[0001] Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Messen einer Kraft und/oder Kraftänderung und/oder der Schwere und/oder einer Schwereänderung, wobei die Einrichtung die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 aufweist.
[0002] Bekannte Einrichtungen zum Messen einer von einer Last infolge des Gravitationsfeldes erzeugten Kraft oder Kraftänderung, d.h. Waagen zum Wägen einer Last, besitzen einen zweiarmigen Hebel oder Balken, der um eine horizontale Schwenkachse schwenkbar ist. Bei der Benutzung einer solchen Waage wird die Last zum Angreifen an einem ersten Hebelarm gebracht, beispielsweise in eine am ersten Hebelarm hängende Schale gelegt. Das Gewicht der Last und das Eigengewicht des ersten Hebelarms üben dann ein Drehmoment auf den Hebel aus. Der Hebel wird dann durch ein vom Eigengewicht des zweiten Hebelarms und ein an diesem angreifendes Vergleichsgewicht ausbalanciert und in eine Gleichgewichtslage gebracht.
Das Ausbalancieren erfolgt dabei entweder durch Auflegen von abgestreiften, zusammen das Vergleichsgewicht bildenden Gewichtsstücken oder durch Verschieben mindestens eines Gewichtsstücks.
[0003] Solche einen Hebel aufweisende Einrichtungen bzw. Waagen und mit Hilfe von solchen durchgeführten Mess-Verfahren haben jedoch den Nachteil, dass das Messen einer von einer Last erzeugten Kraft relativ umständlich und zeitraubend ist. Ferner sind solche Einrichtungen insbesondere auch nicht gut oder überhaupt nicht geeignet, um die Schwere und/oder Änderungen der Schwere und/oder Änderungen der von einer Last erzeugten Kraft zu messen, die beispielsweise durch Änderungen des das Gewicht verursachenden Feldes erzeugt werden.
[0004] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die ermöglicht, Nachteile der bekannten Einrichtungen zu beheben. Dabei soll insbesondere ermöglicht werden, die von einer Last erzeugte Kraft und/oder Änderungen einer solchen Kraft und/oder die Schwere und/oder mindestens Änderungen der Schwere auf eine einfache Weise und beispielsweise auch kontinuierlich oder quasikontinuierlich zu messen.
[0005] Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
[0006] Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Messen einer von einer Last erzeugten Kraft und/oder Kraftänderung und/oder der Schwere und/oder einer Schwereänderung, wobei das Verfahren gemäss der Erfindung die Merkmale des Anspruchs 8 aufweist.
[0007] Vorteilhafte Weiterbildungen der Einrichtung und des Verfahrens gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
[0008] Der Erfindungsgegenstand wird nun anhand von einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel sowie Varianten von diesem näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt
<tb>Fig. 1 <sep>eine schematische, teils in Ansicht und teils im Schnitt gezeichnete Darstellung einer Einrichtung zum Messen einer Kraft und/oder Kraftänderung und/oder der Schwere und/oder einer Schwereänderung,
<tb>Fig. 2 <sep>den in Fig. 1 mit 11 bezeichneten Ausschnitt aus Fig. 1in grösserem Massstab und
<tb>die Fig. 3 bis 6 <sep>Diagramme zur Veranschaulichung von zeitlichen Änderungen von gemessenen Kräften.
[0009] Die in der Fig. 1 ersichtliche Einrichtung 1 dient zum Messen einer Kraft und/oder einer Kraftänderung und/oder der Schwere, nämlich der relativen Schwere, und/oder mindestens einer Schwereänderung. Die Einrichtung 1 weist ein Gehäuse 3 mit einem Sockel 5 und einem abnehmbaren Deckel 7 auf. Der Sockel 5 besitzt eine ebene, horizontale, beispielsweise aus einem nicht-metallischen Material, etwa Holz oder Kunststoff, bestehende Platte und Füsse. Der Deckel hat vier Seitenwände und eine Deckwand, ist vorzugsweise im Wesentlichen durchsichtig und besteht zum Beispiel aus durchsichtigem Kunststoff oder aus Platten aus mineralischem Glas. Der Deckel steht beispielsweise auf Auflageflächen des Sockels auf und/oder ist lösbar am Sockel befestigt.
[0010] Im Inneren des Gehäuses 3 ist mindestens ein zweiarmiger Hebel 11 oder Balken 11 mit einem Lager 13 um eine horizontale Schwenkachse 15 schwenkbar gelagert. Der bzw. jeder Hebel oder Balken ist mindestens zum grössten Teil durch einen geraden, verwindungssteifen, einstückigen Stab, nämlich zum Beispiel im Wesentlichen durch einen im Querschnitt viereckförmigen oder T-förmigen Profilstab, gebildet. Der bzw. jeder Hebel 11 ist auf der unteren Seite mit einer senkrecht zur Längsrichtung des Hebels verlaufenden, im Querschnitt beispielsweise ungefähr V-förmigen Nut 11a versehen, die als Lagerpfanne dient. Das Lager 13 weist zum Beispiel einen am Sockel 5 befestigten, von dessen Platte weg nach oben ragenden Ständer oder Bock auf und hat zuoberst eine besonders deutlich in Fig. 2 ersichtliche Schneide 13a.
Diese ragt in die als Lagerpfanne dienende Nut 11a des bzw. mindestens eines Hebels 11 hinein, so dass der Hebel 11 beim Grund der Nut 11a auf dem Scheitel der Schneide 13a aufliegt und dort um die bereits erwähnte, horizontale Schwenkachse 15 schwenkbar gelagert wird. Die Schwenkachse 15 wird also durch den Grund der Nut 11a und den Scheitel der Schneide 13a definiert. Im Übrigen ist der sich im Innern der Nut 11a befindende Abschnitt der Schneide 13a selbstverständlich schmäler als die Nut, so dass der Hebel 11 Schwenkbewegungen um den Scheitel der Schneide 13a herum ausführen kann.
[0011] Falls das Gehäuse 3 statt nur eines Hebels 11 zwei oder noch mehr solche aufweist, können diese zum Beispiel nebeneinander angeordnet und um miteinander fluchtende bzw. zusammenfallende Schwenkachsen gelagert sein. Die Hebel können dann zum Beispiel von einem gemeinsamen Lager 13 oder je von einem separaten Lager gelagert sein.
[0012] Der bzw. jeder Hebel 11 hat einen ersten Hebelarm 11b und einen zweiten Hebelarm 11c. Die beiden Hebelarme 11b, 11c sind vorzugsweise ungefähr gleich lang und zum Beispiel genau gleich lang. Der erste Helbelarm 11b ist in der Nähe seines äusseren, freien, der Schwenkachse abgewandten Endes mit mindestens einem Loch und/oder mindestens einer Ausnehmung versehen. Der erste Helbelarm 11b weist nämlich zum Beispiel zwei entlang dem Hebelarm 11b gegeneinander versetzte Löcher 11d, 11e auf, von denen jedes den ersten Hebelarm senkrecht zur Längsrichtung des Hebels und insbesondere des ersten Hebelarms durchdringt und eine ungefähr oder genau in der vertikalen Längsmittelebene des Hebels 11 liegende Achse hat.
[0013] Jedes Loch 11d, 11e ist im Querschnitt beispielsweise kreisförmig und mindestens zum Teil sowie beispielsweise vollständig durchgehend zylindrisch, so dass es über seine ganze Länge den gleichen Durchmesser hat. Das erste, äussere, weiter von der Schwenkachse 15 entfernte Loch 11d hält einen Last-Träger 19, nämlich einen unten geschlossenen, oben offenen, röhrchen- bzw. hülsenförmigen Last-Behälter 19. Der Last-Behälter ist entlang der Achse des Lochs 11d verstellbar, also höhenverstellbar, im Loch 11d fixiert und vollständig aus dem Loch 11d herausnehmbar sowie vom Hebel trennbar. Der Last-Behälter 19 ist zum Beispiel leicht im Loch 11d eingepresst, so dass er durch eine Press- und/oder Klemmverbindung im Hebelarm 11b verschiebbar und herausnehmbar im Loch gehalten wird. Der Last-Träger 19 bzw.
Last-Behälter 19 kann jedoch statt durch Einpressen oder zusätzlich dazu noch durch irgendwelche Klemm- und/oder sonstige Befestigungsmittel verstellbar und herausnehmbar fixiert sein. Man könnte zum Beispiel noch mindestens einen gummielastischen Klemmring vorsehen, der in einer Ringnut des Lochs 11d sitzt und den Last-Träger bzw. Last-Behälter verschiebbar und herausnehmbar festklemmt. Stattdessen oder zusätzlich könnte beim unteren und/oder beim oberen Ende des Lochs 11d ein gummielastischer Klemmring angeordnet werden, der beispielsweise in einer Erweiterung des Lochs 11d sitzt oder an der unteren bzw. oberen Aussenfläche des mindestens den grössten Teil des (betreffenden) Hebels bildenden Stabs anliegt.
Ferner wäre es möglich, das Loch 11d mindestens zum Teil mit einem Innengewinde zu versehen und den Last-Behälter 19 mit einem ein Aussengewinde aufweisenden, in das Innengewinde des Lochs 11d einschraubbaren Spannring festzuklemmen oder den Last-Behälter selbst mit einem in das genannte Innengewinde einschraubbaren Aussengewinde zu versehen.
