NL9201781A

NL9201781A - Massa meetsysteem en werkwijze voor het bepalen van de massa van een voorwerp.

Info

Publication number: NL9201781A
Application number: NL9201781A
Authority: NL
Original assignee: L M S B V
Priority date: 1992-10-13
Filing date: 1992-10-13
Publication date: 1994-05-02
Also published as: EP0674762A1; WO1994009347A1

Description

MASSA MEETSYSTEEM EN WERKWIJZE VOOR HET BEPALEN VAN DE MASSA VAN EEN VOONWKRP.

De uitvinding heeft betrekking op een massameetsysteem voor het bepalen van de massa van een eerste voorwerp waarbij het massameetsysteem is voorzien van een eerste meeteenheid waarmee een eerste grootheid wordt bepaald welke tenminste informatie omvat omtrent de te bepalen massa van het eerste voorwerp.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het bepalen van de massa van een eerste voorwerp waarbij een eerste meting aan het eerste voorwerp wordt verricht ter verkrijging van een eerste grootheid die tenminste informatie omvat omtrent de te bepalen massa van het eerste voorwerp.

Dergelijke massameetsytemen en werkwijzen zijn algemeen bekend en worden in het dagelijkse leven in vele verschillende vormen toegepast. Bekend is bijvoorbeeld een veerweegschaal waarbij het eerste voorwerp aan een veer wordt gehangen en de uitrekking van de veer onder invloed van de op het eerste voorwerp werkende gravitatiekracht een maat is voor het gewicht en daarmee de massa van het eerste voorwerp.

Geheel vergelijkbaar werkt een veerweegschaal waarbij een veer wordt ingedrukt onder invloed van het gewicht van het eerste voorwerp waarbij in dit geval de grootte van de indrukking van de veer een maat is voor het gewicht en daarmee de massa van het voorwerp.

Daarnaast zijn elektrische massameetsystemen bekend die tevens onder invloed van het gravitatieveld (zwaartekracht) een krachtmeting uitvoeren voor het bepalen van het gewicht van een voorwerp. Men kan hierbij bijvoorbeeld denken aan een rechthoekig metalen lichaam dat is opgebouwd uit twee evenwijdige langgerekte horizontale benen en twee evenwijdige verticale benen waarbij de uiteinden van de horizontale benen met de uiteinden van de verticale benen zijn verbonden. Het metalen lichaam is aan zijn boven- en onderzijde voorzien van weerstand-rekstrookjes. Indien bijvoorbeeld de linkerzijde van het lichaam wordt ingeklemd terwijl de rechterzijde wordt belast met het eerste voorwerp zal het bovenbeen en daarmee het daaraan bevestigde rekstrookje iets uitrekken en het onderbeen en daarmee het daaraan bevestigde rekstrookje iets inkrimpen. De weerstand van het bovenste rekstrookje zal hiermee iets toenemen terwijl de weerstand van het onderste rekstrookje iets zal afnemen. Deze weerstandsveranderingen kunnen met bekende middelen worden gemeten en zijn een maat voor het gewicht van het eerste voorwerp.

De bovengenoemde massameetsystemen hebben gemeen dat zij alle functioneren in een stabiel en statisch referentiesysteem. Zodra het massameetsysteem echter een versnellende (positieve of negatieve versnelling) uitvoert zal tengevolge van de traagheid van het eerste voorwerp geen juiste meting meer kunnen worden gedaan. Indien een voorwerp dat aan een veerweeginrichting hangt met behulp van deze weeginrichting wordt versneld zal de weeginrichting een te hoge waarde voor het gewicht van het eerste voorwerp aangeven. Omgekeerd zal de weeginrichting een te lage waarde aangeven wanneer het eerste voorwerp wordt vertraagd. Wanneer de massa van het eerste voorwerp wordt bepaald in een referentie systeem dat een periodieke, bijvoorbeeld harmonische beweging uitvoert zal de weeginrichting eveneens een periodiek veranderende waarde voor het gewicht van het voorwerp aangeven. Een vergelijkbaar effect treedt op wanneer een mens met behulp van een personen-weegschaal wordt gewogen in een accellererende of vertragende lift.

In sommige takken van de industriële nijverheid komt het voor dat voorwerpen waarvan het gewicht moet worden bepaald zich tijdelijk in een niet statisch referentie systeem bevinden. Men kan hierbij denken aan een kraan die op een schip of op het land is geplaatst. Indien het gewenst is om het gewicht te bepalen van een voorwerp dat door de kraan wordt getild, wordt een massameeteenheid geplaatst tussen de haak van de kraan en het voorwerp. Het voorwerp hangt hierbij aan de meeteenheid waarbij de meeteenheid aan de haak van de kraan hangt. Veelal worden dergelijke metingen gedaan om te testen of een kraan in staat is een bepaald gewicht te liften. Voor zo'n keuring worden vaak zakken gebruikt die gevuld zijn met water. Wanneer een dergelijk eerste voorwerp bijvoorbeeld vanaf de kade wordt opgetild zal de haak van de kraan een slingerende en daarmee gedempte periodieke beweging uitvoeren. Om het gewicht van het eerste voorwerp nauwkeurig te kunnen bepalen zal men derhalve moeten wachten totdat het eerste voorwerp tot rust is gekomen.

Dit kost veel tijd en daarmee veel geld. Indien het schip niet aan de kade ligt maar zich op zee in een deinend water bevindt, zal het in het geheel niet mogelijk zijn een nauwkeurige meting van het gewicht van het eerste voorwerp uit te voeren.

