiligen Körpers bestimmt und anschliessend durch Eintauchen dieses Körpers in die im Gefäss enthaltene Messflüssigkeit von bekannter Dichte (meist Wasser) auch das Nassgewicht ermittelt werden.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird anstelle der Waage das die Messflüssigkeit enthaltende Gefäss auf und ab bewegt .
In einer weiteren Ausführungsform wird nach der Trockenmessung das Eintauchen des Gegenstandes für die Bestimmung seines
Nassgewichts dadurch herbeigeführt, dass der Flüssigkeitsspiegel im Gefäss durch Zulauf dieser Flüssigkeit erhöht wird. Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die oben umrissene Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 9 gelöst. In diesem Falle sind für die Trocken- und für die Nassmessung an derselben Waage je ein Lastaufnahmeteil vorgesehen, was den Ablauf vereinfacht. Es sei jedoch betont, dass es bevorzugt ist, wenn die Merkmale des Anspruches 1 und des Anspruches 9 miteinander kombiniert werden, wie sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles noch ergeben wird.
Dieses bevorzugte Ausführungsbeispiel sei nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben, in welchen die
Fig. 1 eine Perspektivansicht einer erfindungsgemässen Wägeeinrichtung, und die
Fig. 2 eine Seitenansicht in Richtung des Pfeils II der Fig. 1 unter Weglassung einer Führungssäule zeigt.
Gemass Fig. 1 ist ein Gestell 1 vorgesehen, das einen im wesentlichen vertikalen Ständer 2 und einen Halterahmen 3 aufweist. Der Halterahmen 3 ruht, wie besonders aus Fig. 2 ersichtlich ist, auf Füssen 4, von denen wenigstens einer mit Hilfe einer Justiereinrichtung 5 höhenverstellbar ist, um den Halterahmen 3 zum Festhalten eines auf einem Wagen 6 stehenden Gefässes 7 höhenmässig anpassen zu können. Von beiden Seiten des vertikalen Ständers 2 aus erstreckt sich je ein Haltebleche 8 gegen einen Schenkel des Halterahmens 3; das eine ist in Fig. 1, das andere in Fig. 2 zu sehen. Mit diesen beiden Halteblechen 8 wird das Gefäss 7 genau auf die Achse A (Fig. 2) in der Mitte eines vom Halterahmen 3 umschlossenen Standplatzes (S) für das Gefäss 7 zentriert. Im übrigen kann der Halterahmen 3 auch noch mit Festhalteeinrichtungen, wie Gurten od. dgl., versehen sein, wie dies von Mischern mit vertikaler Welle zum Festhalten eines Mischgefässes bekannt ist.
Der vertikale Ständer 2 weist eine Geradführung in Form zweier Führungssäulen 9 auf. Entlang dieser Säulen 9 ist ein Schlitten 10 auf und ab bewegbar. An sich könnte diese Bewegung von Hand erfolgen, wobei der Schlitten 10 in der jeweiligen Position fixiert, z.B. festgeklemmt, wird. Bevorzugt ist es jedoch, wenn eine Antriebseinrichtung vorgesehen ist, um diese Bewegung ruckfrei und automatisch durchführen zu können. Dieser Antrieb umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Verstellspindel 11, die von einem Motor 12 antreibbar ist. Es versteht sich jedoch, dass sowohl die Geradführung (Säulen 9) als auch der Antrieb in anderer Weise ausgebildet sein könnten, etwa in Form einer Prismenführung bzw. in Form eines vertikalen Kettenantriebes oder einer Zahnstange.
An sich wäre es möglich, das Anlangen des Schlittens 10 in der obersten oder untersten Stellung an Führungshaltern 13 durch die Erhöhung der Stromaufnahme des Motors 12 festzustellen und damit dann den Motor 12 abzustellen. Bevorzugt ist es jedoch, wenn wenigstens ein herkömmlicher Endschalter 14 vorgesehen ist, wie in den Fig. 1 und 2 schematisch angedeutet wurde.
