LU84066A1

LU84066A1 - LIBRA

Info

Publication number: LU84066A1
Application number: LU84066A
Authority: LU
Inventors: Ernst Willi
Original assignee: Mettler Instrumente Ag
Priority date: 1982-04-02
Filing date: 1982-04-02
Publication date: 1982-09-13

Description

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Waage " Die Erfindung betrifft eine Waage mit einer Konsole, einem beweglichen Lastträger, der mittels einer aus in zwei Ebe-5 nen übereinander angeordneten elastischen Lenkern gebilde-. ten Parallelführung mit der Konsole verbunden ist, einem wegarmen Messsystem und einer diesem vorgeschalteten Messfeder."The invention relates to a balance with a console, a movable load carrier which is connected to the console by means of a parallel guide formed from two elastic levers arranged one above the other. A low-measurement system and a measuring spring connected upstream thereof.

10 Waagen dieser Art sind beispielsweise aus der CH-PS 552 799 und aus der unter der Nr. 0 016 238 veröffentlichten europäischen Patentanmeldung bekannt.10 scales of this type are known for example from CH-PS 552 799 and from the European patent application published under No. 0 016 238.

Bei einer dieser bekannten Waagen sind die Lenker mit aus-15 geprägten Biegestellen versehen, also nur über einen Teil ihrer Länge als Biegefedern wirksam, während als Messfeder eine Schraubenfeder dient. Die andere bekannte Waage benützt für die Lenker und für die Messfeder Biegefedern, welche über ihre ganze Länge einen stetigen Verlauf der Bie-20 geelastizität aufweisen.In one of these known scales, the handlebars are provided with bending points embossed, that is to say they act as bending springs only over part of their length, while a helical spring serves as the measuring spring. The other known scale uses spiral springs for the handlebars and for the measuring spring, which have a constant course of the bending elasticity over their entire length.

Lenker und Messfeder haben die Tendenz, bei einer Laständerung an der Waage zu kriechen, was zu Fehlern in der Anzeige des Wägeergebnisses führt.Handlebars and measuring springs tend to creep on the scale when the load changes, which leads to errors in the display of the weighing result.

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Gegenstand der Erfindung ist eine Waage, bei der durch Kriechen hervorgerufene Anzeigefehler weitgehend vermieden sind.The invention relates to a balance in which display errors caused by creep are largely avoided.

30 Das Kriechproblem ist z.B. in der DE-OS 2 040 987 behandelt, welche eine Vorrichtung zur Lastanzeige beschreibt, die zwei mechanische Widerstände aufweist, welche bei Belastung teilweise ausgelenkt werden und dabei eine Anzeigeeinrichtung beeinflussen. Zur Lösung des Kriechproblems 35 sollen diese Widerstände eine solche mechanische Hystérésis- - 2 -30 The creep problem is e.g. dealt with in DE-OS 2 040 987, which describes a device for load indication which has two mechanical resistances which are partially deflected under load and thereby influence a display device. In order to solve the creep problem 35, these resistors are said to have such a mechanical hysteresis.

Charakteristik besitzen, dass sie sich in ihrer Wirkung auf die Anzeigeeinrichtung gegenseitig kompensieren. Als Widerstände sind Schrauben- oder Biegefedern vorgesehen.Characteristic have that they mutually compensate in their effect on the display device. Coil or spiral springs are provided as resistors.

Λ 5 Die Praxis hat gezeigt, dass auf dieser Basis das Kriechproblem nicht leicht in den Griff zu bekommen ist, insbesondere bei gemischter Verwendung von Schrauben- und Biegefedern oder von flachen Lenkern und Messfedern, welche über ihre ganze Länge einen stetigen Verlauf der Biegeelastizi-10 tät aufweisen. Die Schwierigkeiten bestehen vor allem darin, dass für die Dimensionierung der elastischen Teile noch ande- « re Faktoren massgebend und möglichst alle die Anzeigegenauigkeit beeinträchtigenden Einflüsse dabei zu berücksichtigen sind. Beispielsweise muss für die Untersetzung der 15 vom Lastträger auf das Messsystem ausgeübten Kraft ein bestimmtes Verhältnis erreicht und eingehalten werden. Andererseits ist eine Konstruktion zu wählen, die es ermöglicht, die Auswirkungen von Temperaturänderungen auf die Messgenauigkeit mit möglichst wenig Aufwand möglichst gering zu 20 halten.Λ 5 Practice has shown that on this basis the creep problem is not easy to get to grips with, especially when mixed use of coil and spiral springs or flat handlebars and measuring springs, which have a constant course of the bending elasticity over their entire length act. The main difficulty lies in the fact that other factors are decisive for the dimensioning of the elastic parts and that all influences that impair the accuracy of the display have to be taken into account. For example, a certain ratio must be reached and maintained for the reduction of the 15 force exerted by the load carrier on the measuring system. On the other hand, a design must be selected that makes it possible to keep the effects of temperature changes on the measuring accuracy as low as possible with as little effort as possible.