Het massameetsysteem overeenkomstig de uitvinding lost dit probleem geheel op doordat dit systeem geheel onafhankelijk functioneert van het referentie systeem waarin de meting wordt uitgevoerd. Het massa meetsysteem werkt zowel in statische, accellererende, vertragende en periodieke beweging uitvoerende referentiesystemen.

Hiertoe wordt het massameetsysteem overeenkomstig de uitvinding gekenmerkt in dat het massameetsysteem verder is voorzien van een gepredetermineerd referentievoorwerp . waarvan de massa bekend is, een tweede meeteenheid waarmee een tweede grootheid wordt bepaald welke tenminste informatie omvat omtrent de massa van het referentievoorwerp en een combinatie-eenheid welke uit de eerste en tweede grootheid de massa van het eerste voorwerp bepaalt.

Doordat met behulp van de tweede meeteenheid informatie wordt verkregen welke niet alleen de massa van het referentievoorwerp omvat maar ook informatie van eventuele storingen veroorzaakt door een niet eenparig bewegend referentiesysteem terwijl de massa van het referentiegewicht bekend is en met behulp van de eerste meeteenheid informatie wordt verkregen welke informatie tenminste de massa van het eerste voorwerp omvat plus de eventuele storingen tengevolge van het niet eenparig bewegend referentiesysteem is het mogelijk deze storingen te elimineren en de massa van het eerste voorwerp te bepalen.

Overeenkomstig een bijzondere uitvoeringsvorm van de vinding voeren het eerste voorwerp en het referentievoorwerp een althans nagenoeg gelijke beweging uit waarbij de eerste en tweede meeteenheid mechanisch met elkaar zijn gekoppeld.

Dit wordt bijvoorbeeld bij een kraan gerealiseerd doordat de eerste meeteenheid aan een haak van een kraan hangt of daarmee star is verbonden dan wel deel uitmaakt van de haak waarbij het eerste voorwerp aan de eerste meeteenheid hangt. De tweede meeteenheid is mechanisch verbonden met de haak van een kraan waarbij het referentievoorwerp aan de tweede meeteenheid hangt. Bij voorkeur zijn de tweede meeteenheid en het referentievoorwerp in de haak van een kraan opgenomen. Deze constructie kenmerkt zich in dat de eerste meeteenheid een kracht Fl(t) uitoefent op het eerste voorwerp welke rechtevenredig is met de massa Ml van het eerste voorwerp en de tweede meeteenheid een kracht F2(t) uitoefent op het referentievoorwerp welke rechtevenredig is met de massa M2 van het referentievoorwerp. Hierbij representeert de eerste grootheid een meetwaarde van Fl(t) en de tweede grootheid een meetwaarde van F2(t). De combinatie-eenheid kan dan de massa Ml bepalen volgens de formule Ml=M2*Fl(t)/F2(t).

Overeenkomstig een voordelige uitvoeringsvorm van de vinding zijn de eerste en tweede meeteenheid voorzien van zendermiddelen voor het uitzenden van de gemeten eerste en tweede grootheid en is de combinatie-eenheid voorzien van ontvangermiddelen voor het ontvangen en verder verwerken van de uitgezonden eerste en tweede grootheid. Bij toepassing in een kraan kan de betreffende massa dan op afstand worden bepaald.

Het is eveneens mogelijk de combinatie-eenheid te voorzien van zendermiddelen zodat de door de combinatie-eenheid bepaalde massa kan worden uitgezonden en op afstand kan worden ontvangen om vervolgens te worden afgebeeld op een display. Hiertoe kan het meetsyteem verder worden uitgebreid met een ontvangereenheid en een daaraan gekoppeld display.

Het massameetsysteem volgens de uitvindingen is niet alleen ongevoelig voor storingen tengevolge van een niet statisch referentiesysteem maar is eveneens ongevoelig voor temperatuur- invloeden. Temperatuurinvloeden zullen in principe doorwerken op de gemeten grootheden van zowel de eerste als ook de tweede meeteenheid. Doordat de eerste en tweede grootheid door de combinatie-eenheid tezamen worden verwerkt zullen temperatuur invloeden worden geëlimineerd.

Bovendien is het mogelijk dat het eerste voorwerp mechanisch is gekoppeld met de eerste meeteenheid waarbij Fl(t) de kracht is die de eerste meeteenheid en eerste voorwerp op elkaar uitoefenen, het referentievoorwerp de eerste meeteenheid omvat en mechanisch is gekoppeld met de tweede meeteenheid waarbij F2(t) de kracht is die de tweede meeteenheid en referentievoorwerp op elkaar uitoefenen. De combinatie-eenheid bepaalt in dit geval de massa Ml volgens de formule Ml=M2*Fl(t)/(F2(t)-Fl(t)).

Overeenkomstig een alternatieve uitvoeringsvorm van de vinding kan tevens de massa van het eerste voorwerp worden bepaald zonder dat het eerste voorwerp en het referentievoorwerp zich in een gravitatie-krachtveld bevinden. De krachten Fl(t) en F2(t) worden hiertoe gegenereerd door een versnellende beweging van de eerste en tweede meeteenheid. Bij voorkeur worden hiertoe eerste en tweede meeteenheid mechanisch met elkaar verbonden waarbij de eerste meeteenheid een kracht Fl(t) uitoefent op het eerste voorwerp welke rechtevenredig is met de massa Ml van het eerste voorwerp en de tweede meeteenheid een kracht F2(t) uitoefent op het referentievoorwerp welke rechtevenredig is met de massa M2 van het referentievoorwerp. De massa M2 kan dan weer worden bepaald zoals hiervoor omschreven

Een massameetsysteem welke eveneens gebruik maakt van een tweede voorwerp betreft een balans. Dit tweede voorwerp is echter geen referentievoorwerp met een gepredetermineerde massa. De massa van het tweede voorwerp moet bij een balans in principe worden aangepast aan de te bepalen massa van het eerste voorwerp en is daardoor onbepaald en geheel ongeschikt om te worden gebruikt in bijvoorbeeld een kraan zoals hierboven omschreven.

