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Die Erfindung betrifft einen Gewichtssatz für eine elektronische Waage, insbesondere eine Komparatorwaage. Die Waage weist eine Wägezelle und eine Waagschale sowie eine die Waagschale tragende Einrichtung zur Lasteinleitung in die Wägezelle auf. Der Gewichtssatz weist mindestens zwei verschiedene Gewichte und eine mit mindestens zwei Aufnahmepositionen für die jeweiligen Gewichte versehene Gewichtsaufnahmevorrichtung auf.
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Komparatorwaagen werden zur genauen Masse- oder Volumenbestimmung von Gewichtsstücken eingesetzt. Ihr Einsatz erfolgt überwiegend in metrologischen Staatsinstituten.
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In der
EP 1 098 177 A2 ist eine Apparatur zur automatischen Kalibrierung von Prüfgewichten offenbart, die neben einer Wägeeinheit und einer Auswerteeinheit noch drei verschiedene Waagschalen zur Auflage von Standardgewichten, Ausgleichsgewichten und Prüfgewichten aufweist. Die Prüfgewichte werden entweder auf einer mit einer diese durchgreifenden Waagschale versehenen Gewichtswechselvorrichtung oder auf mehreren mit jeweils einem gabelförmigen Auflage- und Abhebemechanismus für die Prüfgewichte versehenen übereinander angeordneten Waagschalen gewogen. Die Gewichtswechselvorrichtung ist für die Aufnahme eines externen Standard-Gewichts und mehrerer Prüfgewichte ausgelegt. Ferner verfügt die Apparatur noch über interne ringförmige Ausgleichsgewichte in konzentrischer Anordnung auf einer ebenfalls ringförmigen, konzentrisch angeordneten Ausgleichsgewichts-Auflage- und Abhebevorrichtung, wobei die Ausgleichsgewichte individuell auf die Waagschale für die Ausgleichsgewichte aufgelegt und von dieser abgehoben werden können. Diese Apparatur ist geeignet zur Durchführung automatisierter Kalibrierungen für Prüfgewichte nach dem Prinzip der „Ableitung von Gewichten” mit geringem Zeitaufwand und geringem personellem Einsatz.
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Gewichtsauflage- und Abhebevorrichtungen sind auch für Waagen, insbesondere Laborwaagen mit einer internen Kalibriervorrichtung, bekannt. Eine solche Vorrichtung ist in der
EP 0 955 530 A1 beschrieben. Ein längliches Kalibriergewicht ist auf eine gabelförmige Aufnahme absenkbar, wobei die Aufnahme an einer Verlängerung des eingangsseitigen Hebelarms des ersten Hebels einer Kraftübertragungsvorrichtung angebracht ist. Mittels einer elektrisch angetriebenen Hebevorrichtung wird das Kalibriergewicht in seine Ruhelage bis zu einem es fixierenden Anschlag an einer Gegenhalterung angehoben oder für eine Kalibrationsmessung auf die gabelförmige Aufnahme abgesenkt. Dabei weist das Gewicht auf seinem Zylindermantel umlaufende Nuten für einen Eingriff der Aufnahme und weitere Nuten für einen Eingriff der Gegenhalterung auf.
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Es sind auch Waagen mit zwei integrierten Kalibriergewichten bekannt, wobei diese entweder nebeneinander, das heisst auf gleicher Höhe, gelagert sind, wie es beispielsweise in der
US 4 566 548 A offenbart wird, oder die Kalibriergewichte sind übereinander liegend, vorzugsweise vertikal unter dem Schwerpunkt der Waagschale angeordnet, wie in der
JP 10019652 A beschrieben wird. In beiden Fällen ist ein mit einem Motor versehener Auflege- und Abhebemechanismus für ein Auflegen eines einzelnen oder beider Kalibriergewichte auf eine mit der Lasteinleitung gekoppelten Aufnahmevorrichtung vorhanden.
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Die
JP 09043043 A offenbart eine Anordnung von zwei oder vier Kalibriergewichten etwa gleicher Masse, die in ihrer Wägeposition in einer horizontalen Ebene in gleichem Abstand von der durch das Zentrum der Waagschale verlaufenden vertikalen Achse rechts und links und/oder vorne und hinten angeordnet sind. Ein Mechanismus zum Auflegen und Entfernen jedes dieser Gewichte gesondert auf und von der lastempfindlichen Einheit ist vorhanden, wobei dieser von einem einzigen Motor angetrieben wird. Diese Anordnung erlaubt neben einer Kalibrierung auch die Ermittlung von Eckenlastfehlern und Linearitätsfehlern der Waage.