[0014] Der Last-Behälter 19 hat einen unten aus dem ersten Hebelarm herausragenden Endabschnitt 19a. Dieser ist beispielsweise wie der restliche Hauptabschnitt des Last-Behälters im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer zum ersten Hebelarm senkrechten, gemeinsamen Achse des Lochs 11d sowie des Last-Behälters, verjüngt sich nach unten zu seinem freien Ende hin und ist zum Beispiel in einem durch die Achse des Lochs 11d und des Last-Behälters verlaufenden Schnitt mindestens zum Teil konvex, nämlich etwa halbkreisförmig gebogen. Der unten aus dem Loch 11d herausragende Endabschnitt 19a des Last-Behälters 19 dient in nach erläuterter Weise als Übertragungselement 19a zum Übertragen einer Kraft. Der Last-Träger 19 bzw. Last-Behälter 19 kann eine ebenfalls noch näher beschriebene Last 21 oder Mess-Probe 21 aufnehmen. Der Hebel 11, Last-Träger 19 bzw.
Last-Behälter 19 und die Last 21 bzw. Mess-Probe 21 haben zusammen einen in Fig. 2mit 23 bezeichneten Schwerpunkt.
[0015] Das zweite, innere, sich näher bei der Schwenkachse 15 befindende Loch 11e dient in noch näher beschriebener Weise zum Kompensieren des Gewichts der Last und damit zum Ausbalancieren des Hebels 11. Das Loch 11e kann jedoch eventuell auch verwendet werden, um statt des Lochs 11d den Last-Träger bzw. Last-Behälter 19 zu halten.
[0016] Die Einrichtung 1 weist für jeden Hebel mindestens eine Wägevorrichtung 25, 27, beispielsweise mindestens eine Waage 25, 27, nämlich eine Waage oder zwei solche auf. Die bzw. jede Waage 25, 27 ist als elektromechanische oder elektronische Waage, beispielsweise als so genannte Analysen- und/oder Laborwaage ausgebildet. Die bzw. jede Waage 25, 27 besitzt ein auf der Platte des Sockels 5 stehendes und eventuell an diesem befestigtes Gehäuse 31 und einen zum Aufnehmen der zu messenden Kraft bzw. Last dienenden Aufnehmer 33.
Falls die Einrichtung 1 für den bzw. jeden Hebel nur eine Waage aufweist, sind diese und deren Aufnehmer 33 vorzugsweise dem ersten Hebelarm 11b des (betreffenden) Hebels 11 zugeordnet, wie es für die in Fig. 1 mit vollen Linien gezeichnete Waage 25 der Fall ist, deren Aufnehmer 33 sich in der Nähe des äusseren Endes des ersten Hebelarms 11b unterhalb von diesem, nämlich unterhalb des Lochs 11d, befindet. Falls für den bzw. jeden Hebel 11 zwei Waagen vorgesehen werden, sind die zusätzliche Waage und ihr Aufnehmer 33 dem zweiten Hebelarm 11c des (betreffenden) Hebels 11 zugeordnet, wie es für die in Fig. 1strichpunktiert gezeichnete Waage 27 der Fall ist. Die dem ersten Hebelarm zugeordnete Waage 25 wird dann als erste Waage und die dem zweiten Hebelarm zugeordnete Waage 27 als zweite Waage bezeichnet.
[0017] Der Aufnehmer 33 der bzw. jeder Waage ist ausgebildet und angeordnet, um den ihm zugeordneten Hebelarm abzustützen. Der Aufnehmer 33 der bzw. jeder Waage weist zum Beispiel wie bei Analysen- und/oder Laborwaagen üblich einen mehr oder weniger ebenen Teller auf. Bei der dem ersten Hebelarm 11b zugeordneten Waage 25 befindet sich das Zentrum des Tellers des Aufnehmers 33 mindestens annähernd senkrecht unter den Zentren des Lochs 11d sowie des Last-Trägers 19 bzw. Last-Behälters 19, so dass die Achsen des Lochs 11d und des Last-Behälters 19, wenn sich der Hebel 11 in einer horizontalen Lage befindet und diese Achsen vertikal sind, ungefähr mit der Achse des Tellers des Aufnehmers 33 zusammenfallen.
Der Last-Behälter 19 des bzw. jedes einen Last-Behälter 19 haltenden Hebels 11 wird beim Messen derart im ersten Hebelarm 11b positioniert und in noch näherer beschriebener Weise derart belastet, dass er mit seinem unteren Endabschnitt 19a dauernd auf dem Teller des Aufnehmers 33 aufliegt, den Hebel in Wirkverbindung mit dem Aufnehmer 33 bringt und also eben als Übertragungselement 19a zum Übertragen einer Kraft vom ersten Hebelarm 11a auf den Aufnehmer 33 dient.
[0018] Der zweite Hebelarm 11c des bzw. jedes Hebels 11 hält im Unterschied zum ersten Hebelarm weder einen Last-Behälter noch sonst einen Last-Träger. Falls dem zweiten Hebelarm 11c des bzw. jedes Hebels 11 eine Waage 27 zugeordnet ist, besitzt diese ebenfalls einen beispielsweise einen Teller aufweisenden Aufnehmer 33. Ferner ist dann für jeden zweiten Hebelarm 11c des bzw. jedes Hebels 11 vorzugsweise ein Übertragungselement 35 vorhanden, um den zweiten Hebelarm bei einer definierten Stelle des zweiten Hebelarms auf dem Aufnehmer 33 der zugeordneten Waage 27 abzustützen und in Wirkverbindung mit diesem Aufnehmer zu bringen.
Das Übertragungselement 35 kann beispielsweise fest mit dem zweiten Hebelarm 11c verbunden sein und einen von diesem weg nach unten vorstehenden Vorsprung aufweisen und/oder bilden, der sich nach unten zu seinem freien Ende hin verjüngt und beispielsweise gleich oder ähnlich wie der als Übertragungselement dienende Endabschnitt 19a des Last-Behälters 19 rotationssymmetrisch zu einer zum zweiten Hebelarm senkrechten Achse sowie beispielsweise mindestens zum Teil ungefähr kegelförmig und/oder in einem durch die genannte Achse verlaufenden Schnitt mindestens zum Teil konvex gebogen ist. Das Übertragungselement 35 kann zum Beispiel starr sowie unverstellbar am zweiten Hebelarm befestigt, etwa an der unteren Seite von diesem angeklebt oder zusammen mit dem restlichen Hebel aus einem einstückigen Körper gebildet sein.
Es ist jedoch auch möglich, den zweiten Hebelarm mit einem dem Loch 11d entsprechenden Loch zu versehen und das Übertragungselement 35 entlang der Achse dieses Lochs verstellbar oder unverstellbar in diesem Loch zu befestigen. Falls der zweite Hebelarm 11c kein zum Befestigen des Übertragungselements 35 dienendes Loch besitzt, kann der zweite Hebelarm über seine ganze Länge frei von Löchern und/oder Ausnehmungen sein über seine ganze Länge einen vollen Querschnitt sowie überall die gleiche Querschnittsform und die gleichen Querschnittsabmessungen aufweisen.
[0019] Der bzw. jeder Hebel 11 hat eine in Fig. 1mit L bezeichnete Länge. Der erste Hebelarm 11b und der zweite Hebelarm 11c haben von der Schwenkachse 15 zu ihren dieser abgewandten, äusseren, freien Enden gemessene Längen a1 bzw. a2. In Fig. 1 sind ferner die für die Kraftübertragung auf die Aufnehmer der Waagen 25 und 27 wirksamen Hebelarmlängen b1 und b2 eingetragen. Diese bezeichnen die Abstände derjenigen Stellen von der Schwenkachse 15, bei denen die Übertragungselemente 19a bzw. 35 am Aufnehmer 33 der Waagen 25 bzw. 27 abgestützt sind und angreifen. Die Längen L, a1, a2, b1, b2 sind dabei alle parallel zu der vom (betreffenden) Hebel 11 definierten Geraden gemessen. Wie schon erwähnt, sind die beiden Hebelarme 11b, 11c des bzw. jedes Hebels 11 beim gezeichneten Ausführungsbeispiel der Einrichtung vorzugsweise ungefähr oder genau gleich lang.
Dementsprechend ist a1 ungefähr oder gleich a2. Wenn die Einrichtung 1 für jeden Hebelarm 11b, 11c eine Wägevorrichtung oder Waage aufweist, ist ferner auch b1 ungefähr oder genau gleich b2.
[0020] Der Aufnehmer 33 der bzw. jeder Waage ist derart vom Gehäuse 31 der Waage 25 bzw. 27 gehalten, dass er kleine Bewegungen in ungefähr vertikaler Richtung ausführen und ungefähr vertikal gerichtete Kräfte aufnehmen sowie über einen Kraftübertrager 37 auf einen Messgrössenumformer 39 der Waage übertragen kann. Der Kraftübertrager 37 kann für eine Kraftübertragung im Verhältnis 1:1 ausgebildet sein oder noch eine Untersetzung oder Übersetzung der Kraft erzeugen. Der Messgrössenumformer 39 ist als mechanisch-elektrische Wägezelle ausgebildet, um eine mechanische Kraft, d.h. eine Gewichtskraft, in ein elektrisches Signal umzuwandeln, das in analoger Form und/oder in digitaler Form ein Mass für die Grösse der Kraft gibt.
Die Waage weist normalerweise auch noch irgendeine Art von Federmitteln zur Erzeugung einer Rückstellkraft auf, die der beim Durchführen einer Messung oder Wägung auf den Aufnehmer 33 der Waage ausgeübten Kraft entgegenwirkt. Diese Federmittel können zum Beispiel mindestens eine separate Feder umfassen und/oder auf irgendeiner Weise in den Messgrössenumformer 39 integriert sein. Der Messgrössenumformer 39 kann zum Beispiel in an sich bekannter Weise mindestens einen Dehnungsmessstreifen, mindestens eine beim Messen schwingende Saite, mindestens einen Kondensator, einen Differentialtransformator oder einen Hallgenerator oder dergleichen aufweisen.