De werkwijze overeenkomstig de uitvinding lost eveneens bovengenoemde problemen op doordat een tweede meting wordt verricht aan tenminste een gepredetermineerde referentiemassa waarvan de massa bekend is ter verkrijging van een tweede grootheid welke tenminste informatie omvat omtrent de massa van het referentievoorwerp en waarbij de eerste en tweede grootheid in combinatie worden verwerkt ter verkrijging van de massa van het voorwerp.

De uitvinding zal verder nader worden toegelicht aan de hand van de volgende figuren waarvan: figuur 1 een schematische voorstelling weergeeft van een eerste uitvoeringsvorm van een massameetsysteem en werkwijze overeenkomstig de uitvinding? figuur 2 een schematische voorstelling weergeeft van een tweede uitvoeringsvorm van een massameetsysteem en werkwijze overeenkomstig de uitvinding; figuur 3 een schematische voorstelling weergeeft van een derde uitvoeringsvorm van een massameetsysteem en werkwijze overeenkomstig de uitvinding; figuur 4 een schematische voorstelling weergeeft van de haak van een kraan waarin het massameetsysteem van figuur 1 is toegepast; figuur 5 een alternatieve schematische voorstelling weergeeft van de haak van een kraan.

In figuur 1 is met verwijzingscijfer 1 een eerste voorwerp weergegeven waarvan de massa Ml moet worden bepaald. Het eerste voorwerp 1 is met behulp van verbindingsmiddelen 2 opgehangen aan een eerste meeteenheid 3. De verbindingsmiddelen 2 kunnen bestaan uit een koord maar toepassing van een star verbindingsmiddel zoals een metalen of kunststof staaf is eveneens mogelijk.

Het massameetsysteem is verder voorzien van een tweede meeteenheid 4 welke met behulp van een mechanische verbinding, hier schematisch weergegeven met verbindingsstuk 5, met de eerste meeteenheid 3 is verbonden. Een referentievoorwerp 6 waarvan de massa M2 nauwkeurig bepaald is, is met behulp van tweede verbindingsmiddelen 7 opgehangen aan de tweede meeteenheid 4. Deze verbindingsmiddelen 7 kunnen zoals bij de eerste verbindingsmiddelen 2 aangegeven bestaan uit bijvoorbeeld een koord of een starre staaf. De eerste en tweede meeteenheid 3, 4 zijn met verbindingsstuk 8 opgehangen aan een referentiesysteem 9. Referentiesysteem 9 kan bijvoorbeeld de haak van een kraan zijn.

De eerste meeteenheid 3 is geschikt om de kracht Fl(t) te meten welke het eerste voorwerp via de verbindingsmiddelen 2 op de eerste meeteenheid uitoefent en vice versa (actie=reactie). De tweede meeteenheid 4 is geschikt om de kracht te meten welke het referentievoorwerp 6 uitoefent op de tweede meeteenheid 4. Het resultaat van de krachtmeting van de eerste meeteenheid 3 wordt omgezet in een eerste elektrische grootheid die informatie over de gemeten kracht omvat. Via leiding 10 wordt deze grootheid doorgegeven aan een zendereenheid 11. De zendereenheid 11 zendt vervolgens een gecodeerd electromagnetisch signaal uit dat de kracht Fl(t) omvat.

De tweede meeteenheid 4 is eveneens geschikt om een kracht F2(t) te meten welke het referentievoorwerp 6 via de verbindinsmiddelen 7 op de tweede meeteenheid 4 uitoefent en vice versa (actie=-reactie). Het resultaat van de krachtmeting van de tweede meeteenheid 4 wordt omgezet in een tweede elektrische grootheid die informatie over de gemeten kracht F2(t) omvat. Via leiding 12 wordt deze grootheid doorgegeven aan een zendereenheid 13. De zendereenheid 13 zendt vervolgens een gecodeerd electromagnetisch signaal uit dat de kracht F2(t) omvat.

Het massameetsysteem is verder voorzien van een ontvangereenheid 14 welke de door de zendereenheden 11,13 uitgezonden signalen ontvangt, decodeert en doorgeeft aan een combinatie-eenheid 15.

De combinatie-eenheid 15 beschikt hiermee over een eerste grootheid die informatie omvat over de kracht Fl(t) en een tweede grootheid die informatie omvat over de kracht F2(t).

Het referentiesysteem 9 is een systeem dat een niet eenparige beweging uitvoert. Het referentie systeem 9 zal voortdurend een veranderende beweging ondergaan die wordt gekarakteriseerd door de versnellingsvector a(t). Voor de eenvoud is hierbij vanuit gegaan dat de verbindingsmiddelen 2 en 7 een onderling althans, nagenoeg gelijke richting hebben. De meeteenheden 3, 4 zullen onder invloed van het referentiesysteem 9 eveneens een beweging a(t) uitvoeren die althans nagenoeg gelijk is aan de beweging van het referentiesysteem. Het eerste voorwerp zal op zijn beurt de beweging van de eerste meeteenheid volgen. Het referentievoorwerp zal de beweging van de tweede meeteenheid 4 volgen. De meetrichting van zowel de eerste als tweede meeteenheid 3,4 vallen in dit geval samen met de lengterichting van respectievelijk de eerste en tweede verbindingsmiddelen 2,7. Het is echter eveneens mogelijk dat genoemde meetrichting en/of lengte richtingen van elkaar verschillen. De component van de versnelling a(t) in de lengterichting van de verbindingsmiddelen 2,7 wordt hier genoteerd met a(t). De component van het graviatieveld g in de lengterichting van de eerste en tweede verbindigsmiddelen 2,7 wordt genoteerd met g.