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In der
US 5 058 422 A ist eine Kalibriervorrichtung für eine einen Lastsensor und eine Waagschale aufweisende Waage offenbart, die mehrere Kalibriergewichte aufweist und einen Mechanismus um die Kalibriergewichte simultan oder sukzessiv auf den Lastsensor aufzuladen.
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Nachteilig beim Stand der Technik ist, dass entweder zum Auflegen und Abheben der einzelnen Gewichte des entsprechenden Gewichtssatzes auf die und von der Waagschale nur ein einziger Antrieb zur Verfügung steht, wobei der Vorgang sehr zeitintensiv ist, oder, dass eine Anordnung mit individuellen Antrieben komplex ist und hohe mechanische Anforderungen stellt.
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Insbesondere beschreibt die
EP 1 098 177 A2 eine Wägevorrichtung mit einem komplizierten Aufbau, mit drei verschiedenen Waagschalen, wobei die Anordnung auf die speziell mit der Erfindung offenbarte Kalibriermethode ausgerichtet ist, und dadurch wenig flexibel und modular ist. Auch ist die Konstruktion zum Auflegen und Abheben der ringförmigen, konzentrisch angeordneten, internen Ausgleichsgewichte auf und von der Waagschale kompliziert, da die einzelnen Hebevorrichtungen ineinander eingreifen müssen, um an das jeweils zu bewegende Ausgleichsgewicht zu gelangen. Ausserdem ist von einer erschwerten Zugänglichkeit zu den einzelnen Hebevorrichtungen im Servicefall auszugehen.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Gewichtssatz für eine Waage zu schaffen, der insbesondere in seiner horizontalen Ausdehnung wenig Raum einnimmt, der modular ist und dessen Hubeinheiten sich im Servicefall mühelos austauschen lassen.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein Gewichtssatz für eine elektronische Waage mit einer Wägezelle und einer Waagschale sowie einer die Waagschale tragenden Einrichtung zur Lasteinleitung in die Wägezelle, weist mindestens zwei verschiedene Gewichte und eine mit mindestens zwei Aufnahmepositionen für die jeweiligen Gewichte versehene Gewichtsaufnahmevorrichtung auf, wobei der Gewichtssatz für die vertikale Verschiebung eines jeden einzelnen Gewichts je eine mit einer Gewichtsablagevorrichtung ausgestatteten und durch die Gewichtsaufnahmevorrichtung hindurchgreifende Hubeinheit besitzt. Die Hubeinheiten sind identisch und sind im Gewichtssatz parallel zueinander angeordnet.
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Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mittels der für jedes Gewicht vorhandenen individuellen Hubeinheiten ein schnelles Auflegen der Gewichte auf die Waagschale und Entfernen von dieser möglich ist. Durch die parallele Anordnung der Hubeinheiten sowie der Gewichte ist der mechanische Aufwand zum Auflegen der Gewichte auf die Gewichtsaufnahmevorrichtung und zum wieder Entfernen und von dieser gering. Eine einfache Wartung ist durch die gute Zuganglichkeit und die Austauschbarkeit der einzelnen Hubeinheiten möglich. Ausserdem ergibt sich eine kompakte Anordnung der Gewichte im Gewichtssatz mit geringer Breite und daher eine weitgehende Vermeidung von Eckenlastfehlern.
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Jede Hubeinheit weist eine Antriebseinheit für die motorische vertikale Verschiebung eines Gewichts zum Auflegen auf die Gewichtsaufnahmevorrichtung und wieder Abheben von dieser auf.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Gewichtsaufnahmevorrichtung hängend mit der die Waagschale tragenden Einrichtung zur Lasteinleitung verbunden und ihr Schwerpunkt befindet sich auf einer vertikalen Linie mit dem Schwerpunkt der Waagschale. Insbesondere weist die Gewichtsaufnahmevorrichtung für diese Verbindung eine Kupplung auf, die eine Momenteinkopplung beim Auflegen von Gewichten weitgehend vermeidet.