Die bzw. jede Waage 25, 27 besitzt noch eine Batterie und/oder einen Netzteil mit einem Netzanschluss sowie elektronische und/oder sonstige elektrische Schaltungsmittel, um dem Messgrössenumformer 39 die erforderliche(n) elektrische(n) Spannung(en) zuzuführen und die vom Messgrössenumformer gelieferten elektrischen Signale aufzubereiten und zu verarbeiten. Die bzw. jede Waage weist zum Beispiel noch eine Anzeigevorrichtung 41 zur digitalen Anzeige der gemessenen Kraft sowie mindestens ein manuell betätigbares Bedienungsorgan zum Ein- sowie Ausschalten der Waage und zum Einstellen des Nullpunkts auf.
Ferner ist die bzw. jede Waage vorzugsweise mit einer zum Beispiel ausserhalb des Gehäuses 3 der Einrichtung angeordneten Anzeige- und/oder Registriervorrichtung 43 verbunden, die beispielsweise zur fortlaufenden analogen Anzeige sowie Registrierung der Messwerte und/oder zur quasikontinuierlichen digitalen Anzeige und/oder Registrierung sowie Speicherung der Messwerte ausgebildet ist.
[0021] Der bzw. jeder Hebel 11 besteht - wie schon erwähnt - vorzugsweise mindestens zum grössten Teil und beispielsweise - abgesehen vom Last-Träger 19 bzw. einem eventuell ursprünglich separaten Übertragungselement 35 - aus einem einstückigen Stab. Dieser besteht vorzugsweise aus einem unmagnetischen, elektrisch isolierenden, nicht-metallischen Material, das also mindestens den grössten Teil des Hebels bildet und im Folgenden als Hebel-Material bezeichnet wird. Das Hebel-Material besteht beispielsweise aus einem Kunststoff oder eventuell aus Holz, das mit einem mehr oder weniger wasserdichten Lack überzogen ist.
Der bzw. jeder aus einem Last-Behälter 19 bestehende Last-Träger 19 besteht vorzugsweise ebenfalls aus einem unmagnetischen, elektrisch isolierenden, nicht-metallischen Material, zum Beispiel Glas, und kann zum Beispiel durch ein Reagenzglas oder dergleichen gebildet sein. Er könnte jedoch eventuell aus dem gleichen Material bestehen wie der ihn haltende Hebel. Das allenfalls beim zweiten Hebelarm 11c vorhandene Übertragungselement 35 besteht vorzugsweise ebenfalls aus einem unmagnetischen, elektrisch isolierenden, nicht-metallischen Material, beispielsweise aus dem gleichen Material wie der bzw. jeder Hebel 11. Das Lager 13 oder mindestens dessen oberer, die Schneide 13a bildende Abschnitt besteht beispielsweise ebenfalls aus einem unmagnetischen, elektrisch isolierenden, nicht-metallischen Material, etwa einem harten Kunststoff.
Es wäre jedoch auch möglich, den Hebel mit einer im Vergleich zum restlichen Hebel kleinen Lagerpfanne zu versehen, die aus einem vom restlichen Hebel-Material verschiedenen, eventuell metallischen Material besteht. Ferner könnte das Lager 13 eventuell mindestens zum Teil aus Metall bestehen.
[0022] Zur Durchführung einer Messung wird (normalerweise) eine Last 21 bzw. Mess-Probe 21 in den als Last-Träger 19 dienenden Last-Behälter 19 des bzw. eines Hebels 11 eingebracht. Die Last 21 bzw. Mess-Probe 21 besteht - zumindest normalerweise - aus einem vom Hebel-Material verschiedenen Last-Material. Falls die Einrichtung 1 zwei oder mehr Hebel 11 aufweist, können aus verschiedenen Last-Materialien bzw. Probe-Materialien bestehende Lasten 21 bzw. Proben 21 in die Last-Behälter der verschiedenen Hebel eingebracht werden, so dass gleichzeitig Lasten 21 bzw. Proben 21 gemessen werden können, die aus verschiedenen Last- bzw. Probe-Materialien bestehen.
[0023] Die Last 21 besteht beispielsweise mindestens zum grössten Teil oder vollständig aus einem metallischen Last-Material, beispielsweise aus flüssigem Quecksilber oder aus einem festen metallischen Material, beispielsweise aus Kupfer oder Blei oder irgendeinem anderen Metall oder irgendeiner Metalllegierung. Die Last kann jedoch eventuell auch aus irgendeinem nicht-metallischen, vom Hebel-Material verschiedenen, festen, flüssigen oder gasförmigen Material bestehen.
[0024] Der erste Hebelarm 11b des in Fig. 1ersichtlichen Hebels 11 hat wegen der Löcher 11d, 11e ein kleineres Eigengewicht als der zweite Hebelarm 11c. Wenn der erste Hebelarm 11 zwar mit einem Last-Träger 19 bzw. Last-Behälter 19 versehen ist, dieser aber keine Last bzw. Probe enthält, ist das Gesamtgewicht des ersten Hebelarms 11b und des leeren Last-Trägers 19 bzw. Last-Behälters 19 immer noch kleiner als das Gewicht des zweiten Hebelarms. Da zudem beide Hebelarme gleich lang sind, ist das durch das Eigengewicht des ersten Hebelarms und das Gewicht des eventuell vom ersten Hebelarm gehaltenen Last-Trägers 19 bzw. Last-Behälters 19 in unbelastetem Zustand, d.h. wenn er keine Last oder Probe trägt, erzeugte Drehmoment kleiner als das durch das Eigengewicht des zweiten Hebelarms erzeugte Drehmoment.
Analoges gilt auch für allfällige zusätzliche Hebel 11, die wie der in Fig. 1ersichtliche Hebel Löcher 11d, 11e aufweisen.
[0025] Beim Belasten eines gemäss dem gezeichneten Ausführungsbeispiel zwei gleich lange Hebelarme aufweisenden Hebels wird die Grösse einer auf und/oder in den Last-Träger 19 bzw. Last-Behälter 19 gebrachten Last 21 bzw. Mess-Probe 21 nun derart bemessen, dass das Gewicht der Last 21 bzw. Probe 21 zusammen mit dem Gewicht des Last-Trägers 19 bzw. Last-Behälters 19 das aus den Löchern 11d, 11e resultierende Untergewicht des ersten Hebelarms gegenüber dem zweiten Hebelarm ungefähr oder genau kompensiert. Der eine Last tragende, erste Hebelarm 11b und der unbelastete, zweite Hebelarm 11c befinden sich dann ungefähr im Gleichgewicht. Mindestens falls die Einrichtung nur beim ersten Hebelarm des bzw. jedes Hebels eine Waage 25 aufweist, wird die Grösse der Last bzw.
Probe derart bemessen, dass das Gesamtgewicht des ersten Hebelarms 11b, des Last-Behälters 19 und der Last 21 bzw. Probe 21 geringfügig grösser ist als das Gewicht des zweiten Hebelarms 11c. Dementsprechend ist auch das durch die Gewichte des ersten Hebelarms, des Last-Trägers bzw. Last-Behälters und der Last erzeugte Drehmoment ein wenig grösser als das durch das Gewicht des zweiten Hebelarms erzeugte Drehmoment. Der erste Hebelarm 11b wird dann über den als Übertragungselement 19a dienenden, unteren Endabschnitt 19a des Last-Behälters 19 während einer Messung dauernd vom Aufnehmer 33 der Waage 25 abgestützt. Die beispielsweise von den erwähnten Federmitteln der Waage 25 erzeugte Rückstellkraft kompensiert dann in üblicher Weise die vom ersten Hebelarm 11b auf den Aufnehmer 33 übertragene Kraft.
[0026] Zumindest wenn die beiden Hebelarme des bzw. jedes Hebels gemäss dem in Fig. 1 gezeichneten Ausführungsbeispiel der Einrichtung 1 mindestens annähernd gleich lang sind, beträgt das Gewicht der separat, d.h. getrennt von einem Hebel 11 gewogenen Last 21 bzw. Probe 21 zweckmässigerweise mindestens 1%, zweckmässigerweise höchstens 100%, vorzugsweise mindestens 3%, vorzugsweise höchstens 50% und zum Beispiel ungefähr 5% bis ungefähr 20% des Eigengewichts des Hebels ohne Last mit oder ohne Last-Behälter 19. Der Letztere ist vorzugsweise wesentlich leichter als die Last und hat ein Gewicht, das zum Beispiel höchstens oder ungefähr 10% des Gewichts der Last und zum Beispiel höchstens 3% des Gewichts des Hebels beträgt.
[0027] Das Gewicht der Last 21 bzw. Probe 21 ist zumindest bei einem gemäss dem gezeichneten Ausführungsbeispiel zwei gleich lange Hebelarme aufweisenden Hebel ferner derart auf die Gewichtsdifferenz zwischen dem ersten Hebelarm 11b und dem zweiten Hebelarm 11c abgestimmt, dass die beim Messen auf den Aufnehmer 33 der Waage 25 oder einer der dem Hebel zugeordneten Waagen 25, 27 übertragene Gewichtskraft zweckmässigerweise höchstens 20%, vorzugsweise höchstens 10% und zum Beispiel höchstens 5% des Gewichts der separat, d.h. vom Hebel getrennt, gewogenen Last bzw. Probe beträgt.
[0028] Die Ausbildung des bzw. jedes Hebels und die Grösse der Last werden vorzugsweise derart aufeinander abgestimmt, dass der Schwerpunkt 23 des bzw. eines Hebels 11, des von diesem gehaltenen Last-Behälters 19 und der in diesem angeordneten Last 21 sich ungefähr bei der Schwenkachse 15 oder zumindest möglichst nahe bei dieser befindet. Falls der Schwerpunkt 23 - wie in Fig. 2 dargestellt - von der Schwenkachse 15 einen Abstand s hat, beträgt dieser Abstand zweckmässigerweise höchstens 3%, vorzugsweise höchstens 1% und zum Beispiel höchstens 0,5% der Länge L des Hebels. Gleiche oder ähnliche Grenzwerte können auch für den Schwerpunkt des Hebels ohne Last gelten.