Voor de kracht Fl(t) die het eerste voorwerp op de eerste meeteenheid uitoefent in de richting van de eerste verbindingsmiddelen 2 geldt:

Fl(t) = Ml*a(t) + Ml*g = Ml(a(t)+g) (1)

De kracht Fl(t) wordt door de eerste meeteenheid gemeten en doorgegeven aan de combinatie-eenheid 15 zoals hiervoor omschreven.

Evenzo geldt voor de kracht F2(t) die het referentievoorwerp op de tweede meeteenheid uitoefent: F2(t) = M2*a(t) + M2*g = M2(a(t)+g) (2)

De kracht F2(t) wordt door de tweede meeteenheid gemeten in de lengte richting van de tweede verbindingsmiddelen 7 en doorgegeven aan de combinatie-eenheid 15 zoals hiervoor omschreven.

De combinatie-eenheid 15 kan uit Fl(t), F2(t) en de op zich bekende massa M2 de massa Ml bepalen volgens de formule:

Ml = M2*Fl(t)/F2(t) (3)

Opmerkelijk is dat de versnelde beweging a(t) in formule (3) niet langer voorkomt zodat het massameetsysteem onafhankelijk functioneert van het referentiesysteem 9 waaraan het is gekoppeld en daarmee onafhankelijk is van de beweging a(t) die het referentiesysteem uitvoert»

Tevens blijkt uit formule (3) dat niet het gewicht van het eerste voorwerp wordt bepaald maar de massa. Dit brengt als voordeel met zich mee dat dit massa meetsysteem onafhankelijk van de grootte van het gravitatieveld functioneert (valversnelling g) en daarmee op iedere plaats van de aarde hetzelfde resultaat op zal leveren.

Het systeem is daarom niet alleen voordelig in gebruik in bewegende referentiesystemen maar ook in referentiesystemen waarvan de grootte van het gravitatieveld niet nauwkeurig bekend is. Indien de verbindingsmiddelen 2 en 7 een van de verticaal verschillende richting hebben zal in formules 1 en 2 voor g de component van de valversnelling in de lengterichting van de verbindingsmiddelen 2 en 7 moeten worden ingevuld. Men kan hierbij bijvoorbeeld weer denken aan een schommelende kraan waarbij de verbindigsmiddelen voortdurend van richting veranderen. Veelal zal deze richting niet bekend zijn maar zal de onderlinge richting van de verbindingsmidelen 2 en 7 wel, althans binnen zekere grenzen bekend zijn. In formules 1 en 2 zal de component van g in de richting van de beide verbindingsmiddelen 2 en 7 derhalve aan elkaar gelijk zijn zodat formule 3 eveneens geldig is voor systemen waarbij de verbindingsmiddelen niet voortdurend verticaal gericht zijn. Indien de richting van de verbindigsmiddelen niet aan elkaar gelijk is doch slecht weinig afwijken van de verticaal kan zowel in formule (1) als formule (2) de waarde van g worden ingevuld waardoor formule (3) nog steeds zijn geldigheid met zekere een nauwkeurigheid behoudt.

Bij toepassing in een kraan waarvan de haak een slingerende en op en neer gaande beweging uitvoert zal de beweging van de haak (referentiesysteem 9) geen invloed hebben op de massa bepaling. Indien de kraan geplaatst zou zijn op een schommelende boot zou de beweging van de boot eveneens geen invloed hebben op de massabepaling.

Zoals gesteld zal de eerste meeteenheid 3 in zijn een versnelling a(t) uitvoeren. Indien de versnelling a(t) kleiner is dan en in gelijke richting is als de valversnelling |g| van de aarde, zal het eerste voorwerp deze beweging volgen, ook wanneer het verbindingsmiddel 2 bestaat uit een koord. Uiteraard zal het eerste voorwerp deze beweging eveneens volgen wanneer a(t) een richting heeft die tegenovergesteld is aan die van g. Bij de meeste gewichtsbepalingen, zoals bij de haak van een kraan, kan desgewenst een koord als verbindingsmidel 2 worden gebruikt. Indien de door het referentiesysteem aan het massameetsysteem opgelegde beweging een versnelling omvat die groter is dan de valversnelling |g| van het gravitatieveld g kunnen de verbindingsmiddelen 2 star worden uitgevoerd zodat het eerste voorwerp de beweging van het referentiesysteem zal volgen. Voor het referentievoorwerp geldt een geheel analoge beschouwing als hiervoor omschreven. De tweede verbindingsmiddelen 7 zijn dusdanig gekozen dat ook het referentievoorwerp de beweging van de tweede meeteenheid 6 zal volgen.