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In vorteilhafter Ausgestaltung besteht die Gewichtsaufnahmevorrichtung aus zwei voneinander beabstandeten, parallel zueinander verlaufenden Trägerplatten mit der Form der Gewichte angepassten Aufnahmeöffnungen für die Gewichte und Öffnungen für die Hubeinheiten.
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Insbesondere ist eine aus zwei voneinander beabstandeten, parallel zueinander verlaufenden Platten bestehende Halterung vorhanden, welche Durchbrechungen für die Hubeinheiten und/oder weitere der Form der Gewichte angepasste Durchbrechungen für die Gewichte aufweisen, wobei die Hubeinheiten an einer der Platten der Halterung befestigt sind und die Halterung als Ganzes am Waagengehäuse befestigt ist. Die Gewichtsaufnahmevorrichtung ist innerhalb der beiden Platten der Halterung angeordnet.
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In vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besitzen die Gewichte eine längliche Form mit einem regulären Vieleck als Grundfläche oder eine Zylinderform mit runder oder elliptischer Grundfläche.
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Für eine stabile Positionierung auf der Gewichtsaufnahmevorrichtung und/oder der jeweiligen Gewichtsablagevorrichtung sind die bevorzugt aus unmagnetischem Material gefertigten Gewichte mit Positionier- und Aufnahmekerben versehen.
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In besonders vorteilhafter Weise ist die Anordnung der Gewichte im Gewichtssatz spiegelsymmetrisch bezüglich einer senkrecht zu den Trägerplatten verlaufenden Ebene. Die Gewichte weisen eine duale Abstufung ihrer Gewichtswerte (d. h. eine Abstufung in ganzzahligen Potenzen zur Basis 2 mit der Einheit 1 kg) auf. Damit ist ein kontinuierliches Vermessen von zu bestimmenden Prüfgewichten zwischen einer Minimal- und einer Maximallast, für welche die Waage ausgelegt ist, möglich.
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Darüber hinaus ist die Maximallast einer Waage durch beliebige Kombination der Bestückung eines Gewichtssatzes mit Gewichten variierbar.
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Einzelheiten des erfindungsgemässen Gewichtssatzes für eine Waage, sowie seiner Anordnung in der Waage ergeben sich anhand der Beschreibung eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels einer Komparatorwaage. Es zeigen:
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1 einen Teil einer Komparatorwaage mit eingebautem Gewichtssatz in perspektivischer Darstellung
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2 einen mit einer Halterung für Hubeinheiten versehenen Gewichtssatz in perspektivischer Darstellung,
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3 eine Gewichtsaufnahmevorrichtung des erfindungsgemässen Gewichtssatzes in perspektivischer Darstellung,
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4 eine Halterung für Hubeinheiten in perspektivischer Darstellung,
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5 eine Hubeinheit des erfindungsgemässen Gewichtssatzes in dreidimensionaler Darstellung von der Seite.
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Die 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung, einen Teil einer Komparatorwaage für hohe Lasten. Der hier dargestellte Teil umfasst hauptsächlich ein Gehäuse 1, in dem die Wägeeinrichtung untergebracht ist. Von der Wägeeinrichtung ist hier nur ein Gewichtssatz 2 zu sehen, welcher sich im unteren Teil des Gehäuses 1 befindet. Das Gehäuse 1 selbst steht auf drei Füssen 3, die höhenverstellbar sind, um die gesamte Waage nivellieren zu können. Im oberen Bereich des Gehäuses 1 ist ein separates Wägezellen-Gehäuse 4 zu sehen, in welchem die hier nicht sichtbare Wägezelle untergebracht ist. Ein der Lasteinleitung in die Wägezelle dienendes Verbindungsstück 5 zur Verbindung der hier ebenfalls nicht dargestellten Waagschale mit der Wägezelle ragt durch eine Durchführung des Wägezellen-Gehäuses 4 nach oben. Das Verbindungsstück 5 ist im Zentrum einer rechteckförmigen Vertiefung 6 einer Abschirmvorrichtung 7 platziert, welche den Zugang zur Wägezelle sowie die Waagschale in erster Linie vor Luftströmungen schützen soll. Weiteren Schutz bieten als Bestandteile des Gehäuses 1 ein oberes Frontblech 8, Seitebleche 9 und ein rückwärtiges Blech 10.