Wie ersichtlich, ist am Schlitten 10 ein gehäuseartiger Träger 15 zur Aufnahme einer Waage 16 befestigt. Dadurch, dass nun diese Waage 16 auf und ab bewegbar ist, kann ein etwa an einem Lastaufnahmeteil 17 befestigter Gegenstand, dessen Dichte zu bestimmen ist, erst in trockenem Zustand ausserhalb des mit einer Messflüssigkeit F bekannter Dichte gefüllten Gefässes 7 und sodann nach Absenken des Schlittens 10 und Eintauchen des Gegenstandes in die Flüssigkeit F dann im nassen Zustand gewogen werden. Als Variante wäre es auch möglich, den Träger statt für die Aufnahme der Waage als bewegliches Podest für das Gefäss zu gestalten oder den Ständer samt Waage gegenüber einem feststehenden Gefäss und Halterahmen zu verstellen. Massgebend ist, dass eine definierte Relativbewegung zwischen dem Lastaufnahmeteil an der Waage und der Oberfläche der Flüssigkeit ermöglicht wird. In diesem Sinne ist auch eine Vorrichtung denkbar, die allein die Oberfläche der Flüssigkeit im Gefäss gegenüber einer feststehenden Waage anhebt und absenkt, zum Beispiel in Form einer Pumpe und eines Ausgleichsgefässes . Das Verstellen bzw. Verfahren des leichtesten Teils, der Waage 16, hat allerdings konstruktiv klar Vorteile.
Zur Vereinfachung der beiden Wägungen ist beim vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel die Waage 16 mit zwei Lastaufnahmeteilen versehen. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn der auszumessende Gegenstand in der Flüssigkeit schwimmt, also während der Messung nach oben gegen das Lastaufnahmeteil 17 drückt. Mit nur einem Lastaufnahmeteil 17 für die Trocken- und die Nassmessung muss dieses beispielsweise als Dorn oder als Haken zum Einstechen in den Gegenstand ausgebildet sein, was letzteren beschädigt, oder als Korb, was ein etwas mühsames einlegen des Gegenstands bedingt. Wird das Lastaufnahmeteil 17 jedoch nur für die Nassmessung verwendet, kann es z. B. mit einem Sieb in Form eines Kugelausschnittes versehen werden, das auf den an der Oberfläche schwimmende Gegenstand abgesenkt wird. Die Trockenmessung hingegen erfolgt auf einem weiteren
Lastaufnahmeteil 18, das als ein nach oben gerichtetes und oberhalb des Lastaufnahmeteils 17 für die Nassmessung angeordneten Wägetellers ausgebildet ist. Damit kann die zweifache Wägung einfacher und rascher durchgeführt werden.
Zur Vereinfachung der Konstruktion ist es dabei sinnvoll, wenn beide Lastaufnahmeteile 17, 18 auf ein gemeinsames Kraftübertragungsglied 19 wirken, wie aus der strichliierten Darstellung der Fig. 2 ersichtlich ist. Zu diesem Zweck sitzt ein Fuss 20 des Wägetellers 18 auf dem Kraftübertragungsglied 19 auf, während sich gleichzeitig ein Hakenabschnitt 21 des Lastaufnahmeteiles 17 auf der Oberseite des Kraftübertragungsgliedes 19 abstützt. So kann mit ein und derselben Waage 16 leicht sowohl das Trockengewicht als auch das Nassgewicht bestimmt werden.
Die Messergebnisse der Waage 16 werden zunächst in einem Zwischenspeicher 22 an entsprechend dafür vorgesehenen Speicherplätzen gelagert, um am Ende der Messungen in einer
Recheneinheit 23 miteinander zur Ermittlung der Dichte verknüpft zu werden. Denkbar wäre auch, an Stelle des Zwischenspeichers 22 die Messwerte an einem Anzeigeschirm oder mittels eines Druckers festzuhalten und sie zur Auswertung in einen Rechner einzugeben. Zur Sicherung der Abfolge könnten natürlich manuelle Schalter vorgesehen werden, doch ist es bevorzugt, eine
Programmsteuereinheit 24 vorzusehen, die einerseits das Einlesen der Messergebnisse in die Speicherplätze des Zwischenspeichers 22 steuert, anderseits aber auch das Ablesen dieser Speicherplätze und die Übertragung in die Recheneinheit 23. Zu diesem Zwecke ist die Programmsteuereinheit 24 sowohl mit dem Zwischenspeicher 22 als auch der Recheneinheit 23 verbunden. Es versteht sich aber, dass die Auswertung in einer vereinfachten Ausführung auch manuell erfolgen könnte, so dass es am Ende der Messungen lediglich erforderlich wäre, den Inhalt des Zwischenspeichers 22 zur Anzeige zu bringen.