Zoals reeds eerder opgemerkt kunnen voor de meeteenheden 3,4 op zich bekende instrumenten worden gebruikt die een krachtmeting uitvoeren. Een meeteenheid, in vakjargon ook wel loadcel genoemd, omvat bijvoorbeeld een rechthoekig metalen lichaam dat opgebouwd is uit twee evenwijdige langgerekte horizontale benen en twee evenwijdige verticale benen waarbij de uiteinden van de horizontale benen met de uiteinden van de verticale benen zijn verbonden. Het metalen lichaam is aan zijn boven- en onderzijde voorzien van weerstand-rekstrookjes. Indien bijvoorbeeld de linkerzijde van het lichaam wordt ingeklemd terwijl de rechterzijde wordt belast met een voorwerp zal het bovenbeen en daarmee het daaraan bevestigde rekstrookje iets uitrekken en het onderbeen en daarmee het daaraan bevestigde rekstrookje iets inkrimpen. De weerstand van het bovenste rekstrookje zal hiermee iets toenemen terwijl de weerstand van het onderste rekstrookje iets zal afnemen. Deze weerstandsveranderingen kunnen met bekende middelen worden gemeten en zijn een maat voor de kracht welke het voorwerp op het metalen lichaam uitoefent. Het referentievoorwerp 6 mag een lage massa hebben van bijvoorbeeld 100 gr zodat de tweede meeteenheid zeer klein kan worden uitgevoerd.

Figuur 2 geeft op schematische wijze een tweede uitvoeringsvorm van de vinding weer waarbij onderdelen welke overeenkomen met die van figuur 1 zijn voorzien van dezelfde referentienummers.

Het eerste voorwerp 1 hangt met behulp van de verbindingsmiddelen 2 aan de eerste meeteenheid 3. De eerste meeteenheid 3 heeft tevens de functie van referentievoorwerp 6 en hangt als zodanig via verbindingsmiddelen 7 aan de tweede meeteenheid 4. De eerste meeteenheid omvat hier eveneens de zendereenheid 10. De tweede meeteenheid 4 is wederom met behulp van verbindingsstuk 8 met het referentiesysteem 9 gekoppeld en omvat eveneens de zendereenheid 13.

Voor de kracht Fl(t) die het eerste voorwerp op de eerste meeteenheid uitoefent geldt:

Fl(t) = Ml*a(t) + Ml*g = Ml(a(t)+g) (4)

De kracht Fl(t) wordt door de eerste meeteenheid gemeten zoals hiervoor omschreven en doorgegeven aan de combinatie-eenheid 15 zoals hiervoor omschreven.

Voor de kracht F2(t) die het referentievoorwerp 3,6,10,11 op de tweede meeteenheid 4 uitoefent geldt: F2(t) = (Ml+M2)*a(t) + (Ml+M2)*g = (M1+M2)(a(t)+g) (5)

Hierbij is Ml de massa van het eerste voorwerp en M2 de gezamenlijke massa van het referentievoorwerp 6, eerste meeteenheid 3, leiding 10 en zendereenheid 11. De kracht F2(t) wordt door de tweede meeteenheid gemeten en doorgegeven aan de combinatie-eenheid 15 zoals hiervoor omschreven.

Ml = M2*Fl(t)/(F2(t)-Fl(t)) (6)

Opmerkelijk is dat wederom de versnelde beweging a(t) in formule (6) niet langer voorkomt zodat het massameetsysteem onafhankelijk functioneert van de beweging van het referentiesysteem 9 waaraan het is gekoppeld. Tevens komt de versnelling |g|niet langer voor in formule (6).

Bovendien blijkt uit formule (6) dat niet het gewicht van het eerste voorwerp wordt bepaald maar de massa. Dit brengt wederom als voordeel met zich mee dat dit massameetsysteem onafhankelijk van de grootte van het gravitatieveld werkt (valversnelling g) en daarmee op iedere plaats van de aarde hetzelfde resultaat op zal leveren. Ook wanneer door de meeteenheden 3 en 4 slechts een component van de valversnelling wordt gemeten wanneer de lengterichting van de verbindigsmiddelen 2 en 7 afwijkt van de verticaal behoudt formule (6) , zoals formule (3) zijn geldigheid.

Het systeem van figuur 1 kan eveneens worden toegepast om de massa van het eerste voorwerp te bepalen wanneer deze zich in een gewichtloze toestand bevindt. Hierbij wordt bijvoorbeeld door het referentiesysteem een op- en neergaande harmonische beweging uitgevoerd. Een dergelijke beweging kan met behulp van bijvoorbeeld een electromotor eenvoudig worden opgewekt, bijvoorbeeld in een ruimteschip. De verbindingsmiddelen 2 en 7 zijn hier star uitgevoerd zodat het eerste voorwerp en het referentievoorwerp gelijktijdig een zelfde versnelde beweging a(t) zullen uitvoeren. Deze beweging kan uiteraard ook een centrifugale beweging omvatten waarbij het massameetsysteem een cirkelvormige beweging rond een middelpunt uitvoert. De verbindingsmiddelen 2,7 kunnen dan weer bestaan uit koorden die tengevolge van de centrifugale kracht van het eerste voorwerp en referentievoorwerp strak staan gespannen.

Fl(t) = Ml*a(t) (7)

Evenzo geldt voor de kracht F2(t) die het referentievoorwerp op de tweede meeteenheid uitoefent: F2(t) = M2*a(t) (8)

De kracht F2(t) wordt door de tweede meeteenheid gemeten en doorgegeven aan de combinatie-eenheid 15 zoals hiervoor omschreven.

Ml = M2*Fl(t)/F2(t) (9)

Evenzo geldt voor het massameetsysteem van figuur 2 dat deze op eenzelfde wijze kan worden toegepast in een gewichtloze ruimte.