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Der Gewichtssatz 2, welcher üblicherweise durch ein unteres Frontblech, das der Übersicht halber hier nicht dargestellt ist, abgedeckt ist, weist eine aus zwei Platten 11, 11' (nur eine davon ist in der Figur zu sehen) bestehende Halterung auf. Diese Halterung ist an dem Zwischenboden 12 befestigt und reicht bis zum Boden 13 des Gehäuses 1. Aus der Platte 11 ragen durch sechseckige Durchbrechungen 14 mehrere Gewichte 15, 25, 26, 27, 28, 29 verschiedener Grösse mit sechseckigem Querschnitt hervor. Unterhalb eines jeden Gewichts 15, 25, 26, 27, 28, 29 sind die rückwärtigen Flächen 16 der den jeweiligen Gewichten 15, 25, 26, 27, 28, 29 zugeordneten individuellen Hubeinheiten zu sehen. Die Hubeinheiten sind einzeln mittels eines Sicherungsrings an der Platte 11 befestigt. Sie weisen jeweils eine Gewichtsablagevorrichtung auf, wie weiter unten näher erläutert wird.
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Die 2 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Gesamtansicht des Gewichtssatzes 2. Hier erstreckt sich die der in 1 zu sehenden Platte 11 gegenüberliegende Platte 11' der Halterung für den Gewichtssatz auf den Betrachter zu, nach schräg vorne. Der Gewichtssatz 2 besteht aus den Gewichten 15, 25, 26, 27, 28, 29, der Gewichtsaufnahmevorrichtung 19, den Hubeinheiten 17 sowie den an den jeweiligen Hubeinheiten angebrachten Gewichtsablagevorrichtungen. Der Gewichtssatz 2 befindet sich vorwiegend innerhalb einer Halterung 40, die im wesentlichen aus zwei in vertikaler Richtung voneinander beabstandeten, parallel verlaufenden Platten 11, 11' besteht. Die Halterung 40 dient der Befestigung und Führung der parallel zueinander angeordneten Hubeinheiten 17, dem Schutz und der Führung der Gewichtsaufnahmevorrichtung 19 sowie der Führung der ebenfalls parallel zueinander angeordneten Gewichte 15, 25, 26, 27, 28, 29. Zu diesem Zweck weisen die Platten 11, 11' sechseckige Durchbrechungen 14, 14' für die Gewichte 15, 25, 26, 27, 28, 29 und etwa runde Durchbrechungen 18, 18' für die Hubeinheiten 17 auf, wobei in der Platte 11' die Durchbrechungen 14' mit den sich nach oben und unten rechteckförmig erweiternden Durchbrechungen 18' verbunden sind (siehe auch 4). In der Platte 11 sind die Durchbrechungen 14 von den Durchbrechungen 18 durch schmale Materialbereiche getrennt (siehe 4). Die beiden Platten 11, 11' werden mittels Abstandsstreben 21 in einem definierten Abstand voneinander gehalten, wobei am unteren Ende beidseitig noch je eine winkelförmige Stabilisierungsstrebe 22 vorhanden ist. Für die Befestigung der Halterung am Zwischenboden 12 sind am oberem Rand der Platten 11, 11' je eine Befestigungsleiste 23 angebracht.
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Die Gewichtsaufnahmevorrichtung 19 ist im Inneren der Halterung 40, zwischen den beiden Platte 11, 11' angeordnet. Eine Kupplung 24 dient der Aufhängung der Gewichtsaufnahmevorrichtung 19 an dem der Lasteinleitung in die Wägezelle dienenden Gehänge, welches andererseits mit dem die Waagschale tragenden Verbindungsstück 5 (siehe 1) verbunden ist.