Die Erfindung zeigt nun einen Weg, wie sich unter Berücksichtigung dieser Forderungen Kriechfehler ohne zusätzlichen Aufwand an Hilfsmitteln vermeiden lassen, und zwar be-25 steht die Lösung darin, dass erfindungsgemäss die Lenker und die Messfeder flache, steife Elemente mit örtlich konzentrierten Biegestellen sind und dass alle Biegestellen aus gleichem Material bestehen und so dimensioniert sind, dass die durch eine Laständerung hervorgerufene mittlere 30 Biegespannungsänderung an allen Biegestellen gleich ist.The invention now shows a way in which, taking these requirements into account, creep errors can be avoided without additional outlay on aids, and the solution is that, according to the invention, the handlebars and the measuring spring are flat, rigid elements with locally concentrated bending points and that all bending points consist of the same material and are dimensioned such that the average change in bending stress caused by a load change is the same at all bending points.

Beim Vorliegen gleicher Materialdehnungsverhältnisse an allen Biegestellen ist das Ausmass des Kriecheffektes an der Patallelführung und an der Messfeder ebenfalls gleich, so 35 dass eine Auswirkung auf das Messsystem unterbleibt. Die - 3 -If the same material expansion ratios are present at all bending points, the extent of the creep effect on the parallel guide and on the measuring spring is also the same, so that there is no effect on the measuring system. The 3 -

Uebereinstimmung ist natürlich aufgrund von Material- und Masstoleranzen nicht vollkommen. Durch die Verwendung gleichen Materials für alle Biegestellen und ähnliche oder gleiche Konstruktion derselben lässt sich jedoch eine sehr ge-5 naue Uebereinstimmung erreichen, und zwar über den ganzenAgreement is of course not perfect due to material and dimensional tolerances. By using the same material for all bending points and similar or the same construction of the same, however, a very exact match can be achieved, and that over the whole

Lastbereich, wenn durch geeignete Konstruktion dafür gesorgt wird, dass die Kompensationsbedingung im oberen Teil des Lastbereichs erfüllt ist, wo der Kriecheffekt am grössten ist. Aufgrund des gleichen Materials herrscht zudem an al-10 len Biegestellen der gleiche Temperaturkoeffizient in bezug auf Ausdehnung und Elastizitätsmodul, so dass sich der Einfluss von Temperaturänderungen auf die Messgenauigkeit ebenfalls weitgehend kompensieren lässt.Load range, if suitable construction ensures that the compensation condition is met in the upper part of the load range, where the creep effect is greatest. Due to the same material, the same temperature coefficient with regard to expansion and modulus of elasticity prevails at all bending points, so that the influence of temperature changes on the measuring accuracy can also be largely compensated for.

15 Erfindungsgemäss wird auf die durch eine Laständerung hervorgerufene mittlere BiegeSpannungsänderung an den Biegestellen abgestellt. Dabei bezieht sich der Mittelwert auf den variablen Verlauf der Biegespannungsänderung über die Länge der Biegestelle. Diese Voraussetzung ist für Materia-20 lien mit geringem Kriecheffekt hinreichend. Bei Verwendung von Materialien mit verhältnismässig hohem Ausmass des Kriecheffektes ist es zur Kompensation von Kriechfehlern zudem erforderlich, dass auch die mittlere Maximalbiegespannung an allen Biegestellen gleich ist.15 According to the invention, the average change in bending stress caused by a change in load at the bending points is used. The mean value refers to the variable course of the change in bending stress over the length of the bending point. This requirement is sufficient for materials with a low creep effect. When using materials with a relatively high degree of creep effect, it is also necessary to compensate for creep errors that the mean maximum bending stress is the same at all bending points.