Voor de kracht Fl(t) die het eerste voorwerp op de eerste meeteenheid uitoefent geldt: FI(t) = Ml*a(t) (10)

Voor de kracht F2(t) die het referentievoorwerp 3,6 op de tweede meeteenheid uitoefent geldt: F2(t) = (Ml+M2)*a(t) (11)

Ml = M2*Fl(t)/(F2(t)-Fl(t)) (12)

Opgemerkt dient te worden dat de verbinding tussen de eerste, de tweede en de combinatie-eenheid ook met behulp van elektrische bedrading kan worden gelegd in plaats van met de hiervoor omschreven zender- en ontvangereenheden.

Figuur 3 geeft op schematische wijze een derde uitvoeringsvorm van de vinding weer waarbij onderdelen welke overeenkomen met die van figuur 1 zijn voorzien van dezelfde referentienummers.

Het referentievoorwerp 6 hangt met behulp van de verbindingsmiddelen 7 aan de tweede meeteenheid 4. De tweede meeteenheid 4 omvat tevens leiding 12 en zendereenheid 13 en heeft een op zich bekende massa M3.

Het eerste voorwerp 1 hangt tezamen met meeteenheid 4, leiding 12 en zendereenheid 13 aan de eerste meeteenheid 3. Wederom zijn eerste meeteenheid 3, leiding 10 en zendereenheid 11 gecombineerd weergegeven als een meeteenheid.

Voor de kracht Fl(t) die het eerste voorwerp, referentievoorwerp 6 en tweede meeteenheid 4, leiding 12 en zendereenheid 13 op de eerste meeteenheid 3 uitoefent geldt:

Fl(t) = (M1+M2+M3)(a(t)+g) (13)

Hierbij is Ml de massa van het eerste voorwerp en M2 de massa van het referentievoorwerp en M3 de totaal massa van tweede meeteenheid 4 die hier tevens de leiding 12 en zendereenheid 13 omvat. De kracht Fl(t) wordt door de eerste meeteenheid gemeten zoals hiervoor omschreven en doorgegeven aan de combinatie-eenheid 15 zoals hiervoor omschreven.

Voor de kracht F2(t) die het referentievoorwerp 6 op de tweede meeteenheid 4 uitoefent geldt: F2(t) = M2(a(t)+g) (14)

Hierbij is M2 de massa van het referentievoorwerp 6. De kracht F2(t) wordt door de tweede meeteenheid gemeten en doorgegeven aan de combinatie-eenheid 15 zoals hiervoor omschreven. De combinatie-eenheid 15 kan uit Fl(t), F2(t) en de op zich bekende massa's M2 en M3 de massa Ml bepalen volgens de formule:

Ml = M2*((Fl(t)-F2(t))/F2(t))-M3 (15)

Opmerkelijk is dat wederom de versnelde beweging a(t) in formule (15) niet langer voorkomt zodat het massameetsysteem onafhankelijk functioneert van het referentiesysteem 9 waaraan het is gekoppeld. Tevens komt de valversnelling niet langer voor in formule (15). Een en ander heeft dezelfde consequenties als hiervoor omschreven. Evenzo geldt voor het massameetsysteem van figuur 3 dat deze op eenzelfde wijze kan worden toegepast in een gewichtloze ruimte. Hierbij zal g in formule (13) en (14) de waarde nul aannemen en zal formule (15) zijn geldigheid behouden.

In figuur 4 het systeem van figuur 1 weergegeven toegepast op de haak 16 van een kraan 30 waarbij onderdelen welke overeenkomen met die van figuur 1 zijn voorzien van dezelfde referentienummers.

De haak 16 is aan zijn bovenzijde opgehangen aan een kabel 9 welke overeenkomt met het referentiesysteem van figuur 1. De haak 16 omvat een holle ruimte 17 waarin de tweede meeteenheid en het referentiegewicht zijn geplaatst. De tweede meeteenheid is met verbindingsstuk 18 mechanisch verbonden met het lichaam 19 van de kraan. Verder is de haak voorzien van een haakdeel 20 waaraan met behulp van een ophangdeel 21, in dit geval een metalen kabel of ring de eerste meeteenheid 3 is opgehangen. Verbindingsstuk 18, lichaam 19, haakdeel 20 en ophangdeel 21 vormen tezamen het verbindingsstuk van figuur 1. De zendereenheden 11 en 13 zijn in dit geval geïncorporeerd in de eerste meeteenheid 3 respectievelijk tweede meeteenheid 4. Verbindingsdeel 18, lichaam 19, haak 20 en ophangdeel 21 corresponderen met verbindingsstukken 5 en 8 van figuur 1. De werking van het massa meetsysteem is geheel analoog als bij figuur 1 omschreven.

Tenslotte wordt in figuur 5 wederom het systeem van figuur 1 althans gedeeltelijk toegepast op de haak van een kraan waarbij onderdelen welke overeenkomen met die van figuur 1 zijn voorzien van dezelfde referentienummers.

De haak 16 is aan zijn bovenzijde opgehangen aan een kabel 9 welke overeenkomt met het referentiesysteem van figuur 1. De haak 16 omvat een holle ruimte 17 waarin de tweede meeteenheid 4 en het referentiegewicht 6 zijn geplaatst.

De tweede meeteenheid 4 is met verbindingsstuk 18 mechanisch verbonden met het lichaam 19 van de haak.