Die Programmsteuereinheit 24 ist aber auch, zweckmässig über einen Bus 25, mit der Waage 16 verbunden, um einerseits eine Information über die Vorgänge an dieser Waage 16 (Trockenwiegen, Nasswiegen, Temperaturmessung, Niveaumessung etc.) zu erhalten, anderseits gegebenenfalls Vorgänge an der Waage selbst zu steuern. So kann es zweckmässig sein, während der Vertikalbewegung des Schlittens 10 das gemeinsame Übertragungsglied 19 und/oder den Wiegeteller 18 bzw. den Lastaufnahmeteil 17 über eine nicht dargestellte, an sich bekannte Arretiereinrichtung zu arretieren. Ferner ist die Programmsteuereinheit 24 über eine Steuerleitung 26 mit dem Motor 12 zur Steuerung seiner Aufwärts- oder Abwärtsbewegung verbunden. Schliesslich sind sowohl ein Ausgang der Programmsteuereinheit 24 als auch ein Ausgang der Recheneinheit 23 mit einem an einem vom Ständer 2 vorragenden Konsolarm 27 sitzenden Gerät 28 verbunden, das zweckmässig einerseits ein Anzeigefeld 29, z.B. einen LCD-Anzeigeschirm, anderseits als weitere Anzeigeeinrichtung einen Drucker 30 sowie gegebenenfalls ein Tastenfeld zur Eingabe allfälliger weiterer Daten bzw. zum Umschalten von Betriebsarten aufweist. Es ist klar, dass Zwischenspeicher 22, Recheneinheit 23 und Programmsteuereinheit 24 vorteilhaft im Gerät 28 vereinigt sein können.
Wenn nun die Dichte eines Körpers bestimirit werden soll, so wird zunächst ein Hauptschalter Sw geschlossen. Das Schliessen des Hauptschalters Sw aktiviert die Programmsteuereinheit 24 zur Durchführung eines ersten Programmschritts, der in einem
Tariervorgang zur Berücksichtigung der Dichte der den Gegenstand haltenden Teile - insbesondere für die Nassmessung - besteht. Da die Temperatur der Umgebung bzw. der Flüssigkeit F die Dichtemessung beeinflussen kann, ist es zweckmässig, als nächsten Schritt einen Temperaturmessschritt vorzusehen. Dementsprechend wird die Programmsteuereinheit 24 einen, beispielsweise am Lastaufnahmeteil 17 oder am Schlitten 10 vorgesehenen Temperaturfühler 32 zur Messung freigeben. Wenn zunächst die Lufttemperatur gemessen werden soll, so erfolgt dies z.B. in angehobener Stellung des Schlittens 10, etwa in der in Fig. 1 dargestellten Lage. Dieser Schritt kann gewünschtenfalls entfallen; wenn er aber durchgeführt wird, wird das Ergebnis der Messung anschliessend in den Zwischenspeicher 22 eingelesen. Die Programmsteuereinheit 24 gibt nun einen Befehl an den Anzeigeschirm 29 um die Bedienungsperson zu veranlassen, das zu messende Objekt auf den Lastaufnahmeteil 18 zu legen (Befehl „Trockenmessung"). Dort wird zunächst das Trockengewicht festgestellt und das Ergebnis, zweckmässig an einem dafür vorgesehenen Speicherplatz, in den Zwischenspeicher 22 eingelesen.