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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen:Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing, namely:

Fig. 1 Schema einer Saitenwaage gemäss einer ersten Aus-30 führungsform,1 is a schematic of a string scale according to a first embodiment;

Fig. 2 und 3 Schnitt- bzw. Seitenansicht einer Saitenwaage gemäss einer zweiten Ausführungsform.2 and 3 sectional and side view of a string scale according to a second embodiment.

35 Die Waage nach Fig. 1 weist eine Konsole 1 und einen be- - 4 -35 The scales according to FIG. 1 have a console 1 and a loading device.

weglichen Lastträger 2 auf. Diese sind miteinander verbunden durch eine Parailelführung, welche aus in zwei Ebenen übereinander angeordneten elastischen Lenkern 3 bzw. 4 gebildet ist. Das wegarme Messsystem ist eine schwingende 5 Saite 5, d'er eine Messfeder 6 vorgeschaltet ist. Die Lenker 3 und 4 und die Messfeder 6 sind flache, steife Elemente mit örtlich konzentrierten Biegestellen 31,32,41,42 bzw. 61 und sind mit der Konsole 1 und dem Lastträger 2 einstückig ausgebildet. Somit bestehen alle Biegestellen aus gleichem 10 Material. Länge 1, Breite (Dimension senkrecht zur Zeichenebene) und Höhe h der Biegestellen sind jeweils nun so gewählt, dass einerseits die Federkonstanten der Parallelführung 3, 4 und der Messfeder 6 zusammen mit derjenigen der Saite 5 zu einem Verhältnis der auf die Saite 5 ausgeübten 15 Kraft K bezüglich der am Lastträger 2 wirkenden Kraft Qmovable load carrier 2. These are connected to one another by a parallel guide, which is formed from elastic links 3 and 4 arranged one above the other in two planes. The measuring system with a low displacement is an oscillating 5 string 5, which is preceded by a measuring spring 6. The links 3 and 4 and the measuring spring 6 are flat, rigid elements with locally concentrated bending points 31, 32, 41, 42 and 61, respectively, and are formed in one piece with the bracket 1 and the load carrier 2. This means that all bending points are made of the same 10 material. Length 1, width (dimension perpendicular to the plane of the drawing) and height h of the bending points are each chosen so that on the one hand the spring constants of the parallel guide 3, 4 and the measuring spring 6 together with that of the string 5 to a ratio of the 15 exerted on the string 5 Force K with respect to the force Q acting on the load carrier 2