Verder is de haak voorzien van een haakdeel 20 waaraan met behulp van een ophangdeel 21, in dit geval een metalen kabel of ring het eerste voorwerp 1 is opgehangen. Verbindingsstuk 18 en lichaam 19 vormen tezamen het verbindingsstuk 5 van figuur 1. Haakdeel 20 en ophangdeel 21 vormen tezamen verbindingsmiddelen 2 waarbij voor de eenvoud wordt verondersteld dat de massa van de verbindingsmiddelen 2 is te verwaarlozen. De eerste meeteenheid 3 is star verbonden met en maakt deel uit van het lichaam 19 van de haak 16. Bijzonder is dat de eerste en tweede meeteenheid via leidingen 10 en 12 rechtstreeks met de combinatie-eenheid 15 zijn verbonden. De combinatie-eenheid 15 bepaalt de grootte van Ml uit de waarden van Fl(t) en F2(t) zoals hiervoor omschreven met betrekking tot figuur l. Deze waarde van Ml wordt de zendereenheid 11 toegevoerd. De zendereenheid 11 zendt de waarde van Ml uit naar de ontvangereenheid 14 welke deze waarde vervolgens afbeeldt op een display 22. Het voordeel ten opzichte van het systeem van figuur 1 is dat slechts een zender- en ontvangereenheid zijn benodigd. Verbindingsdeel 18, lichaam 19, haakdeel 20 en ophangdeel 21 corresponderen met verbindingsstukken 5 en 8 van figuur 1. De werking van het massa meetsysteem is geheel analoog als bij figuur 1 omschreven. Indien de massa van de verbindingsmiddelen 2 niet te verwaarlozen is ten opzichte van de massa van het eerste voorwerp kan dit eenvoudig worden gecorrigeerd. Daar in feite de massa van eerste voorwerp plus de massa van de eerste verbindingsmiddelen wordt bepaald door het systeem van figuur 4 kan de op zich bekende massa van de verbindingsmiddelen 2 hiervan worden afgetrokken ter verkrijging van de massa van het eerste voorwerp. Deze berekening kan door de combinatie eenheid worden uitgevoerd. Veelal zal in de praktijk echter de eerste meeteenheid dusdanig worden geijkt dat deze de · waarde nul meet wanneer geen eerste voorwerp aan de haak 16 hangt. In dat geval zal de eerste meeteenheid alleen de kracht Fl(t) tengevolge van het eerste voorwerp meten wanneer deze vervolgens aan de haak 16 wordt gehangen en is automatisch voor de massa van de verbindingsmiddelen 2 gecorrigeerd.

Het zal duidelijk zijn dat het systeem van figuren twee en drie eveneens zeer voordelig bij de haak van een kraan kunnen worden toegepast. In dat geval kan het gehele systeem bestaande uit de onderdelen 1,2,3,4,6,7,8,10,11,12 en 13 eenvoudig aan de haak van een kraan worden gehangen waarbij de haak als referentiesysteem 9 fungeert.

Claims

1. Massameetsysteem voor het bepalen van de massa van een eerste voorwerp waarbij het massameetsysteem is voorzien van een eerste meeteenheid waarmee een eerste grootheid wordt bepaald welke tenminste informatie omvat omtrent de te bepalen massa van het eerste voorwerp, met het kenmerk, dat het massameetsysteem verder is voorzien van een gepredetermineerd referentievoorwerp waarvan de massa bekend is, een tweede meeteenheid waarmee een tweede grootheid wordt bepaald welke tenminste informatie omvat omtrent de massa van het referentievoorwerp en een combinatie-eenheid welke uit de eerste en tweede grootheid de massa van het eerste voorwerp bepaalt.

2. Massameetsysteem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de eerste en tweede grootheid gelijktijdig worden bepaald.

3. Massameetsysteem volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het eerste voorwerp en het referentievoorwerp mechanisch met elkaar zijn verbonden.

4. Massameetsysteem volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het eerste voorwerp en het referentievoorwerp een althans nagenoeg gelijke beweging uitvoeren.

5. Massameetsysteem volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de eerste en de tweede meeteenheid mechanisch aan elkaar zijn gekoppeld.

6. Massameetsysteem volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de eerste meeteenheid een kracht Fl(t) uitoefent op het eerste voorwerp welke rechtevenredig is met de massa Ml van het eerste voorwerp en de tweede meeteenheid een kracht F2(t) uitoefent op het referentievoorwerp welke tenminste rechtevenredig is met de massa M2 van het referentievoorwerp.

7. Massameetsysteem volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de eerste grootheid een meetwaarde van Fl(t) representeert en de tweede grootheid een meetwaarde van F2(t) representeert.

8. Massameetsysteem volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het eerste voorwerp mechanisch is gekoppeld aan de eerste meeteenheid waarbij Fl(t) de kracht is die de eerste meeteenheid en het eerste voorwerp op elkaar uitoefenen, het referentievoorwerp mechanisch is gekoppeld aan de tweede meeteenheid waarbij F2(t) de kracht is die de tweede meeteenheid en het referentievoorwerp op elkaar uitoefenen.

9. Massameetsysteem volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het eerste voorwerp mechanisch is gekoppeld aan de eerste meeteenheid waarbij Fl(t) de kracht is die de eerste meeteenheid en het eerste voorwerp op elkaar uitoefenen, het referentievoorwerp de eerste meeteenheid omvat en mechanisch is gekoppeld aan de tweede meeteenheid waarbij F2(t) de kracht is die de tweede meeteenheid en het referentievoorwerp op elkaar uitoefenen.

10. Massameetsysteem volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het eerste voorwerp, eerste meeteenheid en tweede meeteenheid mechanisch met elkaar zijn gekoppeld waarbij Fl(t) de kracht is die de eerste meeteenheid enerzijds en het eerste voorwerp en tweede meeteenheid anderzijds op elkaar uitoefenen, het referentievoorwerp mechanisch is gekoppeld aan de tweede meeteenheid waarbij F2(t) de kracht is die de tweede meeteenheid en het referentievoorwerp op elkaar uitoefenen.