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Der hier gezeigte Gewichtssatz 2 weist insgesamt sechzehn Gewichte 15, 25, 26, 27, 28, 29 verschiedener Grosse und Gewichtswerte auf. Die Gewichte 15, 25, 26, 27, 28, 29 können in dualer Abstufung (d. h. in einer Abstufung in ganzzahligen Potenzen zur Basis 2 mit der Einheit 1 kg) auf die Gewichtsaufnahmevorrichtung 19 aufgelegt werden, bis zu einem maximalen Gesamtwert von 64 kg. Allerdings sind die höheren Gewichtswerte von 32 kg und 16 kg auf identische Einzelgewichte aufgeteilt, so dass der maximale Wert eines vorhandenen Einzelgewichts gerade 8 kg ausmacht. Auf diese Weise wird die Verwendung identischer Hubeinheiten 17 für alle Gewichte 15, 25, 26, 27, 28, 29 ermöglicht. Diese sechs 8 kg-Gewichte 15 sind im oberen Bereich des Gewichtssatzes 2 angeordnet. Der Gewichtswert von 8 kg ist durch zwei 4 kg-Gewichte 25 repräsentiert, welche rechts und links einer gedachten Symmetrieachse des Gewichtssatzes 2 etwa auf mittlerer Höhe angeordnet sind. Ein drittes diesen Wert vertretendes 4 kg-Gewicht 25 ist in der Mitte unterhalb der beiden anderen 4 kg-Gewichte 25 gelagert, ein 2 kg-Gewicht 26 oberhalb. Der 1 kg-Gewichtswert wird aus Gründen der Symmetrie und Platzeinsparung durch zwei 500 g-Gewichte 27 repräsentiert, ebenso wie der 500 g-Wert durch zwei 250 g-Gewichte 28 und der 250 g-Wert durch zwei 125 g-Gewichte 29 vertreten sind. Es versteht sich von selbst, dass bei einem gefordertem Gewichtswert die ihn repräsentierenden Gewichte gemeinsam auf die Gewichtsaufnahmevorrichtung 19 aufgelegt werden. Die beschriebene Aufteilung der Gewichte 15, 25, 26, 27, 28, 29 ist eine Folge der Optimierung des Gewichtssatzes 2 hinsichtlich erwünschter Kompaktheit und ausgleichender Symmetrie, beispielsweise hinsichtlich einer Vermeidung von Eckenlastfehlern.
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Für die Verwendung eines solchen Gewichtssatzes in einer Komparatorwaage bestehen keine allzu hohen Genauigkeitsanforderungen an die Gewichtswerte, das heisst sie können bis zu etwa 0,5 g von ihrem Nennwert abweichen. Dies hat einerseits seine Begründung darin, dass mit der Komparatorwaage ein zu bestimmendes Prüfgewicht mit einem Standardgewicht verglichen wird; andererseits handelt es sich bei der beschriebenen Ausführungsform um einen Fensterkomparator, bei dem ein zu bestimmendes Gewicht zunächst mechanisch abgeglichen wird und lediglich eine relativ geringe Gewichtsdifferenz elektronisch nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation ermittelt wird. Es kann somit eine Verwendung von in Stangen erhältlichem Norm-Material für die Herstellung der Gewichte in Betracht gezogen werden, was die Herstellkosten reduziert. Allerdings sind die Gewichte vorzugsweise aus unmagnetischem Material, zum Beispiel Messing, gefertigt.
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Sechzehn einzelne, jedoch identische Hubeinheiten 17 zum Auflegen der Gewichte 15, 25, 26, 27, 28, 29 auf die Gewichtsaufnahmevorrichtung 19 und zum Entfernen der Gewichte 15, 25, 26, 27, 28, 29 von dieser durchdringen, parallel zur Längsausdehnung der Gewichte verlaufend, sowohl die Platten 11, 11' als auch die Gewichtsaufnahmevorrichtung 19. Ihre Funktionsweise wird weiter unten anhand der 5 beschrieben.
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Wie die 3 zeigt, besteht die Gewichtsaufnahmevorrichtung 19 im wesentlichen aus zwei in vertikaler Richtung voneinander beabstandet parallel verlaufenden Trägerplatten 30, die über zylinderförmige Querstege 31 miteinander verbunden sind. Insbesondere ist an der Oberseite ein von mehreren Aussparungen durchbrochener, orthogonal zu den Trägerplatten verlaufender Träger 34 vorhanden. Im Zentrum des Trägers 34 ist eine mit vier Schraubgewinden 35 versehene Vertiefung 36 vorgesehen zur Montage der der Verbindung zur Wägezelle dienenden Kupplung 24 (siehe 2).