Der Schwerpunkt 23 des bzw. eines eine Last tragenden Hebels 11 befindet sich zum Beispiel ein wenig unterhalb der Schwenkachse 15 und nämlich, wenn der Hebel 11 vom Aufnehmer 33 der zugeordneten Waage abgestützt und/oder ungefähr ausbalanciert sowie ungefähr oder genau horizontal ist, zum Beispiel ungefähr oder genau vertikal unter der Schwenkachse. Eventuell kann der Schwerpunkt 23 eines eine Last tragenden Hebels oder der Schwerpunkt eines keine Last tragenden Hebels sogar genau auf der Schwenkachse 15 liegen. Der bzw. jeder Hebel befindet sich also beim Messen nicht nur ungefähr in einem Gleichgewicht beliebiger Art, sondern vorzugsweise mindestens annähernd in einem indifferenten Gleichgewicht und kann sich beispielsweise mindestens zeitweise sogar genau in einem indifferenten Gleichgewicht befinden.
Man kann auch sagen, dass der bzw. jeder Hebel sich ungefähr oder genau in einem dynamischen Gleichgewicht befindet. Wenn man von der Abstützung des bzw. jedes Hebels durch den Aufnehmer mindestens einer Waage absieht, kann der Hebel dann nämlich mindestens annähernd ohne Einwirkung eines Drehmoments verschwenkt werden.
[0029] Die Fig. 3 bis 6 enthalten Diagramme, welche den zeitlichen Verlauf von einigen gemessenen Gewichten bzw. Gewichtskräften darstellen. Die Messungen wurden dabei mit einer Einrichtung durchgeführt, die drei nebeneinander angeordnete, gleich ausgebildete Hebel 11 mit je zwei gleich langen Hebelarmen 11b, 11c aufweist. Dabei wurden mit den drei Hebeln gleichzeitig drei aus verschiedenen metallischen Materialien bestehende Lasten 21 bzw. Mess-Proben 21, nämlich je eine Last bzw. Probe aus flüssigem Quecksilber (Hg), festem Kupfer (Cu) und festem Blei (Pb) gemessen. Jeder dieser Hebel besteht aus dem gleichen Kunststoff, nämlich aus dem unter dem Handelsnamen Plexiglas erhältlichen Polymethacrylester, hat eine Länge von ungefähr 1 m, nämlich 96 cm, und ein Gewicht von ungefähr 0,76 Kilopond bzw. kg*, das einer Gewichtskraft von ungefähr 7,45 Newton entspricht.
Jede untersuchte Last hat - separat vom Hebel 11 gemessen bzw. gewogen - ein Gewicht von ungefähr 0,05 Kilopond bzw. kg*, das einer Gewichtskraft von ungefähr 0,49 Newton entspricht.
[0030] Jeder für die Versuchsreihe verwendete Last-Behälter 19 hat ein Gewicht von einigen wenigen g* bzw. Pond, das einer Gewichtskraft von einigen wenigen Hundertstelnewton entspricht. Die Gewichte des ersten Hebelarms 11b, des Last-Behälters 19 und der Last 21 bzw. Probe 21 sind dann zusammen um eine Gewichtsdifferenz von vorzugsweise höchstens 0,01 Kilopond bzw. kg* und zum Beispiel ungefähr 0,001 bis ungefähr 0,005 Kilopond bzw. kg* grösser als das Gewicht des zweiten Hebelarms 11c.
Der einen Last-Behälter 19 mit einer Last 21 haltende erste Hebelarm 11b übt also eine dieser Gewichtsdifferenz entsprechende Gewichtskraft auf den Aufnehmer 33 der Waage 25 aus, wobei diese Gewichtskraft in Newton vorzugsweise höchstens ungefähr 0,0981 Newton oder aufgerundet vorzugsweise höchstens ungefähr 0,1 Newton und zum Beispiel ungefähr 0,00981 N bis ungefähr 0,049 N oder aufgerundet ungefähr 0,01 N bis ungefähr 0,05 N beträgt.
[0031] Beim Beginn der Messung wurde der Nullpunkt jeder Waage 25 zum Beispiel derart eingestellt, dass vom Gewicht bzw. von der Gewichtskraft, das bzw. die vom ersten Hebelarm auf den Aufnehmer 33 ausgeübt wird, elektronisch ein Ausgleichs- oder Tarier-Wert subtrahiert wird, er zum Beispiel ungefähr 0,003 Kilopond bzw. ungefähr 3 g* beträgt und einer Gewichtskraft von ungefähr 0,03 N entspricht. Die momentan mit den Waagen 25 gemessenen Gewichte bzw. Gewichtskräfte werden dann - unter Abzug des Ausgleichs- oder Tarier-Werts - von den Anzeigevorrichtungen 41 der Waagen 25 fortlaufend sowie quasikontinuierlich digital angezeigt sowie mit der Anzeige- und/oder Registriervorrichtung 43 registriert, nämlich beispielsweise in digitaler Form quasikontinuierlich gespeichert sowie gleichzeitig oder nachträglich in Form einer Kurve aufgezeichnet und angezeigt.
[0032] In den in den Fig. 3, 4, 5, 6dargestellten Diagrammen ist auf den Abszissen die in Stunden h oder Tagen d angegebene Zeit t aufgetragen. Auf den Ordinaten sind die mit den Waagen abzüglich des Ausgleichs- oder Tarier-Werts gemessenen Gewichte G bzw. Gewichtskräfte G aufgetragen. Die Gewichte oder Gewichtskräfte sind dabei sowohl in g* oder mg* (Pond oder Millipond) als auch in mN (Millinewton) angegeben.
[0033] Die Kurve 51 des in Fig. 3ersichtlichen Diagramms zeigt den für eine aus Quecksilber (Hg) bestehende Last während ungefähr eines Tages gemessenen Verlauf des Gewichts G bzw. der Gewichtskraft G. Die Kurve 53 des in Fig. 4ersichtlichen Diagramms zeigt den während ungefähr eines Tages gemessenen Verlauf des Gewichts bzw. der Gewichts kraft für eine aus Kupfer (Cu) bestehender Last. Die Kurve 55 des in Fig. 5 dargestellten Diagramms zeigt den während ungefähr eines Tages gemessenen Verlauf des Gewichts bzw. der Gewichtskraft für eine aus Blei (Pb) bestehende Last. Schliesslich zeigt die Kurve 57 des Diagramms in Fig. 6den während ungefähr eines Monats gemessenen Verlauf des Gewichts bzw. der Gewichtskraft für eine aus Quecksilber (Hg) bestehende Last. Alle Diagramme zeigen, dass das gemessene Gewicht bzw. die gemessene Gewichtskraft im Verlauf der Zeit ändert.
Von den drei untersuchten Metallen Quecksilber, Kupfer und Blei ergibt Quecksilber die grössten und Blei die kleinsten Änderungen.
[0034] Es wurden auch Vergleichsmessungen durchgeführt, bei denen der erste Hebelarm keine Last oder - genauer gesagt - zumindest keine aus einem vom Hebel-Material verschiedenen Material bestehende Last trug. Dabei wurde ein gleich ausgebildeter Hebel wie für die Messungen einer Last, d.h. ein Hebel mit Löchern 41d, 41e verwendet. Ferner wurde im Loch 11d des ersten Hebelarms 11b ein Last-Behälter fixiert, der gleich ausgebildet war wie die zum Aufnehmen einer metallischen Last verwendeten Last-Behälter 19 und wie diese aus Glas bestand.
Zum Ausbalancieren des Hebels wurde dann ein aus Hebel-Material bestehender Last-Ersatz in der Nähe des äusseren, freien Endes des ersten Hebelarms derart an diesem angebracht und fixiert, dass der erste Hebelarm zusammen mit dem leeren Last-Behälter und dem Last-Ersatz eine kleine Gewichtskraft auf den Aufnehmer 33 der zugeordneten Waage ausübte. Der Last-Ersatz wurde dabei derart bemessen und angeordnet, dass die letztgenannte, auf den Aufnehmer der Waage ausgeübte Gewichtskraft im Bereich von ungefähr 0,001 bis ungefähr 0,005 Kilopond bzw. g* lag und also in Newton ungefähr 0,00981 N bis ungefähr 0,049 N oder aufgerundet ungefähr 0,01 N bis 0,05 N war. Bei diesen Vergleichsmessungen wurden während der Messzeit innerhalb der 1 mg* bzw. 0,000001 Kilopond bzw. 0,00981 mN betragenden Mess-Auflösung der Waage keine Schwankungen der gemessenen Gewichtskraft festgestellt.
[0035] Es wurden auch Messungen mit mindestens einem kürzeren und leichteren, ebenfalls zwei gleich lange Hebelarme 11b, 11c aufweisenden Hebel 11 und mit kleineren Lasten 21 durchgeführt. Bei diesen Messungen hatte der bzw. jeder Hebel eine Länge L von ungefähr 200 mm und ohne Last ein Gewicht von ungefähr 0,136 Kilopond bzw. 136 g*, was einer Kraft von ungefähr 1,33 N entspricht. Die Last hatte - separat vom Hebel gewogen - ein Gewicht von ungefähr 0,014 Kilopond bzw. 14 g*, was einer Kraft von ungefähr 0,137 N entspricht.