Anschliessend gibt die Programmsteuereinheit 24 erst einen Befehl an den Anzeigeschirm 29 um die Bedienungsperson zu veranlassen, das zu messende Objekt auf den Lastaufnahmeteil 17 zu stecken bzw. es in die Flüssigkeit unter das Sieb zu legen (Befehl „Nassmessung"). Nach Quittierung durch die Bedienungsperson mittels des Tastenfeldes 31 (oder nach
Feststellung des Vorhandenseins einer Last durch die Waage 16) gibt die Programmsteuereinheit einen Befehl an den Motor 12, den Schlitten 10 abzusenken.
Das Absenken des Schlittens 10 erfolgt zweckmässig unter
Steuerung durch einen Abstandsensor, der bei Erreichen eines gewünschten Abstands zwischen der Oberfläche der Messflüssigkeit F und einer bestimmten Stelle des Lastaufnahmeteils 17 bzw. einer gewünschten Eintauchtiefe über die Programmsteuerstufe 24 das Abschalten des Motors 12 veranlasst. Weil der vom
Flüssigkeitsniveau über einem eingetauchten Körper abhängige hydrostatische Druck der Flüssigkeit F die Dichte beeinflussen kann, ist es vorteilhaft, eine stets gleichbleibende Eintauchtiefe einzuhalten. Die Art des Abstandsensors und seine Anbringung sind nicht kritisch. Beispielsweise kann er an Stelle des Temperaturfühlers 32, oder vorteilhaft zusätzlich zu ihm am selben Ort, angebracht sein. Er kann dann beispielsweise den Flüssigkeitsspiegel durch eine Veränderung der Leitfähigkeit zwischen zwei Elektroden bestimmen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist an der Unterseite des Trägers 15 ein Ultraschall-Entfernungsmesser (Laufzeit- oder
Phasenverschiebungs-Entfernungsmesser) 33, vorzugsweise nahe der Achse A (Fig. 2), vorgesehen, obwohl auch ein Laser- Entfernungsmesser eingesetzt werden könnte. Das Messprinzip kann dabei nach der Triangulierungsmethode (Basis-Entfernungsmesser) oder, wie erwähnt, nach dem Laufzeit- oder dem Doppler-Prinzip erfolgen. Die Anbringung am Träger 15 kann den Vorteil haben, dass es nicht unbedingt erforderlich ist, die Änderung der Leitfähigkeit bei Erreichen des Flüssigkeitsspiegels zu wählen, sondern gegebenenfalls unterschiedliche Eintauchtiefen für unterschiedliche Messungen, z.B. mittels des Tastenfeldes 31, vorgeben zu können. Anderseits kann auch eine Änderung der Leitfähigkeit bei Erreichen des Flüssigkeitsspiegels etwa am Ort des Temperatursensors 32 zu unterschiedlichen Eintauchtiefen führen, wenn ab dem Erreichen des Flüssigkeitsspiegels der Motor 12 noch um eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen bewegt wird. Hierzu kann es entweder vorteilhaft sein, den Motor 12 als Schrittmotor auszubilden und ihm einen Schrittzähler zuzuordnen oder, was bevorzugt ist, der Schlitten 10 bewegt sich entlang einer Positionsmarkierungsleiste 34, deren Positionsmarkierungen beispielsweise optisch (z.B. über einen Binärcode), kapazitiv oder induktiv, ablesbar sind. Es versteht sich, dass eine solche Positionsmarkierungsleiste 34 auch die Funktion der Endschalter 14 übernehmen kann und diese dann überflüssig macht. Wenn das Niveau der Flüssigkeit F stets gleichbleibend ist (beispielsweise indem an einem vorbestimmten Niveau des Gefässes 7 ein, vorzugsweise verschliessbarer, Überlauf vorgesehen wird) , kann die Markierungsleiste 34 auch für die Bestimmung der Eintauchtiefe herangezogen werden.