führen, das bei gegebener Höchstlast der Waage an die Belastbarkeit der Saite angepasst ist, und dass anderseits die durch eine Laständerung hervorgerufene, im Mittel über die Länge 1 der Biegestellen genommene Biegespannungsände-20 rung an den Biegestellen 31,32,41,42 der Lenker 3 und 4 gleich sind wie an der Biegestelle 61 der Messfeder 6.lead, which is adapted to the load capacity of the string at a given maximum load of the balance, and that on the other hand the change in bending stress caused by a change in load, taken over the length 1 of the bending points, at the bending points 31, 32, 41, 42 of the handlebars 3 and 4 are the same as at the bending point 61 of the measuring spring 6.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 2 und 3, die prin- : zipiell gleich aufgebaut ist wie die nach Fig. 1, bestehen 25 die Konsole 10 und der Lastträger 11 je aus einer stabilen Rahmenkonstruktion, an der die Lenker 12,13,14 und 15 und die Messfeder 16 in Form flacher, steifer Elemente mit örtlich konzentrierten Biegestellen befestigt sind. Je die in einer Ebene angeordneten Lenker 12,13 bzw. 14,15 sind zusam-30 men einstückig ausgebildet, indem sie je durch einen Steg 17 bzw. 18 auf der Seite der Konsole 10 miteinander verbunden sind. Die an der Konsole 10 verankerte Messfeder 16 liegt in der Ebene der oberen Lenker 12,13 und ist mit diesen gleichermassen einstückig ausgebildet. Dadurch bestehen 35 die Lenker und die Messfeder, soweit sie Zusammenhängen, - 5 - nicht bloss aus gleichem Material, sondern stammen zwangsläufig aus demselben Stück Rohmaterial, ähnlich wie bei der Ausführung nach Fig. 1, womit minimale Materialabweichungen an den verschiedenen Biegestellen erzielt werden. Am freien 5 Ende der Messfeder 16 und am unteren Teil des Lastträgers 11 sind Sockel 19 bzw. 20 angebracht, zwischen denen die in diesen verankerte schwingende Saite 21 verläuft.In the embodiment according to FIGS. 2 and 3, which is basically the same as that of FIG. 1, the console 10 and the load carrier 11 each consist of a stable frame construction on which the handlebars 12, 13, 14 and 15 and the measuring spring 16 are fastened in the form of flat, rigid elements with locally concentrated bending points. Each of the links 12, 13 and 14, 15 arranged in one plane are formed in one piece together by being connected to each other by a web 17 or 18 on the side of the console 10. The measuring spring 16 anchored to the console 10 lies in the plane of the upper link 12, 13 and is equally formed in one piece with these. As a result, the handlebars and the measuring spring, insofar as they are interrelated, do not just consist of the same material, but inevitably come from the same piece of raw material, similar to the embodiment according to FIG. 1, with which minimal material deviations are achieved at the different bending points. At the free 5 end of the measuring spring 16 and at the lower part of the load carrier 11, bases 19 and 20 are attached, between which the oscillating string 21 anchored therein.

Wiederum sind die Biegestellen so dimensioniert, dass die 10 durch eine Laständerung hervorgerufene mittlere Biegespannungsänderung an allen Biegestellen gleich ist, um die ‘ Kriechfehler auf ein Minimum zu reduzieren.Again, the bending points are dimensioned such that the 10 mean change in bending stress caused by a load change is the same at all bending points, in order to reduce the 'creep errors to a minimum.

Um die Konsole vom Waagengestell in bezug auf Vibrationen 15 zu entkoppeln, verwendet man mechanische Tiefpassfilter, wozu ebenfalls Biegefedern vorgesehen sein können. Es besteht dabei die Möglichkeit, die als Tiefpassfilter wirkenden Biegefedern mit den Lenkern einer Ebene einstückig auszubilden.In order to decouple the console from the scale frame with respect to vibrations 15, mechanical low-pass filters are used, for which bending springs can also be provided. There is the possibility of integrally forming the bending springs, which act as low-pass filters, with the links on one level.

20 25 30 3520 25 30 35

Claims

1. Balance with a console, a movable load carrier, which is connected to the console by means of a parallel guide consisting of elastic links arranged in two planes, a low-measurement system and a measuring spring connected upstream thereof, characterized in that the links (3 , 4) and the measuring spring (6) flat, rigid elements with locally concentrated

There are 10 bending points (31,32,41,42,61) and that all bending points are made of the same material and are dimensioned so that the mean change in bending stress caused by a load change is the same at all bending points. 15

2. Balance according to claim 1, characterized in that the bending points (31, 32, 41, 42, 61) are dimensioned such that, moreover, the mean maximum bending stress is the same at all bending points. 20th

3. Scales according to claim 1, characterized in that each of the links (3; 4) arranged in one plane are formed together in one piece.

4. Balance according to claim 1, characterized in that the measuring spring (16) is arranged in one of the handlebar planes.

5. Balance according to claims 3 and 4, characterized in that the measuring spring (16) and the handlebar (12, 13) lying in the same plane with it are formed in one piece.

6. Scales according to claim 3, in which the console is connected to the balance frame via mechanical low-pass filters, 35 characterized in that the low-pass filters forming · »Λ - 7 - spiral springs are arranged in the handlebar planes and with the relevant links (12, 13; 14 , 15) are formed in one piece.

7. Balance according to claim 1, characterized in that the measuring system comprises at least one vibrating string (5).

8. Balance according to claim 7, characterized in that the 10 measuring spring (6) acts on the upper end of the string (5). *