Der erste, die Last tragende Hebelarm war durch Löcher und/oder Ausnehmungen so viel leichter ausgebildet als der zweite Hebelarm, dass das Gewicht des zweiten, unbelasteten Hebelarms das Gesamtgewicht des ersten Hebelarms, des von diesem gehaltenen Last-Behälters und der in diesem angeordneten Last wiederum annähernd kompensierte und ausbalancierte. Das vom ersten Hebelarm auf den Aufnehmer der Wägevorrichtung bzw. Waage ausgeübte Gewicht und die diesem entsprechende Gewichtskraft betrug dann während der ganzen Messdauer und insbesondere am Anfang der Messung höchstens ungefähr 0,001 Kilopond bzw. höchstens ungefähr 1 g* bzw. höchstens ungefähr 0,01 N.
Die im Verlauf der Messungen gemessenen Änderungen des Gewichts bzw. der Gewichtskraft hatten - relativ zum maximal gemessenen Übergewicht des belasteten, ersten Hebelarms - ähnliche relative Grössen wie bei den in den Fig. 3bis 6 veranschaulichten Messergebnissen mit den ungefähr 1 m langen Hebeln.
[0036] Die für die untersuchten metallischen Lasten 21 bzw. Proben 21 gemessenen Gewichtskräfte und deren Änderungen geben ein Mass für die relative Schwere und/oder mindestens für die Änderungen der Schwere dieser Lasten bzw. Proben. Die Einrichtungen sind also sehr gut geeignet für wissenschaftliche und sonstige Untersuchungen der Schwere sowie von Schwereänderungen und von diese bewirkenden Feldern und Ursachen, insbesondere des Gravitationsfeldes.
[0037] Falls eine Einrichtung sowohl für den ersten Hebelarm 11b als auch für den zweiten Hebelarm 11c des bzw. jedes Hebels 11 eine Waage 25 bzw. 27 aufweist, kann der bzw. jeder Hebel beispielsweise derart ausbalanciert werden, dass der bzw. ein Hebel beim Messen zeitweise nur den Aufnehmer der einen Waage und zeitweise nur den Aufnehmer der anderen Waage belastet. Dabei erzeugt dann diejenige Waage, deren Aufnehmer momentan vom Hebel mit einer Gewichtskraft beaufschlagt wird, eine diese Gewichtskraft kompensierende Rückstellkraft. Die Nullpunkte der Waagen können dabei zum Messen so eingestellt werden, dass beide Waagen im unbelasteten Zustand den Wert Null anzeigen.
Die Anzeige- und Registriervorrichtung 43 kann dann beispielsweise die Messwerte, die mit den beiden ein und demselben Hebel zugeordneten Waagen 25, 27 gemessen werden, beide separat registrieren und separat als Kurve darstellen. Es besteht jedoch zum Beispiel auch die Möglichkeit, den mit der ersten Waage 25 gemessenen Gewichtskräften ein positives Vorzeichen und den mit der zweiten Waage gemessenen Gewichtskräften ein negatives Vorzeichen zuzuordnen. Die Anzeige- und/oder Registriervorrichtung 43 kann dann zum Beispiel für den bzw. jeden Hebel nur die von Null verschiedenen, positiven oder negativen Messwerte registrieren sowie eventuell fortlaufend anzeigen und zum Beispiel für jeden Hebel nur eine Kurve mit positiven und negativen Messwerten aufzeichnen.
[0038] Die Einrichtungen und die Mess- bzw. Wäge-Verfahren können noch auf verschiedene Arten geändert werden. So können beispielsweise die Grössen der Hebel und Lasten in weiten Grenzen variiert werden und kleiner oder auch sehr viel grösser sein als bei den beschriebenen Versuchen. Ferner kann beispielsweise auch die Anzahl der Hebel geändert werden, wobei die Einrichtung beispielsweise nur einen Hebel oder mehr als drei Hebel aufweisen kann. Im Übrigen könnte der erste Hebelarm 11b des bzw. jedes Hebels 11 statt der zwei gezeichneten, durchgehenden Löcher nur ein durchgehendes Loch oder mehr als zwei durchgehende Löcher aufweisen.
Ferner könnte der oder mindestens ein Hebel anstelle von mindestens einem durchgehenden Loch und/oder zusätzlich zu mindestens einem solchen mindestens ein gegen oben offenes Sackloch bzw. mindestens eine gegen oben offene Ausnehmung aufweisen. Falls anstelle der zwei zylindrischen, durchgehenden Löcher 11d, 11e zwei oder mehr Löcher irgendwelcher Art und/oder Ausnehmungen vorhanden sind, können diese analog wie die beiden Löcher 11d, 11e in der Nähe des äusseren Endes des ersten Hebelarms entlang von diesem verteilt sein. Eventuell können auch zwei oder drei oder sogar noch mehr nebeneinander angeordnete, quer zur Hebel-Längsrichtung voneinander in kleinem Abstand stehende Löcher und/oder Ausnehmungen oder nebeneinander entlang dem Hebelarm verlaufende Reihen von Löchern und/oder Ausnehmungen vorhanden sein.
[0039] Ferner kann der erste Hebelarm 11b und/oder eventuell der zweite Hebelarm 11c mit einem Schieber versehen werden, der zum Ausbalancieren des Hebels entlang dem betreffenden Hebelarm verstellt, d.h. verschoben und in verschiedenen Schiebstellungen fixiert werden kann. Der Schieber soll dabei vorzugsweise aus dem gleichen Material bestehen wie der Hebel.
[0040] Der Last-Träger könnte statt eines röhrchenförmigen Behälters einen ebenen oder schalenförmigen, leicht konkav gebogenen Teller und einen das Loch 11d des ersten Hebelarms durchdringenden Zapfen aufweisen. Insbesondere wenn nur Lasten oder Proben aus festen Materialien gemessen oder gewogen werden sollen, könnte man eventuell überhaupt auf einen separaten Last-Träger verzichten, das durchgehende Loch 11d durch eine oben offene Ausnehmung ersetzen und die Last bzw. Probe in dieses Sackloch bzw. diese Ausnehmung einsetzen. Der erste Hebelarm könnte dann mit einem analog zum Übertragungselement 35 ausgebildeten Übertragungselement versehen werden.
Ferner könnte der bzw. jeder Hebelarm, dem eine Waage zugeordnet ist, eventuell nicht nur auf einem Aufnehmer der Waage abgestützt, sondern durch irgendeine Gelenkverbindung zumindest beim Messen dauernd, aber eventuell lösbar mit dem Aufnehmer verbunden werden.
[0041] Ferner könnte der bzw. jeder Hebel zwei verschieden lange Hebelarme aufweisen. Die Last könnte dann derart bemessen und angeordnet werden, dass das vom Gewicht des zweiten Hebelarms erzeugte Drehmoment das vom Gesamtgewicht der Last, des allfälligen Last-Trägers und des ersten Hebelarms erzeugte Drehmoment mindestens annähernd kompensiert.
Die vom belasteten, ersten Hebelarm und vom unbelasteten, zweiten Hebelarm erzeugten Drehmomente können beispielsweise analog wie bei einem gleicharmigen Hebel derart aufeinander abgestimmt werden, dass die Gewichtskraft, die bei belastetem, erstem Hebelarm vom Hebel auf den Aufnehmer der bzw. einer diesem Hebel zugeordneten Wägevorrichtung oder Waage übertragen wird, zweckmässigerweise höchstens 20%, vorzugsweise höchstens 10% und zum Beispiel höchstens 5% der Gewichtskraft beträgt, die der belastete Hebel auf den betreffenden Aufnehmer übertragen würde, wenn der Hebel selbst und der allfällige Last-Träger bzw. Last-Behälter kein eigenes Gewicht hätte(n). Der bzw. jeder Hebel kann sich dann beim Messen wiederum ungefähr oder eventuell mindestens zeitweise sogar genau in einem indifferenten bzw. dynamischen Gleichgewicht befinden.
[0042] Insbesondere wenn die Gewichtskräfte bei beiden Hebelarmen und/oder bei mehreren Hebeln gemessen werden sollen, könnte die bzw. jede Waage durch ein Wägevorrichtung ersetzt werden, die nur gewisse Teile einer Waage, nämlich zumindest einen Aufnehmer 33 sowie einen Messgrössenumformer 39 und eventuell noch ein Übertragungselement 37 sowie eventuell ein Gehäuse aufweist. Der Aufnehmer 33 kann dabei über das Übertragungselement 37 oder direkt mit dem Messgrössenumformer 39 verbunden sein und/oder zu einem solchen gehören. Dagegen brauchte dann nicht jede Wägevorrichung einen eigenen Stromversorgungsteil, eine eigene Anzeigevorrichtung 41 und eigene Betätigungsorgane aufzuweisen.
Die Batterie(en) und/oder ein Netzteil für die Stromversorgung, die Betätigungsorgane, die Anzeige und/oder Registriermittel könnten dann beispielsweise in einer für alle Wägevorrichtungen gemeinsamen Steuer-Anzeige- und Registriervorrichtung untergebracht werden.
[0043] Ferner könnte der bzw. jeder Hebel auch derart ausgebildet werden, dass er sich ohne Last ungefähr oder genau im Gleichgewicht befindet. Die Einrichtung kann dann wie eine normale Waage verwendet werden, um das gesamte Gewicht einer Last bzw. die von dieser Last erzeugten Gewichtskraft sowie Änderungen dieses Gewichts bzw. dieser Gewichtskraft zu messen.
[0044] Die Einrichtung kann eventuell - mit gewissen Anpassungen - auch zum Messen und Untersuchen von Kräften und/oder Scheinkräften benutzt werden, die in und/oder an einem Körper entstehen, der um eine eigene Rotationsachse und/oder um eine äussere Achse rotiert. So könnte die Einrichtung zum Beispiel in ein Gyroskop, in einen Kreiselkompass oder in einen sich um die Erde bewegenden Satelliten oder dergleichen eingebaut werden. Die Schwenkachse des oder mindestens eines Hebels einer solchen Einrichtung könnte dann - statt horizontal wie bei den zu Untersuchung der Schwere dienenden Einrichtungen - ungefähr oder genau parallel zur genannten Rotationsachse oder zur genannten äusseren Achse sein.