In jedem Falle erfolgt nun die Nassmessung, d.h. die Gewichtsbestimmung in einer Flüssigkeit F vorbestimmter Dichte, und das Resultat wird wiederum an einem dafür vorgesehenen Speicherplatz, in den Zwischenspeicher 22 eingelesen, der nun die Werte der Temperatur, des Trocken- und des Nassgewichtes enthält. Nun kann der Schlitten 10 durch einen Befehl der Programmsteuereinheit 24 an den Motor 12 in eine vorbestimmte Ausgangslage hochgefahren werden. Die Programmsteuereinheit 24 veranlasst nun das Auslesen der gesammelten Werte aus dem Zwischenspeicher 22 und zur Übergabe an den Auswerterechner 23, der das Resultat, gegebenenfalls aber auch die einzelnen Messergebnisse an einer der Anzeigeeinrichtungen 29 und/oder 30 zur Anzeige bringt, zweckmässig aber zum Festhalten der Werte über den Drucker 30 ausdrucken lässt. Alternativ könnte an Stelle des oder zusätzlich zum Drucker 30 ein Speicher (z.B. ein Massenspeicher) zur Aufnahme einer Vielzahl von Messwerten bzw. errechneten Resultaten vorgesehen werden.

Claims

Patentansprüche
1. Wägeeinrichtung zur Dichtebestimmung, mit einer Waage (16) mit wenigstens einem Lastaufnahmeteil (17, 18) und mit einem im wesentlichen vertikalen Ständer (2) nahe einem Standplatz (S) für ein mit einer Messflüssigkeit (F) bekannter Dichte füllbares Gefäss (7), dadurch gekennzeichnet, dass die Wägeeinrichtung Mittel zur Verstellung des Abstands zwischen dem wenigstens einen Lastaufnahmeteil (17) und der Oberfläche der Messflüssigkeit (F) aufweist.
2. Wägeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ständer (2) eine vertikale Geradführung (9) für einen ihr entlang auf und ab bewegbaren Träger (15) für die Waage (16) oder das Gefäss (7) aufweist.
3. Wägeeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebseinrichtung (11, 12) für die Bewegung des Trägers (15) vorhanden ist.
4. Wägeeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung eine von einem Motor (12) getriebene Spindel (11) aufweist und mit wenigstens einem Endschalter (14) zur Steuerung der Antriebseinrichtung versehen ist.
5. Wägeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstandssensor (33) vorhanden ist, der Angaben zum Abstand zwischen der Oberfläche der Messflüssigkeit (F) und dem Lastaufnahmeteil (17) liefert.
6. Wägeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperaturmesseinrichtung (32) zur Bestimmung der Temperatur der Luft oder/und der Messflüssigkeit vorhanden ist, welche einen Gegenstand, dessen Dichte zu bestimmen ist, umgibt.
7. Wägeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine programmierbare Recheneinheit (23) angeschlossen ist, welche über einen Zwischenspeicher (22) für die Registrierung von Messwerten verfügt und das Resultat der Dichtebestimmung ermittelt.
8. Wägeeinrichtung nach Anspruch 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine an die Recheneinheit (23) gekoppelte Steuereinrichtung (24) zur Steuerung der
Antriebseinheit (11, 12) und zur Ausführung eines Programms für den Messablauf aufweist.
9. Wägeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei auf ein gemeinsames Kraftübertragungsglied (19) wirkende Lastaufnahmeteile (17, 18) vorhanden sind.
10. Wägeeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite, für eine Trockenmessung vorgesehene Lastaufnahmeteil (18) nach oben gerichtet und oberhalb des ersten, für eine Nassmessung geeigneten Lastaufnahmeteils (17) angeordnet ist.
11. Wägeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verstellung des Abstands eine Vorrichtung zum
Anheben und Absenken der Oberfläche der Messflüssigkeit (F) im Gefäss (7) vorhanden ist.
12. Verfahren zum Betrieb einer Wägeeinrichtung zur
Dichtebestimmung nach Anspruch 1, worin ein Gegenstand, dessen Dichte zu bestimmen ist, in Luft gewogen, in eine Messflüssigkeit eingebracht und in der Messflüssigkeit gewogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen des Gegenstands in die Messflüssigkeit (F) durch verstellen des Abstands zwischen einem Lastaufnahmeteil (17) und der Oberfläche der Messflüssigkeit (F) erfolgt.