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Die beiden Trägerplatten 30 der Gewichtsaufnahmevorrichtung 19 weisen jeweils insgesamt sechzehn sechseckige Aufnahmeöffnungen 32 für die Gewichte 15, 25, 26, 27, 28, 29 und dreizehn rechteckförmige Öffnungen 33 für die Hubeinheiten 17 auf. Drei weitere Hubeinheiten 17 sind unterhalb der drei unteren Aufnahmeöffnungen 32 angeordnet und reichen nicht durch die Gewichtsaufnahmevorrichtung 19. Die Grösse der Aufnahmeöffnungen 32 ist der Grösse, der sie jeweils durchdringenden und von ihnen aufgenommenen Gewichte 15, 25, 26, 27, 28, 29 angepasst.
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Die Anordnung der Gewichte 15, 25, 26, 27, 28, 29 auf der Gewichtsaufnahmevorrichtung 19 ist derart ausgestaltet, dass deren Breite relativ gering ausfällt und somit Eckenlastfehler weitgehend vermieden werden. Andererseits ist der Raum zwischen dem Boden 13 und dem Zwischenboden 12 in seiner Höhe nahezu vollständig für die Längsausdehnung der Gewichtsaufnahmevorrichtung 19 nutzbar. Das Eigengewicht der Gewichtsaufnahmevorrichtung 19 ist sehr gering, um die Totlast des Gewichtssatzes 2 möglicht niedrig zu halten. Daher sind die Trägerplatten 30 vorzugsweise aus Leichtmetall gefertigt und nach unten spitz zulaufend ausgestaltet. Weiterhin ist der Forderung nach einem leichten Eigengewicht der Gewichtsaufnahmevorrichtung 19 durch eine kompakte Anordnung der Gewichte 15, 25, 26, 27, 28, 29 und der Hubeinheiten 17 Rechnung getragen.
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Der erfindungsgemässe Gewichtssatz 2 ist modular, da nicht notwendigerweise sämtliche Positionen mit Gewichten besetzt sein müssen. Die symmetrische Anordnung der Gewichte erlaubt es, beispielweise auf die sechs 8 kg-Gewichte zu verzichten und so die Waage, insbesondere die Komparatorwaage, bis zu einer Maximallast von 16 kg zu betreiben, oder es sind nur vier dieser Gewichte weggelassen und die Waage ist für maximal 32 kg ausgelegt. Andere Kombinationen der Gewichte sind für das Auslegen der Maximallast einer Waage denkbar, ohne dass an der Waage in ihrer mechanischen Ausführung selbst etwas geändert werden müsste. Lediglich die Auswahl der Gewichte des Gewichtssatzes muss dem veränderten Wert der Maximallast angepasst werden.
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Die 4 zeigt, ebenfalls in perspektivischer Darstellung, die Halterung 40. Hier sind die bereits anhand der 2 beschriebenen Unterschiede zwischen den Durchbrechungen 14 und 18 der Platte 11 einerseits und den mit einander in Verbindung stehenden Durchbrechungen 14' und 18' der Platte 11' andererseits klar zu erkennen. Die Durchbrechungen 18 sind etwa kreisförmig, weisen jedoch an ihrer Unterseite einen flachen Abschnitt auf, wodurch ein Verdrehen einer eingebrachten Hubeinheit 17, die ebenfalls einen flachen Abschnitt in ihrem ansonsten runden Körper aufweist, verhindert wird. Ebenso ist die sich sowohl nach oben als auch nach unten erstreckende rechteckförmige Verlängerung der an sich kreisförmigen Durchbrechungen 18' für die Hubeinheiten 17 in der Platte 11' zu erkennen. Die zwischen den Platten 11, 11' angeordneten Abstandsstreben 21 weisen auf ihrer nach innen gerichteten Seite nahe den Platten 11, 11' jeweils eine Ausnehmung 37 auf, in welchen die beiden Trägerplatten 30 der Gewichtsaufnahmevorrichtung 19 geführt sind.