The invention relates to a device for measuring a force and / or force change and / or the severity and / or a change in gravity, wherein the device has the features of the preamble of claim 1.
Known means for measuring a force or force change generated by a load due to the gravitational field, i. Balances for weighing a load, have a two-armed lever or bar, which is pivotable about a horizontal pivot axis. When using such a balance, the load is brought to engage a first lever arm, for example, placed in a hanging on the first lever arm shell. The weight of the load and the dead weight of the first lever arm then exert a torque on the lever. The lever is then balanced by a self-weight of the second lever arm and an attacking comparison weight and brought into an equilibrium position.
The balancing takes place either by placing stripped, together forming the comparative weight weights or by moving at least one weight.
However, such a lever having means and scales and with the aid of such performed measuring methods have the disadvantage that the measurement of a load generated by a load is relatively cumbersome and time consuming. In addition, such devices are also not well or not at all suitable for measuring the severity and / or changes in the severity and / or changes in the force generated by a load, which are generated, for example, by changes in the weight-causing field.
The invention is therefore based on the object to provide a device which makes it possible to overcome disadvantages of the known devices. In particular, it should be possible to measure the force generated by a load and / or changes in such a force and / or the severity and / or at least changes in severity in a simple manner and, for example, also continuously or quasi-continuously.
This object is achieved according to the invention by a device having the features of claim 1.
The invention further relates to a method for measuring a force generated by a load and / or force change and / or the severity and / or a change in severity, the method according to the invention having the features of claim 8.
Advantageous developments of the device and the method will become apparent from the dependent claims.
The subject invention will now be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing and variants of this. In the drawings shows
<Tb> FIG. 1 <sep> is a schematic representation, partially in elevation and partly in section, of a device for measuring a force and / or force change and / or the severity and / or a change in severity,
<Tb> FIG. 2 <sep> designated in Fig. 1 with 11 section of Fig. 1in a larger scale and
<tb> Figs. 3 to 6 <sep> Diagrams illustrating temporal changes of measured forces.
The in Fig. 1 device 1 is used for measuring a force and / or a force change and / or the severity, namely the relative severity, and / or at least one change in severity. The device 1 has a housing 3 with a base 5 and a removable cover 7. The base 5 has a flat, horizontal, for example of a non-metallic material, such as wood or plastic, existing plate and feet. The lid has four side walls and a top wall, is preferably substantially transparent, and is made of, for example, clear plastic or sheets of mineral glass. The lid is, for example, on bearing surfaces of the base and / or is releasably attached to the base.
In the interior of the housing 3, at least one two-armed lever 11 or bar 11 is pivotally mounted with a bearing 13 about a horizontal pivot axis 15. The or each lever or beam is at least for the most part formed by a straight, torsion-resistant, one-piece rod, namely, for example, essentially by a cross-sectionally quadrangular or T-shaped profile bar. The or Each lever 11 is provided on the lower side with a perpendicular to the longitudinal direction of the lever, in cross section, for example, approximately V-shaped groove 11a, which serves as a bearing cup. The bearing 13 has, for example, a pedestal or pedestal attached to the pedestal 5, away from its plate, and has at the top a particularly clear in FIG. 2 apparent cutting 13a.
This protrudes into the serving as a bearing cup groove 11a of or at least one lever 11 into it, so that the lever 11 rests at the bottom of the groove 11 a on the vertex of the cutting edge 13 a and is pivotally mounted there around the aforementioned horizontal pivot axis 15. The pivot axis 15 is thus defined by the bottom of the groove 11a and the apex of the cutting edge 13a. Incidentally, the portion of the blade 13a located inside the groove 11a is, of course, narrower than the groove, so that the lever 11 can perform pivotal movements about the apex of the blade 13a.
If the housing 3 instead of only one lever 11 has two or more such, they can for example be arranged side by side and aligned with each other or be stored coinciding pivot axes. The levers may then be supported, for example, by a common bearing 13 or each by a separate bearing.
The or Each lever 11 has a first lever arm 11b and a second lever arm 11c. The two lever arms 11b, 11c are preferably approximately the same length and, for example, exactly the same length. The first Helbelarm 11b is provided in the vicinity of its outer, free, the pivot axis remote from the end with at least one hole and / or at least one recess. Namely, the first helm arm 11b has, for example, two holes 11d, 11e staggered along the lever arm 11b, each penetrating the first lever arm perpendicular to the longitudinal direction of the lever and in particular the first lever arm and approximately or exactly in the vertical longitudinal center plane of the lever 11 lying axis has.
Each hole 11d, 11e is circular in cross-section, for example, and at least partially and for example, completely continuous cylindrical, so that it has the same diameter over its entire length. The first, outer, further away from the pivot axis 15 hole 11 d holds a load carrier 19, namely a closed bottom, open-top, tube or sleeve-shaped load container 19th The load container is adjustable along the axis of the hole 11d, so adjustable in height, fixed in the hole 11d and completely removable from the hole 11d and separable from the lever. The load container 19 is for example slightly pressed in the hole 11 d, so that it is held by a pressing and / or clamping connection in the lever arm 11 b slidably and removably in the hole. The load carrier 19 or
However, load container 19 may be fixed and removable instead of being pressed in or in addition by any clamping and / or other fastening means. For example, one could still provide at least one rubber-elastic clamping ring which sits in an annular groove of the hole 11d and the load carrier or Load container slidably and removably clamped. Instead or in addition, at the bottom and / or at the upper end of the hole 11d, a rubber-elastic clamping ring may be arranged, which sits, for example, in an extension of the hole 11d or at the lower or upper outer surface of at least the major part of the (relevant) lever forming rod rests.
Furthermore, it would be possible to provide the hole 11d at least in part with an internal thread and to clamp the load container 19 with an externally threaded, screwed into the internal thread of the hole 11d clamping ring or the load container itself with a screwed into said internal thread To provide external thread.
The load container 19 has a bottom protruding from the first lever arm end portion 19a. This is, for example, as the remaining main portion of the load container substantially rotationally symmetrical to a first lever arm perpendicular, common axis of the hole 11 d and the load container, tapers down to its free end and is for example in a through the axis the hole 11d and the load container extending section at least partially convex, namely bent approximately semicircular. The down from the hole 11d outstanding end portion 19a of the load container 19 is used in the manner explained as a transmission element 19a for transmitting a force. The load carrier 19 or Load container 19 can accommodate a load 21 or measuring sample 21 which is also described in more detail. The lever 11, load carrier 19 or
Load container 19 and the load 21 or Measuring sample 21 together have a in Fig. 2 with center of gravity designated.
The second, inner, located closer to the pivot axis 15 hole 11e is used in a manner to be described in more detail for compensating the weight of the load and thus to balance the lever eleventh However, the hole 11e may also be used to replace the hole 11d the load carrier or To hold load container 19.
The device 1 has for each lever at least one weighing device 25, 27, for example, at least one scale 25, 27, namely a balance or two such. The or Each balance 25, 27 is designed as an electromechanical or electronic balance, for example as a so-called analytical and / or laboratory balance. The or Each balance 25, 27 has a standing on the plate of the base 5 and possibly attached to this housing 31 and a for receiving the force to be measured or Load-bearing transducers 33.
If the device 1 for the or If each lever has only one balance, these and their receivers 33 are preferably associated with the first lever arm 11b of the (relevant) lever 11, as is the case for the lever 11 shown in FIG. 1 is the case of a scale 25 drawn with full lines, the sensor 33 of which is located in the vicinity of the outer end of the first lever arm 11b below it, namely below the hole 11d. If for or Each lever 11 is provided with two scales, the additional scale and its receiver 33 are associated with the second lever arm 11c of the (relevant) lever 11, as shown in FIG. 1 dash-dotted line 27 is the case. The balance 25 associated with the first lever arm is then referred to as the first balance and the balance 27 assigned to the second lever arm is referred to as the second balance.
The transducer 33 of or Each scale is designed and arranged to support its associated lever arm. The transducer 33 of or For example, each balance has a more or less flat plate, as is the case with analytical and / or laboratory balances. In the first lever arm 11b associated balance 25, the center of the plate of the transducer 33 is at least approximately perpendicular to the centers of the hole 11d and the load carrier 19 or Load container 19, so that the axes of the hole 11 d and the load container 19, when the lever 11 is in a horizontal position and these axes are vertical, approximately coincide with the axis of the plate of the pickup 33.
The load container 19 of the or each holding a load container 19 lever 11 is positioned during measurement in the first lever arm 11b and loaded in more detail described manner so that it rests with its lower end portion 19a permanently on the plate of the transducer 33, the lever in operative connection with the transducer 33 brings and thus just as a transmission element 19 a for transmitting a force from the first lever arm 11 a on the transducer 33 is used.
The second lever arm 11c of or each lever 11 holds in contrast to the first lever arm neither a load container nor else a load carrier. If the second lever arm 11c of the or Each lever 11 is associated with a scale 27, this also has a, for example, a plate having a transducer 33rd Furthermore, for every second lever arm 11c of the or each lever 11 preferably a transmission element 35 is provided to support the second lever arm at a defined position of the second lever arm on the transducer 33 of the associated scale 27 and to bring into operative connection with this pickup.