13. Verfahren nach Anspruch 12 mit den zusätzlichen Merkmalen der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungstemperaturen des Gegenstands unmittelbar vor oder nach der Wägung sowohl in Luft als auch in der Messflüssigkeit gemessen, die Wägewerte in einem Zwischenspeicher (22) gespeichert und zusammen mit den
Ergebnissen der Temperaturmessungen einer programmierbaren Recheneinheit (23) zur Berechnung der Dichte zugeführt werden.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, mit den zusätzlichen Merkmalen der Ansprüche 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Schritte zur Dichtebestimmung von der programmierbaren Recheneinheit (23) gesteuert automatisch ablaufen, wobei der Verstellweg mit Hilfe des Abstandsensors (33) bestimmt wird.
GEÄNDERTE ANSPRÜCHE
[beim Internationalen Büro am 12. Juli 2000 (12.07.00) eingegangen ursprüngliche Ansprüche 2 und 12 gestrichen; ursprüngliche Ansprüche 3-10 umnumeriert als
Ansprüche 2-9; ursprüngliche Ansprüche 1, 13 und 14 geändert; ursprünglicher Anspruch 11 geändert und umnumeriert als Anspruch 10; neue Ansprüche 11 und 12 hinzugefügt; alle weiteren Ansprüche unverändert (4 Seiten)] 1. Wägeeinrichtung zur Dichtebestimmung, mit einer Waage (16) mit wenigstens einem Lastaufnahmeteil (17, 18) und mit einem im wesentlichen vertikalen Ständer (2) nahe einem Standplatz (S) für ein mit einer Messflüssigkeit (F) bekannter Dichte füllbares Gefäss (7), dadurch gekennzeichnet, dass der Ständer (2) eine vertikale Geradführung (9) für einen ihr entlang auf und ab bewegbaren Träger (15) für die Waage (16) aufweist .
2. Wägeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebseinrichtung (11, 12) für die Bewegung des Trägers (15) vorhanden ist.
3. Wägeeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung eine von einem Motor (12) getriebene Spindel (11) aufweist und mit wenigstens einem Endschalter (14) zur Steuerung der Antriebseinrichtung versehen ist.
4. Wägeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstandssensor (33) vorhanden ist, der Angaben zum Abstand zwischen der Oberfläche der Messflüssigkeit (F) und dem Lastaufnahmeteil (17) liefert.
5. Wägeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperaturmesseinrichtung (32) zur Bestimmung der Temperatur der Luft oder/und der Messflüssigkeit (F) , welche einen Gegenstand, dessen Dichte zu bestimmen ist, umgibt, vorhanden ist.
6. Wägeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine programmierbare Recheneinheit (23) angeschlossen ist, welche über einen Zwischenspeicher (22) für die Registrierung von Messwerten verfügt und das Resultat der Dichtebestimmung ermittelt.
7. Wägeeinrichtung nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine an die Recheneinheit (23) gekoppelte Steuereinheit (24) zur Steuerung der Antriebseinrichtung (11, 12) und zur Ausführung eines Programms für den Messablauf aufweist.
8. Wägeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei auf ein gemeinsames Kraftübertragungsglied (19) wirkende Lastaufnahmeteile (17, 18) vorhanden sind.
9. Wägeeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite, für eine Trockenmessung vorgesehene Lastaufnahmeteil (18) nach oben gerichtet und oberhalb des ersten, für eine Nassmessung geeigneten Lastaufnahmeteils (17) angeordnet ist.
10. Wägeeinrichtung zur Dichtebestimmung, mit einer Waage (16) mit wenigstens einem Lastaufnahmeteil (17, 18) und mit einem im wesentlichen vertikalen Ständer (2) nahe einem Standplatz (S) für ein mit einer Messflüssigkeit (F) bekannter Dichte füllbares Gefäss, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verstellung des Abstands zwischen der Oberfläche der Messflüssigkeit (F) im Gefäss (7) und dem Lastaufnahmeteil (17) eine Vorrichtung zum Anheben und Absenken der
Oberfläche der Messflüssigkeit (F) im Gefäss (7) vorhanden ist.