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Die 5 zeigt eine Hubeinheit 17 in dreidimensionaler Darstellung von der Seite. Die hier nicht gezeigten Gewichte 15, 25, 26, 27, 28, 29 sind in ihrer Parkposition auf einer Gewichtsablagevorrichtung gelagert. Diese wird im wesentlichen von zwei einen zylinderförmigen Körper 44 der Hubeinheiten 17 in einem Abstand voneinander senkrecht zu seiner Längsausdehnung diesen durchdringenden und nach oben und unten aus diesem hervor ragenden Hubbolzen 38 gebildet. Zum Zweck der Gewichtsablage weisen die Hubbolzen 38 an ihrer Oberseite je eine Kerbe 39 auf, von denen mindestens eine mit einem Querbolzen zum Eingriff in die an einem Gewicht 15, 25, 26, 27, 28, 29 angebrachten Eingriffsnuten versehen ist. In der Figur sind die Querbolzen nicht zu sehen, sondern lediglich die zur Aufnahme der Querbolzen vorgesehenen Bohrungen 45. Die Hubbolzen 38 sind an ihrer Unterseite mittels einer Verbindungsleiste 41 verbunden. Damit wird ein Verdrehen der Hubbolzen 38 bei ihrer Auf- und Abbewegung vermieden. In der Figur nach rechts weisend ist eine Antriebseinheit 42 mit einem Motor 43 als Bestandteil der Hubeinheit zu sehen. Die Hubbolzen 38 sind jeweils auf einem hier nicht sichtbaren, da im Inneren des zylinderförmigen Körpers 44 angeordneten Exzenter der Antriebseinheit 42 gelagert. An einer fest mit der Antriebswelle 46 verbundenen Scheibe 47 sind, um 180° voneinander beabstandet, zwei Nocken 48, 48' als Anschlag für die jeweils obere und untere Position der Hubbolzen 38 angebracht. Die Hubeinheiten 17 verschieben die Gewichte 15, 25, 26, 27, 28, 29 somit senkrecht zu ihrer Längsausdehnung.
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Die Hubeinheiten 17 können in einfacher Weise aus der Halterang 40 ausgebaut und im Servicefall einzeln ersetzt werden.
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Eine beschriebene hochlastige Komparatorwaage, insbesondere ein sogenannter Fensterkomparator, wird zum genauen Bestimmen von Gewichten eingesetzt. Dabei kann es sich um vorwiegend in einer Standardform vorliegende Prüfgewichte in einem staatlichen Messinstitut handeln, wobei die Waagschale ein oder mehrere Prüfgewichte aufnimmt. Alternativ kann es sich bei den zu wägenden Gütern um industriell gefertigte Bauteile beliebiger Form handeln, beispielsweise um Turbinenschaufeln, deren Gewicht auf das genaueste mit anderen in Zusammenwirken mit diesen stehenden Turbinenschaufeln übereinstimmen muss.
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Ein solcher Fensterkomparator arbeitet immer bei Volllast, um die Wägezelle bei konstanten Verhältnissen zu betreiben. Dies bedeutet, dass die zu wägende Last mechanisch mittels Ausgleichsgewichten, wie sie ein erfindungsgemässer Gewichtssatz zur Verfügung stellen kann, kompensiert wird und lediglich ein kleiner Bereich elektronisch abgeglichen wird. Dieser elektronische Wägebereich ist gerade so gross gewählt, dass das Rauschen der Wägeelektronik noch keine dominanten Unsicherheiten erzeugt.
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Zum mechanischen Abgleich befinden sich das Prüfgewicht oder die zu prüfenden Gewichte zusammen mit der Gewichtsaufnahmevorrichtung des Gewichtssatzes auf der einen Seite eines Wägebalkens, gegenüber liegend einem untersetzten Gegengewicht auf der anderen Seite. Es werden nun so viele Gewichte des Gewichtssatzes auf die Gewichtsaufnahmevorrichtung aufgelegt, bis nur noch eine den Gewichtswert des kleinsten in der dualen Gewichtsabstufung vorhandenen Gewichts unterschreitende Gewichtsdifferenz zwischen beiden Seiten vorhanden ist.
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Diese Gewichtsdifferenz wird elektronisch nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation abgeglichen. Die elektronisch kompensierbare Gewichtsdifferenz ist daher allenfalls so gross, wie der Gewichtswert des kleinsten in der dualen Gewichtsabstufung vorhandenen Gewichts. Somit ist eine genaue Bestimmung, auch hochlastiger Prüfgewichte möglich.