For example, the transmission member 35 may be fixedly connected to the second lever arm 11c and / or have a projection projecting downwardly therefrom and / or forming tapering downwardly towards its free end and, for example, the same or similar to the end portion 19a serving as the transmission element of the load container 19 is rotationally symmetrical to an axis perpendicular to the second lever arm and, for example, at least approximately approximately conical and / or at least partially convexly curved in a section running through said axis. The transmission element 35 may, for example, rigidly and immovably attached to the second lever arm, glued to the lower side of this or be formed together with the rest of the lever of a one-piece body.
However, it is also possible to provide the second lever arm with a hole 11d corresponding hole and the transmission element 35 along the axis of this hole adjustable or fixed to fix in this hole. If the second lever arm 11c has no hole for fixing the transmission element 35, the second lever arm can be free of holes and / or recesses over its entire length, have a full cross-section and the same cross-sectional shape and cross-sectional dimensions everywhere.
The or each lever 11 has a in Fig. 1 length designated L The first lever arm 11b and the second lever arm 11c have from the pivot axis 15 to their this remote, outer, free ends measured lengths a1 and a2. In Fig. 1, the lever arm lengths b1 and b2 effective for transmitting power to the transducers of the balances 25 and 27 are also entered. These denote the distances of those points of the pivot axis 15, in which the transmission elements 19a or 35 on the transducer 33 of the scales 25 and 27 are supported and attack. The lengths L, a1, a2, b1, b2 are all measured parallel to the straight line defined by the (relevant) lever 11. As already mentioned, the two lever arms 11b, 11c of the or each lever 11 in the illustrated embodiment of the device preferably approximately or exactly the same length.
Accordingly, a1 is approximately equal to a2. Further, when the device 1 has a weighing device or scale for each lever arm 11b, 11c, b1 is also approximately or exactly equal to b2.
The transducer 33 of or each scale is so from the housing 31 of the scale 25 and 27 that it can perform small movements in approximately vertical direction and absorb approximately vertically directed forces and transmitted via a power transformer 37 to a measuring transducer 39 of the balance. The power transformer 37 can be designed for a power transmission in the ratio 1: 1 or even produce a reduction or translation of the force. The measuring transducer 39 is designed as a mechanical-electrical load cell in order to generate a mechanical force, i. H. a weight force to convert into an electrical signal that gives a measure of the magnitude of the force in analog and / or digital form.
The balance normally also has some type of spring means for generating a restoring force which counteracts the force exerted on the transducer 33 of the balance when carrying out a measurement or weighing. These spring means may, for example, comprise at least one separate spring and / or be integrated in the measuring transducer 39 in some way. The transducer 39 may, for example, in a conventional manner, at least one strain gauge, at least one oscillating during measurement string, at least one capacitor, a differential transformer or a Hall generator or the like.
The or Each balance 25, 27 also has a battery and / or a power supply with a mains connection as well as electronic and / or other electrical circuit means to supply the required electrical voltage (s) to the transducer 39 and the electrical power supplied by the transducer Prepare and process signals. The or Each scale, for example, still has a display device 41 for digital display of the measured force and at least one manually operable control element for switching on and off of the scale and for setting the zero point.
Furthermore, the or Each balance is preferably connected to a display and / or recording device 43 arranged, for example, outside the housing 3 of the device, which is designed, for example, for continuous analog display and registration of the measured values and / or for quasi-continuous digital display and / or registration and storage of the measured values ,
The or each lever 11 is - as already mentioned - preferably at least for the most part and for example - apart from the load carrier 19 and a possibly originally separate transmission element 35 - from a one-piece rod. This preferably consists of a non-magnetic, electrically insulating, non-metallic material, which thus forms at least the greater part of the lever and is hereinafter referred to as a lever material. The lever material consists for example of a plastic or possibly of wood, which is coated with a more or less waterproof lacquer.
The or Each load carrier 19 consisting of a load container 19 preferably also consists of a non-magnetic, electrically insulating, non-metallic material, for example glass, and may be formed, for example, by a test tube or the like. However, it could possibly be made of the same material as the lever holding it. The possibly present at the second lever arm 11c transmission element 35 is preferably also made of a non-magnetic, electrically insulating, non-metallic material, for example of the same material as the or every lever 11. The bearing 13, or at least its upper portion forming the cutting edge 13a, for example, also consists of a non-magnetic, electrically insulating, non-metallic material, such as a hard plastic.
However, it would also be possible to provide the lever with a small compared to the rest of the bearing pan, which consists of a different from the rest of the lever material, possibly metallic material. Furthermore, the bearing 13 could possibly at least partially made of metal.
To perform a measurement is (normally) a load 21 or Measuring sample 21 in serving as a load carrier 19 load container 19 of or a lever 11 introduced. The load 21 or Measuring sample 21 consists - at least normally - of a different material from the lever material. If the device 1 has two or more levers 11, can be made of different load materials or Sample materials existing loads 21 or Samples 21 are introduced into the load container of the various levers, so that at the same loads 21 and Samples 21 can be measured, which consist of different load or Sample materials exist.
The load 21 consists, for example, at least for the most part or completely of a metallic load material, for example of liquid mercury or of a solid metallic material, for example of copper or lead or any other metal or metal alloy. However, the load may also be made of any non-metallic, solid, liquid or gaseous material other than the lever material.
The first lever arm 11b of the in Fig. The obvious lever 11 has a smaller dead weight than the second lever arm 11c because of the holes 11d, 11e. Although the first lever arm 11 Although with a load carrier 19 or Last container 19 is provided, but this no load or Sample contains, is the total weight of the first lever arm 11 b and the empty load carrier 19 and Load container 19 is still less than the weight of the second lever arm. In addition, since both lever arms are the same length, this is due to the weight of the first lever arm and the weight of the possibly held by the first lever arm load carrier 19 or Load container 19 in unloaded condition, d. H. if it carries no load or sample generated torque smaller than the torque generated by the weight of the second lever arm.
The same applies to any additional lever 11, which like the in Fig. 1versible levers have holes 11d, 11e.
When loading a according to the illustrated embodiment, two equal length lever arms having lever, the size of a on and / or in the load carrier 19 and Load container 19 brought load 21 or Measuring sample 21 now dimensioned such that the weight of the load 21 and Sample 21 together with the weight of the load carrier 19 or Load container 19 approximately or accurately compensates the resulting from the holes 11d, 11e underweight of the first lever arm relative to the second lever arm. The load bearing, first lever arm 11b and the unloaded, second lever arm 11c are then approximately in equilibrium. At least if the device only at the first lever arm of or each lever has a scale 25, the size of the load or
Sample so dimensioned that the total weight of the first lever arm 11b, the load container 19 and the load 21 or Sample 21 is slightly larger than the weight of the second lever arm 11c. Accordingly, this is also by the weights of the first lever arm, the load carrier or Load tank and the load generated torque slightly greater than the torque generated by the weight of the second lever arm. The first lever arm 11b is then continuously supported by the transducer 33 of the balance 25 via the lower end portion 19a of the load container 19 serving as the transfer element 19a during a measurement. The restoring force generated, for example, by the mentioned spring means of the balance 25 then compensates in the usual way for the first lever arm 11b transmitted to the transducer 33 force.
At least when the two lever arms of or each lever according to the in Fig. 1 drawn embodiment of the device 1 are at least approximately the same length, the weight of the separately, d. H. separated from a lever 11 weighed load 21 and Sample 21 is expediently at least 1%, advantageously at most 100%, preferably at least 3%, preferably at most 50% and, for example, about 5% to about 20% of the weight of the lever without load with or without load container 19. The latter is preferably substantially lighter than the load and has a weight that is, for example, at most or about 10% of the weight of the load and, for example, at most 3% of the weight of the lever.
The weight of the load 21 or Probe 21 is at least in a according to the illustrated embodiment, two equal length lever arms having lever further tuned to the weight difference between the first lever arm 11b and the second lever arm 11c that when measuring on the transducer 33 of the scale 25 or one of the lever associated Balances 25, 27 transmitted weight force conveniently at most 20%, preferably at most 10% and, for example, at most 5% of the weight of the separately, d. H. separated from the lever, weighed load or Sample is.
The formation of or Each lever and the size of the load are preferably coordinated so that the center of gravity 23 of the or a lever 11, held by this load container 19 and arranged in this load 21 is approximately at the pivot axis 15 or at least as close to this. If the center of gravity 23 - as shown in FIG. 2 - has a distance s from the pivot axis 15, this distance is expediently at most 3%, preferably at most 1% and, for example, at most 0.5% of the length L of the lever. The same or similar limits may apply to the center of gravity of the lever without load.
The focus of 23 or For example, a lever 11 carrying a load is located slightly below the pivot axis 15 and, namely, when the lever 11 is supported and / or approximately balanced by the transducer 33 of the associated balance, and is approximately or exactly horizontal, for example approximately or exactly vertical below the pivot pivot axis. Eventually, the center of gravity 23 of a load-bearing lever or the center of gravity of a load-bearing lever may even lie exactly on the pivot axis 15. The or Thus, each lever is not only approximately in an equilibrium of any kind when measuring, but preferably at least approximately in an indifferent equilibrium and, for example at least temporarily, can even be exactly in an indifferent equilibrium.
One can also say that the each lever is approximately or exactly in a dynamic equilibrium. If one of the support of or In the case of each lever, by means of the picker, of at least one balance, the lever can then be pivoted at least approximately without the action of a torque.
FIG. 3 to 6 contain diagrams showing the time course of some measured weights or Represent weight forces. The measurements were carried out with a device having three juxtaposed, identically formed lever 11, each with two equal length lever arms 11b, 11c. At the same time, with the three levers, three loads 21 made of different metallic materials were simultaneously Measuring samples 21, namely one load or Sample measured from liquid mercury (Hg), solid copper (Cu) and solid lead (Pb). Each of these levers consists of the same plastic, namely from the available under the trade name Plexiglas polymethacrylic, has a length of about 1 m, namely 96 cm, and a weight of about 0.76 kilopond or kg *, which corresponds to a weight of about 7.45 Newton.