GEÄNDERTES BLATT (ARTDXEL 19)
1. Verfahren zum Betrieb einer Wägeeinrichtung zur Dichtebestimmung mit einer Waage (16) mit wenigstens einem Lastaufnahmeteil (17, 18) und mit einem eine vertikale Geradführung (9) für einen ihr entlang auf und ab bewegbaren Träger (15) für die Waage (16) aufweisenden Ständer (2) nahe einem Standplatz (S) für ein mit einer Messflüssigkeit (F) bekannter Dichte füllbares Gefäss, wobei ein Gegenstand, dessen Dichte zu bestimmen ist, zur Bestimmung seines Trockengewichts in Luft gewogen, anschliessend die Waage auf dem bewegbaren Träger abgesenkt und der Gegenstand zur Bestimmung seines Nassgewichts in die Messflüssigkeit bekannter Dichte eingebracht und dort gewogen wird und aus den Ergebnissen der Bestimmung des Trockengewichts und der Bestimmung des Nassgewichts die Dichte errechnet wird.
12. Verfahren zum Betrieb einer Wägeeinrichtung zur Dichtebestimmung mit einer Waage (16) mit wenigstens einem Lastaufnahmeteil (17, 18) und mit einem im wesentlichen vertikalen Ständer (2) nahe einem Standplatz (S) für ein mit einer Messflüssigkeit (F) bekannter Dichte füllbares, mit einer Vorrichtung zum Anheben und Absenken der Oberfläche der Messflüssigkeit (F) versehenen Gefäss, wobei ein Gegenstand, dessen Dichte zu bestimmen ist, zur Bestimmung des Trockengewichts zunächst in Luft innerhalb des Volumens des Gefässes jedoch oberhalb der Oberfläche der
Messflüssigkeit (F) gewogen, anschliessend durch Anheben des Flüssigkeitsspiegels in die Messflüssigkeit (F) eingebracht und in der Messflüssigkeit (F) gewogen wird, und aus den Ergebnissen der Bestimmung des Trockengewichts und der Bestimmung des Nassgewichts die Dichte errechnet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12 worin die Wägeeinrichtung zusätzlich eine Temperaturmesseinrichtung (32), einen Zwischenspeicher (22) und eine programmierbare Recheneinheit
GEÄNDERTES BLATT (ARTDXEL 19) (23) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungstemperatur des Gegenstands unmittelbar vor oder nach der Wägung sowohl in Luft als auch in der Messflüssigkeit (F) gemessen, die Wägewerte in einem Zwischenspeicher (22) gespeichert und zusammen mit den
Ergebnissen der Temperaturmessung einer programmierbaren Recheneinheit (23) zur Berechnung der Dichte zugeführt werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, worin die Wägeeinrichtung zusätzlich einen Abstandssensor (33) sowie eine an eine programmierbare Recheneinheit (23) gekoppelte Steuereinheit
(24) zur Steuerung der Antriebseinrichtung (11, 12) und zur Ausführung eines Programms für den Messablauf aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Schritte zur Dichtebestimmung, von der programmierbaren Recheneinheit (23) gesteuert, automatisch ablaufen, wobei der Abstand zwischen der Oberfläche der Messflüssigkeit (F) und dem Lastaufnahmeteil (17) mit Hilfe des Abstandsensors (33) bestimmt wird.
GEÄNDERTES BLATT (ARTDXEL 19) Erklärung nach Artikel 19 Absatz 1
Die Änderung der Ansprüche beschränkt die Vielfalt möglicher Ausführungsformen. Sie wirkt sich auf die Beschreibung hinsichtlich der Aussagen aus, die die durch das Zusammenlegen der ursprünglichen Ansprüche 1 und 2 entfallenden Möglichkeiten betreffen.
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