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Im Übrigen kann die Komparatorwaage über einen Probenwechsler verfügen, um verschiedene einzelne Prüfgewichte oder Gruppen von Prüfgewichten nacheinander der Waagschale zuzuführen. Damit kann ein Vorgang des genauen Bestimmens und Ableitens von Prüfgewichten automatisiert werden.
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Die beschriebene Komparatorwaage ist nun durch die duale Abstufung der Gewichte des Gewichtssatzes 2 und die ergänzende elektronische Bestimmung der Gewichtsdifferenz in der Lage, nicht nur metrische Prüfgewichte auf das genaueste zu kalibrieren, sondern auch nicht metrische Prüfgewichte oder gar industriell gefertigte Bauteile mit beliebigem Gewicht. Er ist somit in der Lage kontinuierlich im gesamten Bereich bis zu 64 kg zu messen
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Es bestehen selbstverständlich weitere Möglichkeiten verschiedenster Art der Ausgestaltung eines Gewichtssatzes. Insbesondere ist es denkbar längliche Gewichte mit verschiedenen Grundflächen, beispielsweise einer dreieckigen, einer quadratischen, einer rechteckigen Form oder in Form anderer regulärer Vielecke in ihrer Anordnung so zu optimieren, dass eine geringe Breite des Gewichtssatzes erreicht wird, bei gleichzeitig minimiertem Eigengewicht der Gewichtsaufnahmevorrichtung, wobei die Gewichte von identischen individuell für jedes einzelne Gewicht vorhandenen Hubeinheiten mit ebenso identischen Antriebseinheiten auf die Gewichtsaufnahmevorrichtung aufgelegt und wieder von dieser entfernt werden können. Auch sind ein Kreis oder gar eine Ellipse als Grundfläche der länglichen Gewichte denkbar.
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Es besteht grundsätzlich die Möglichkeit, den beschriebenen Gewichtssatz für alle die Waagen, die relativ hohe Lasten hochgenau bestimmen müssen, einzusetzen. Alternativ könnte ein erfindungsgemässer Gewichtssatzes, allerdings mit anderen, niedrigeren als den oben angeführten Gewichtswerten, auch als Kalibriergewichtssatz in einer für niedere Lasten ausgelegten Waage Anwendung finden. Es ist auch denkbar eine Niederlast-Waage analog zum oben beschriebenen Verfahren des mechanischen und elektronischen Abgleichs mit einem erfindungsgemässen Gewichtssatz zum Erreichen höchster Genauigkeit zu betreiben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Gewichtssatz
- 3
- Füsse
- 4
- Wägezellen-Gehäuse
- 5
- Verbindungsstück
- 6
- rechteckförmige Vertiefung
- 7
- Abschirmvorrichtung
- 8
- oberes Frontblech
- 9
- Seitenblech
- 10
- rückwärtiges Blech
- 11, 11'
- Platte
- 12
- Zwischenboden
- 13
- Boden
- 14, 14'
- Durchbrechung für Gewicht
- 15
- 8 kg-Gewicht
- 16
- Rückwärtige Fläche der Hubeinheit
- 17
- Hubeinheit
- 18, 18'
- Durchbrechung für Hubeinheit
- 19
- Gewichtsaufnahmevorrichtung
- 21
- Abstandsstreben
- 22
- Stabilisierungsstrebe
- 23
- Befestigungsleiste
- 24
- Kupplung
- 25
- 4 kg-Gewicht
- 26
- 2 kg-Gewicht
- 27
- 500 g-Gewicht
- 28
- 250 g-Gewicht
- 29
- 125 g-Gewicht
- 30
- Trägerplatten
- 31
- Quersteg
- 32
- Aufnahmeöffnungen für die Gewichte
- 33
- Öffnungen für die Hubeinheiten
- 34
- Träger
- 35
- Schraubgewinde
- 36
- Vertiefung
- 37
- Ausnehmung
- 38
- Hubbolzen
- 39
- Kerbe
- 40
- Halterung
- 41
- Verbindungsleiste
- 42
- Antriebseinheit
- 43
- Motor
- 44
- zylinderförmiger Körper
- 45
- Bohrung
- 46
- Antriebswelle
- 47
- Scheibe
- 48, 48'
- Nocke