Each tested load has - measured separately from the lever 11 or weighed - a weight of about 0.05 kiloponds or kg *, which corresponds to a weight of about 0.49 Newton.
Each load container used for the test series 19 has a weight of a few g * or Pond, which corresponds to a weight of a few hundredthtonton. The weights of the first lever arm 11b, the load container 19 and the load 21 or Sample 21 are then together by a weight difference of preferably at most 0.01 kilopond or kg * and, for example, about 0.001 to about 0.005 kiloponds or kg * greater than the weight of the second lever arm 11c.
The first lever arm 11b holding a load container 19 with a load 21 thus exerts a weight force corresponding to this weight difference on the receiver 33 of the balance 25, this weight in Newton preferably being at most approximately 0.0981 Newtons or rounded up, preferably at most approximately 0.1 Newton and, for example, about 0.00981 N to about 0.049 N or rounded up about 0.01 N to about 0.05 N.
At the beginning of the measurement, the zero point of each balance 25 was set, for example, such that the weight or from the weight force that which is exerted on the transducer 33 by the first lever arm, electronically subtracting a balance or tare value, for example, approximately 0.003 kiloponds or is about 3 g * and corresponds to a weight of about 0.03 N. The weights currently measured with the scales 25 or Weight forces are then - with the subtraction of the compensation or taring value - from the display devices 41 of the scales 25 continuously and quasi-continuously digitally displayed and registered with the display and / or recording device 43, namely, for example, stored in a quasi-continuous digital form and simultaneously or subsequently in Form of a curve recorded and displayed.
In the in Figs. 3, 4, 5, 6, the abscissa represents the time t given in hours h or days d. The ordinates are the weights G measured with the scales minus the compensation or taring value. Weights G applied. The weights or weight forces are given in g * or mg * (Pond or Millipond) as well as in mN (Millinewton).
The curve 51 of the in Fig. The clear diagram shows the load of mercury (Hg) during approximately one day of measured weight G or weight. the weight G. The curve 53 of FIG. The 4-diagrammatic diagram shows the course of the weight measured during approximately one day. the weight force for a copper (Cu) existing load. The curve 55 of FIG. 5 shows the measured during approximately one day, the course of the weight or the weight for a lead (Pb) load. Finally, the curve 57 of the diagram in FIG. 6the course of the weight measured during approximately one month the weight force for a load of mercury (Hg). All diagrams show that the measured weight or the measured weight changes over time.
Of the three metals investigated, mercury, copper and lead, mercury gives the largest changes and lead the smallest changes.
Comparative measurements were also carried out in which the first lever arm carried no load or, more precisely, at least none of a material different from the lever material. In doing so, a lever of the same design was used as for the measurements of a load, i. H. a lever with holes 41d, 41e used. Further, in the hole 11d of the first lever arm 11b, a load tank was fixed which was the same as the load tank 19 used to receive a metallic load and how it was made of glass.
To balance the lever then a lever-material existing load replacement near the outer, free end of the first lever arm has been attached to this and fixed so that the first lever arm together with the empty load container and the load replacement a small weight force exerted on the transducer 33 of the associated scale. The load replacement was in this case dimensioned and arranged such that the latter, exerted on the pick-up of the balance weight in the range of about 0.001 to about 0.005 kiloponds or g * and was thus in Newton about 0.00981 N to about 0.049 N or rounded up about 0.01 N to 0.05 N. For these comparative measurements within the measuring time within the 1 mg * resp. 0.000001 kiloponds or 0.00981 mN measuring resolution of the balance no fluctuations in the measured weight determined.
There were also measurements with at least one shorter and lighter, also two equal length lever arms 11b, 11c having lever 11 and smaller loads 21 performed. In these measurements, the or Each lever has a length L of about 200 mm and a load of about 0.136 kiloponds or no load. 136 g *, which corresponds to a force of approximately 1.33 N. The load, weighted separately from the lever, weighed approximately 0.014 kiloponds or 14 g *, which corresponds to a force of approximately 0.137 N
The first, the load-bearing lever arm was formed by holes and / or recesses so much lighter than the second lever arm, that the weight of the second, unloaded lever arm, the total weight of the first lever arm, held by this load container and the load arranged in this again almost compensated and balanced. From the first lever arm on the pickup of the weighing device or Weight and the corresponding weight was then during the entire measurement period and in particular at the beginning of the measurement at most about 0.001 kilopond or at most about 1 g * or at most about 0.01 N.
The changes in the weight measured during the measurements the weight had - relative to the maximum measured overweight of the loaded, first lever arm - similar relative sizes as in the in Figs. Figures 3 to 6 illustrate measurement results with the levers approximately 1 m long.
For the investigated metallic loads 21 and Samples 21 measured weights and their changes give a measure of the relative severity and / or at least for the changes in the severity of these loads or Rehearse. The devices are thus very well suited for scientific and other investigations of the severity as well as of gravity changes and of these causing fields and causes, in particular of the gravitational field.
If a device for both the first lever arm 11b and the second lever arm 11c of the or each lever 11 a scale 25 and 27, the or each lever, for example, be balanced so that the or a lever when measuring temporarily only the pickup of a balance and temporarily loaded only the pickup of the other scale. In this case, then generates that balance, the transducer is currently acted upon by the lever with a weight, a weight compensating restoring force. The zero points of the scales can be set for measuring so that both balances indicate the value zero in the unloaded state.
The display and registration device 43 can then, for example, both the measured values, which are measured with the two levers associated with the same lever 25, 27, both register separately and represent separately as a curve. However, it is also possible, for example, to assign a positive sign to the weight forces measured with the first scale 25 and a negative sign to the weight forces measured with the second scale. The display and / or registration device 43 can then be used, for example, for or register each lever only the non-zero, positive or negative readings and possibly continuously display and record, for example, for each lever only one curve with positive and negative readings.
The devices and the measuring or Weighing methods can still be changed in various ways. For example, the sizes of the levers and loads can be varied within wide limits and be smaller or much larger than in the experiments described. Further, for example, the number of levers are changed, the device may for example have only one lever or more than three levers. Incidentally, the first lever arm 11b of the or each lever 11 instead of the two drawn through holes have only one through hole or more than two through holes.
Furthermore, the or at least one lever could instead of at least one through hole and / or in addition to at least one such at least one upwardly open blind hole or have at least one upwardly open recess. If, instead of the two cylindrical through holes 11d, 11e, there are two or more holes of any kind and / or recesses, they may be distributed in the same way as the two holes 11d, 11e in the vicinity of the outer end of the first lever arm. Optionally, two or three or even more juxtaposed, transverse to the lever longitudinal direction of each other at a small distance standing holes and / or recesses or side by side along the lever arm extending rows of holes and / or recesses may be present.
Further, the first lever arm 11b and / or possibly the second lever arm 11c may be provided with a slider which adjusts to balance the lever along the respective lever arm, d. H. can be moved and fixed in different sliding positions. The slider should preferably consist of the same material as the lever.
The load carrier could instead of a tubular container have a flat or cup-shaped, slightly concave curved plate and a hole 11 d of the first lever arm penetrating pin. In particular, if only loads or samples of solid materials are to be measured or weighed, one could possibly even do without a separate load carrier, replace the through-hole 11d with an open-topped recess and reduce the load or Sample in this blind hole or insert this recess. The first lever arm could then be provided with an analogous to the transmission element 35 formed transmission element.
Furthermore, the or each lever arm, which is associated with a scale, possibly not supported only on a pickup of the balance, but by any joint at least while measuring permanently, but possibly releasably connected to the transducer.
Furthermore, the or each lever has two different length lever arms. The load could then be sized and arranged such that the torque generated by the weight of the second lever arm at least approximately compensates for the torque generated by the total weight of the load, the load carrier, and the first lever arm.
The torque generated by the loaded, first lever arm and the unloaded, second lever arm can, for example, be matched to one another in an analogous manner as in the case of a lever of the same kind, such that the weight force exerted on the sensor by the lever when the first lever arm is loaded. is assigned to this lever associated weighing device or balance, conveniently at most 20%, preferably at most 10% and, for example, at most 5% of the weight, which would transmit the loaded lever on the relevant transducer when the lever itself and the possible load-carrier respectively. Load container would not have its own weight. The or Each lever can then measure again approximately or possibly at least temporarily even in an indifferent or dynamic equilibrium.
In particular, if the weight forces are to be measured at both lever arms and / or at several levers, the or Each scale is replaced by a weighing device, which has only certain parts of a balance, namely at least one transducer 33 and a Meßgrössenumformer 39 and possibly still a transmission element 37 and possibly a housing. The transducer 33 may be connected via the transmission element 37 or directly to the Meßgrössenumformer 39 and / or belong to such. On the other hand, then not every weighing device needed to have its own power supply unit, its own display device 41 and its own actuators.
The battery (s) and / or a power supply for the power supply, the actuators, the display and / or recording means could then be accommodated, for example, in a common for all weighing devices control display and registration device.
Furthermore, the or Each lever also be designed so that it is approximately or exactly in balance with no load. The device can then be used like a normal scale to measure the total weight of a load or the weight generated by this load and changes in this weight or to measure this weight.
The device may possibly also be used - with certain adaptations - to measure and examine forces and / or apparent forces arising in and / or on a body which rotates about its own axis of rotation and / or about an outer axis. For example, the device could be incorporated into a gyroscope, a gyroscope, or a satellite orbiting the earth, or the like. The pivoting axis of the or at least one lever of such a device could then be approximately or exactly parallel to the said axis of rotation or to the said external axis, rather than horizontally as in the devices used to investigate the severity.