11. Massameetsysteem volgens conclusie 8 of 9, met het kenmerk, dat de combinatie-eenheid de massa M2 bepaalt uit Ml, Fl(t) en F2(t).

12. Massameetsysteem volgens conclusie 8 en 11, met het kenmerk, dat de combinatie-eenheid de massa Ml bepaalt volgens de formule Ml=M2*Fl(t)/F2(t).

13. Massameetsysteem volgens conclusie 9 en 11, met het kenmerk, dat de combinatie-eenheid de massa Ml bepaalt volgens de formule Ml=M2*Fl(t)/(F2(t)-Fl(t)).

14. Massameetsysteem volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de combinatie-eenheid de massa Ml bepaalt volgens de formule M1=M2*((Fl(t)-F2(t))/Fl(t))-M3 waarbij M3 de gepredetermineerde massa van de tweede meeteenheid weergeeft.

15. Massameetsysteem volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het eerste voorwerp met behulp van een eerste verbindingsmiddel aan de eerste meeteenheid hangt en het referentievoorwerp met behulp van een tweede verbindingsmiddel aan de tweede meeteenheid hangt.

16. Massameetsysteem volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de krachten Fl(t) en F2(t) althans ten dele worden gegenereerd door een versnellende beweging van de eerste en tweede meeteenheid.

17. Massameetsysteem volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat de krachten Fl(t) en F2(t) althans ten dele worden gegenereerd door een gravitatieveld.

18. Massameetsysteem volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de eerste en tweede meeteenheid zijn voorzien van zendermiddelen voor het uitzenden van de gemeten eerste en tweede grootheid en de combinatie-eenheid is voorzien van ontvangermiddelen voor het ontvangen en verder verwerken van de uitgezonden eerste en tweede grootheid.

19. Massameetsysteem volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de combinatie-eenheid is voorzien van zendermiddelen voor het uitzenden van de waarde van Ml waarbij het systeem verder is voorzien van ontvangermiddelen voor het op afstand ontvangen van de uitgezonden waarde van Ml.

20. Massameetsysteem volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de eerste en tweede meeteenheid mechanisch zijn gekoppeld aan de haak van een kraan.

21. Massameetsysteem volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de eerste meeteenheid mechanisch is verbonden met een haak van een kraan hangt waarbij het eerste voorwerp aan de eerste meeteenheid hangt.

22. Massameetsysteem volgens conclusie 22, waarbij de tweede meeteenheid mechanisch is verbonden met de haak van een kraan waarbij het referentievoorwerp aan de tweede meeteenheid hangt.

23. Massameetsysteem volgens conclusie 22, met het kenmerk, dat de tweede meeteenheid en het referentievoorwerp in de haak van een kraan zijn opgenomen.

24. Massameetsysteem volgens conclusie 1 of 9, met het kenmerk, dat de tweede grootheid informatie omvat omtrent de massa van het eerste voorwerp plus de massa van het referentievoorwerp.

25. Massameetsysteem volgens conclusie 1 of 8, met het kenmerk, dat de tweede grootheid informatie omvat omtrent de massa van het referentievoorwerp.

26. Werkwijze voor het bepalen van de massa van een eerste voorwerp waarbij een eerste meting aan het voorwerp wordt verricht ter verkrijging van een eerste grootheid die tenminste informatie omvat omtrent de te bepalen massa van het eerste voorwerp, met het kenmerk, dat een tweede meting wordt verricht aan tenminste een gepredetermineerde referentiemassa waarvan de massa bekend is ter verkrijging van een tweede grootheid welke tenminste informatie omvat omtrent de massa van het referentievoorwerp en waarbij de eerste en tweede grootheid in combinatie worden verwerkt ter verkrijging van de massa van het eerste voorwerp.

27. Werkwijze volgens conclusie 26, met het kenmerk, dat de eerste en tweede meting gelijktijdig worden uitgevoerd.

28. Werkwijze volgens conclusie 26 of 27, met het kenmerk, dat het eerste voorwerp en het referentievoorwerp zich respectievelijk in een eerste en tweede aan elkaar gekoppelde referentiesystemen bevinden.

29. Werkwijze volgens conclusie 28, met het kenmerk, dat het eerste voorwerp en het referentievoorwerp mechanisch aan elkaar zijn gekoppeld.

30. Werkwijze volgens conclusie 27, met het kenmerk, dat de eerste en tweede meeteenheid mechanisch aan elkaar zijn gekoppeld.

31. Werkwijze volgens conclusie 30, met het kenmerk, dat het eerste voorwerp mechanisch is gekoppeld aan het eerste meetsysteem en het referentievoorwerp mechanisch is gekoppeld aan de tweede meeteenheid.

32. Werkwijze volgens conclusie 31 met het kenmerk dat de eerste grootheid een maat omvat voor de kracht Fl(t) welke het eerste voorwerp en de eerste meeteenheid op elkaar uitoefenen waarbij de tweede grootheid een maat omvat voor de kracht F2(t) welke het referentievoorwerp en de tweede meeteenheid op elkaar uitoefenen.

33. Werkwijze volgens conclusie 32, met het kenmerk, dat de massa Ml van het eerste voorwerp wordt bepaald uit de massa M2 van het referentievoorwerp en de gemeten krachten Fl(t) en F2(t).

34. Werkwijze volgens conclusie 33, met het kenmerk, dat het eerste voorwerp en het referentievoorwerp althans nagenoeg dezelfde beweging uitvoeren.